線圈裝置及包括其的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種特別用于在牽引應(yīng)用中使用用于提供感應(yīng)性的線圈裝置(1)，其包括：用于提供感應(yīng)性的線圈(2)；特別由軟磁材料制成用以圍繞線圈(2)引導(dǎo)磁場(chǎng)的磁殼(3)；以及磁殼(3)內(nèi)的內(nèi)部容積(5)，其填充有絕緣液體，以使線圈(2)至少部分地浸入在絕緣液體中。
【專利說(shuō)明】
線圈裝置及包括其的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電氣裝置，具體涉及用于此類電氣裝置的殼體。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多電技術(shù)和電力電子裝置應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換器用于將來(lái)自電源如電氣功率網(wǎng)的AC或DC電功率轉(zhuǎn)換成AC或DC電壓和/或電流，其對(duì)于待操作的負(fù)載或裝置而言為所需的。
[0003]常規(guī)地，具有磁耦合的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的大型變壓器單元施加在電網(wǎng)與負(fù)載之間，以提供AC/AC電力變換。在此類應(yīng)用中，感應(yīng)類型的扼流圈通常施加在負(fù)載與變壓器的次級(jí)側(cè)之間，并且可用作馬達(dá)轉(zhuǎn)換器中的LC濾波器的一部分。
[0004]最近，尤其是對(duì)于火車等中的牽引應(yīng)用，與整流器組合的電網(wǎng)側(cè)上的龐大的線路頻率變壓器單元由電力電子牽引變壓器(PETT)替換，該電力電子牽引轉(zhuǎn)換器單元以極大減小的重量和尺寸提供轉(zhuǎn)換能力。此類AC牽引應(yīng)用中的電力電子牽引變壓器包括具有連接于電網(wǎng)的至少一個(gè)多層轉(zhuǎn)換器的電力電子電路，并且使用中頻變壓器(MFT)來(lái)用于絕緣目的。因此，PETT也稱為電力電子牽引轉(zhuǎn)換器單元。電力電子牽引變壓器的使用需要使用用于限制短路電流的電網(wǎng)側(cè)上的輸入扼流圈，以控制功率流并且使AC輸入電流平滑。重要焦點(diǎn)在于輸入扼流圈的重量和尺寸，它們可顯著影響系統(tǒng)的總體重量和尺寸。
[0005]在牽引應(yīng)用中，龐大的常規(guī)變壓器收納在填充有油的油容器中，以提供電絕緣和遠(yuǎn)離變壓器的繞組的一致的熱耗散?？蛻粜枰臐撛诘妮o助(多個(gè))扼流圈的冷卻可通過(guò)將(多個(gè))扼流圈與變壓器一起置于油容器中來(lái)容易地管理，而不需要顯著地增大油容器的尺寸。
[0006]常規(guī)輸入扼流圈具有帶一定數(shù)量的繞組和空氣芯的線圈。由于空氣芯，感應(yīng)性可保持不被其傳送的電流影響，因此有效地限制了短路電流(如果需要)。線圈由磁殼包繞來(lái)圍繞繞組引導(dǎo)由線圈產(chǎn)生的磁通量，從而防止傅科電流感生到油容器的壁中，并且實(shí)現(xiàn)了符合EMC規(guī)則。
[0007]和電力電子牽引變壓器的使用一道的關(guān)于重量和尺寸的益處與另外需要其芯浸入在油中用于冷卻和絕緣目的的龐大輸入扼流圈矛盾。具體而言，以電力電子牽引變壓器替換龐大的常規(guī)變壓器將仍需要油容器容納輸入扼流圈。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有顯著減小的重量和尺寸的油浸線圈裝置，如，輸入扼流圈。此外，本發(fā)明的目的在于避免對(duì)用于容納線圈裝置的完整油容器的需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]以上目的由根據(jù)權(quán)利要求1的用于與應(yīng)用一起使用的電氣線圈裝置和根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬子權(quán)利要求中指示。
[0011]根據(jù)第一方面，提供了一種用于與高壓/大功率應(yīng)用一起使用用于提供感應(yīng)性的線圈裝置，其包括:
[0012]用于提供感應(yīng)性的線圈；
[0013]用以圍繞線圈引導(dǎo)磁場(chǎng)的軟磁磁殼；以及
[0014]磁殼內(nèi)的內(nèi)部容積，其填充有絕緣液體，，特別是油。
[0015]具體而言，線圈可浸入在絕緣液體油中。
[0016]線圈裝置的一個(gè)構(gòu)想在于將至少部分地包繞線圈用于在線圈的軸向端之間操作時(shí)引導(dǎo)由油產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁殼用作常規(guī)殼型線圈裝置的油容器的壁或殼體。以該方式，線圈裝置具有設(shè)在磁殼內(nèi)的帶一定數(shù)量的繞組的線圈。磁殼將線圈的一端與其相對(duì)端磁耦合。磁殼大致包圍線圈，并且可為柱形形狀，以使磁殼可形成用于保持油的容器，或者油容器可由磁殼包封。
