[发明专利]用于感应组件的扼流圈和制造该扼流圈的方法

说明书

本发明的目的是如在权利要求1的前序中限定的用于诸如dudt滤波器的感应组件的扼流圈，以及如在权利要求12的前序中限定的，用于制造感应组件的扼流圈的方法。

dudt滤波器在特别是电动机驱动器和风力发动机中用于减缓脉宽调制（PWM）电压的上升沿和下降沿。其目标是当使用长电动机电缆时防止发生有害过电压。名称dudt来自术语du（delta u），即电压的变化，以及dt（delta t），即时间的变化。因而，dudt（或者更确切为du/dt）意思是每一时间变化的电压变化。这种滤波器为低通滤波器，并且其包括扼流圈和电容器。通常已知的dudt滤波器原理在于，当将快速变化的电压连接至滤波器扼流圈时，该滤波器电容器通过该扼流圈缓慢充电，在该情况下，从电容器接收的输出电压缓慢变化。

然而，因为充电脉冲期间存储在扼流圈中的能量也释放到电容器中，所以dudt滤波器可能本身导致输出电压中的电压过冲。因此，滤波器必须包括衰减，否则滤波器本身在输出电压中导致过大电压过冲。能够通过与扼流圈并联的电阻、与滤波器电容器串联的电阻、利用扼流圈芯体的损耗或者组合这些方法来执行电压过冲的衰减，[Paul T.Finlayson,Output filters for PWM drives with induction motors,IEEE,1997]。这些是通常已知的技术。使用扼流圈的自身损耗以用于衰减电压过冲是基于经设计从而在电压过冲频率处损耗的扼流圈。传统上，当为此使用芯体损耗时，dudt滤波器的电压过冲的衰减通过扼流圈阻抗的相位而被设置。通常的硅钢叠片被使用作为芯体材料。

然而，因为阻抗的相位稳定为由材料的磁导率、感应系数和几何参数和空气间隙设置的某一水平，并且通过传统的dudt滤波器不再可能易于从该水平转换，如果不是不可能，难以将dudt滤波器的电压过冲衰减设置为如上所述的期望水平。另外，因为叠片结构产生用于传热的不连续点并且可能在结构中出现热点，难以冷却叠片芯体结构。

因为叠片结构自然为二维的，即其仅在有限方向良好工作，通过叠片芯体，也常常难以将适当尺寸的扼流圈制作为其几何受限的尺寸。另外，叠片硅钢的问题在于，其感应系数随着频率增加而降低。虽然叠片硅钢的扼流圈在50Hz频率的感应系数将适合dudt滤波器，然而，由于硅钢叠片的不良高频率特性，该感应系数通常在发生dudt滤波的频率（例如，100KHz-1MHz）降低为更小。在该情况下，dudt衰减下降，并且必须通过提高滤波器电容器的电容来补偿该衰减下降，这将提高价格和损耗。

本发明的目标是消除上述缺点，并且实现特别在dudt滤波器中使用的最佳衰减的扼流圈。本发明的一个目的也是实现制造上述扼流圈的有利和可靠方法。由这种扼流圈组成的滤波器能够灵活地用于对脉宽调制（PWM）信号进行dudt滤波。根据本发明的扼流圈特征在于权利要求1的特征部分中公开的内容。相应地，根据本发明的方法特征在于权利要求12的特征部分公开的内容。本发明的其他实施例特征在于其他权利要求中公开的内容。

也可在本申请的描述部分中讨论其他发明性实施例。也能够与下文提出的权利要求不同地限定本申请的发明性内容。另外，可以说，能够至少在一些适当情况下认为从属权利要求的至少一些特征其本身是发明性的。

根据本发明的解决方案的其中一个优点在于，能够易于调节衰减dudt滤波器的电压过冲衰减。另外，能够有效冷却该滤波器，并且其制造灵活并且高效。另外，这种滤波器紧凑并且其适合小空间。

在下文中，将参考附图，通过其实施例的一些实例的帮助更详细地描述本发明，其中：

图1示出LC低通滤波器的电路图，

图2示出一种通常已知的dudt滤波器的输出电压，

图3示出作为频率的函数的通常已知的dudt滤波器的扼流圈阻抗的经验测量相位，

图4象征性示出未衰减dudt滤波器的输入和输出电压的形式，

图5示出作为时间的函数的硅钢叠片和根据本发明的dudt滤波器的芯体材料的测量磁导率，

图6示出结构性元件、线圈和具有扼流