[0017]作為第一效果，可實(shí)現(xiàn)的是線圈保持在油容積中而不需要包括磁殼的線圈裝置浸入在其中的附加油容器。由此，顯著的重量減輕首先通過(guò)省略附加油容器并且其次通過(guò)減少油量來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹萌氪艢?nèi)部/由磁殼內(nèi)部構(gòu)成的用以保持油的外殼的容積遠(yuǎn)小于包繞電氣線圈裝置的磁殼的油容器的容積。
[0018]此外，內(nèi)部容積可由磁殼形成。
[0019]可提供，磁殼具有端面，該端面覆蓋有端蓋以緊密地包封內(nèi)部容積。因此，線圈裝置的開口軸向端大致覆蓋有磁殼的部分，其中磁殼的軸向端緊密地閉合，以使磁殼的內(nèi)部容積可保持容納在其中的油。
[0020]根據(jù)實(shí)施例，用于電連接線圈的端子可穿過(guò)端蓋中的至少一個(gè)。
[0021]此外，端蓋可由金屬、絕緣材料或涂覆有絕緣材料的金屬制成。
[0022]根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)部容積可由被磁殼完全包封且容納線圈的封殼形成，其中封殼由非磁性材料制成。
[0023]封殼還可由側(cè)壁和覆蓋線圈的端面的磁殼的部分形成。
[0024]此外，磁殼可由覆蓋線圈的端面的第一部分和在線圈的至少一側(cè)上連接第一部分的至少一個(gè)第二部分形成。
[0025]可提供，磁殼具有柱形本體，其具有垂直于線圈軸線的軸線。
[0026]根據(jù)又一個(gè)方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括:
[0027]高壓/大功率裝置，特別是牽引變壓器，以及
[0028]電連接于高壓/大功率裝置的以上線圈裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0029]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在以下描述中連同附圖更詳細(xì)描述，在該附圖中:
[0030]圖1a示出了具有開口面?zhèn)鹊木€圈裝置的透視圖；
[0031]圖1b示出了沿線A-A橫跨線圈的軸向方向的截面視圖；
[0032]圖2示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的線圈裝置的透視圖；以及
[0033]圖3示出了線圈裝置的透視圖，其中磁殼的開口端以金屬蓋閉合。
[0034]部件列表
[0035]I線圈裝置
[0036]2 線圈
[0037]3 磁殼
[0038]31磁殼的第一部分
[0039]32磁殼的第二部分
[0040]4 端蓋[0041 ]5內(nèi)部容積
[0042]6 封殼
[0043]7 端子。
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖1a和Ib分別示出了不具有端蓋的線圈裝置I的透視圖和線圈裝置I的截面視圖。線圈裝置I制造用于提供恒定的感應(yīng)性，并且可用作例如用于高壓/大功率應(yīng)用的輸入扼流圈，如與電力電子牽引變壓器、常規(guī)變壓器或任何其它電力電氣布置組合。其它應(yīng)用可將線圈裝置I用作限流電抗器、平滑電抗器、諧波濾波器電抗器、阻尼電抗器、電力流動(dòng)控制電抗器等。此外，線圈裝置I可為獨(dú)立裝置，或者可為常規(guī)變壓器布置或任何其它電氣裝置的功能部分，包括一個(gè)或更多個(gè)線圈2。
[0045]線圈裝置I包括具有單層繞組的線圈2，例如，形成具有環(huán)形截面的柱形本體。在其它實(shí)施例中，線圈2可具有多層繞組，并且可為具有不同形狀截面的柱形，如，正方形或矩形截面。
[0046]線圈2收納和安裝在磁殼3中，磁殼3具有軟磁性質(zhì)并且構(gòu)造成在平行于線圈2的柱形本體的軸線的平面中包圍線圈2。因此，磁殼3提供覆蓋線圈2的柱形本體的端面的第一部分31，以及在至少兩個(gè)側(cè)表面上平行于線圈2的軸線延伸的第二部分32。作為優(yōu)選，磁殼3形成具有其第一部分31和第二部分32并且具有兩個(gè)開口端面的矩形盒。在其它實(shí)施例中，磁殼3可形成為具有非矩形截面或圓形截面的柱體。基本上，柱形磁殼3的軸線垂直于線圈2的柱形本體的軸線。
[0047]端面之間的磁殼3的長(zhǎng)度大致可大于沿相同方向收納在其中的線圈2的直徑或大小，以使線圈2完全包封在磁殼3中。
[0048]磁殼3的開口端面以端蓋4閉合，以便將油緊密地保持在由磁殼3和端蓋4形成的內(nèi)部容積5內(nèi)。內(nèi)部容積5填充有油。
[0049]線圈2安裝在磁殼3內(nèi)，使得繞組的外表面與磁殼3的壁的內(nèi)表面間隔開，由此提供電絕緣。此外，線圈2填充有油以減小絕緣距離并且冷卻繞組。當(dāng)不存在穿過(guò)線圈的軸線的磁性材料時(shí)，感應(yīng)性保持不被其傳送的電流影響。
[0050]線圈2具有穿過(guò)端蓋4中的一個(gè)的電端子7。
[0051]圖2示出了包繞線圈2的柱形本體的緊密封殼6，其中油僅保持在緊密封殼6的容積內(nèi)，以使磁殼3不與油接觸。緊密封殼6使用線圈2的端面處的磁殼3的第一部分31的內(nèi)壁來(lái)以其側(cè)表面包圍線圈2的柱形本體，以提供緊密填充油的容積，或者其可提供完全收納容納在磁殼3內(nèi)的線圈2的閉合容器。封殼6的材料優(yōu)選為非磁性材料，并且由絕緣材料制成或者相對(duì)于線圈2的繞組絕緣，如，通過(guò)涂層。
[0052]圖3示出了閉合線圈裝置I的透視圖，其中磁殼3的端面以金屬蓋閉合，如，由鋁制成的板，其可利用其它適合的附接手段軟釬焊或附接到磁殼3的端面上。例如，另一種附接手段是在提供墊圈的情況下鉚接。
[0053]此外，端蓋4還可完全由絕緣材料制成，或者金屬蓋的表面可涂覆有絕緣材料，例如，環(huán)氧樹脂。
[0054]磁殼3的緊密性可通過(guò)各種過(guò)程實(shí)現(xiàn)。例如，具有其閉合端面的磁殼3可浸到液體涂層中，如，環(huán)氧樹脂或聚酯，這有助于加強(qiáng)殼的緊密性，或者液體涂層可傾倒到之前在磁殼3的面中的各個(gè)上產(chǎn)生的小厚度中空部中，隨后固化涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于在牽引應(yīng)用中使用用于提供感應(yīng)性的線圈裝置(I)，其包括: 用于提供感應(yīng)性的線圈(2); 由軟磁材料制成用以圍繞所述線圈(2)引導(dǎo)磁場(chǎng)的磁殼(3);以及 所述磁殼(3)內(nèi)的內(nèi)部容積(5)，其填充有絕緣液體，以使所述線圈(2)至少部分地浸入在所述絕緣液體中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述線圈(2)至少部分地浸入在所述絕緣液體中。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述內(nèi)部容積(5)由所述磁殼(3)形成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述磁殼(3)具有端面，其覆蓋有端蓋(4)以將絕緣液體流體緊密地保持在所述內(nèi)部容積(5)內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線圈裝置(I)，其特征在于，用于電連接所述線圈(2)的端子(7)穿過(guò)所述端蓋(4)中的至少一個(gè)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述端蓋(4)由金屬、非磁性材料、絕緣材料或涂覆有絕緣材料的金屬制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的線圈裝置，其特征在于，所述內(nèi)部容積(5)由被所述磁殼(3)完全或部分地包圍且容納所述線圈(2)的封殼(6)形成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述封殼(6)包括非磁性和非導(dǎo)電的材料。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述封殼(6)由覆蓋所述線圈(2)的端面的所述磁殼(3)的側(cè)壁部分形成。10.根據(jù)權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述磁殼(3)由覆蓋所述線圈(2)的端面的第一部分(31)和在所述線圈(2)的至少一側(cè)上連接所述第一部分(31)的至少一個(gè)第二部分(32)形成。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的線圈裝置(I)，其特征在于，所述磁殼(3)具有柱形本體，其具有垂直于所述線圈軸線的軸線。12.系統(tǒng)，其包括: 牽引變壓器，以及 特別用于在牽引應(yīng)用中使用用于提供感應(yīng)性的線圈裝置(I)，所述線圈裝置(I)包括: 用于提供感應(yīng)性的線圈(2); 特別由軟磁材料制成用以圍繞所述線圈(2)引導(dǎo)磁場(chǎng)的磁殼(3);以及 所述磁殼(3)內(nèi)的內(nèi)部容積(5)，其填充有絕緣液體，以使所述線圈(2)至少部分地浸入在所述絕緣液體中，并且其中 所述線圈裝置(I)電連接于所述牽引變壓器。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，提供了根據(jù)權(quán)利要求2至權(quán)利要求11中任一項(xiàng)所述的線圈裝置(I)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引變壓器為電力電子牽引變壓器，其具有帶連接于電網(wǎng)的至少一個(gè)多層轉(zhuǎn)換器的電力電子電路。
【文檔編號(hào)】H01F27/02GK205487614SQ201521081957
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日
【發(fā)明人】L.格羅斯瓊, S.古伯蒂, S.伊斯勒, T.朝德胡里
【申請(qǐng)人】Abb 技術(shù)有限公司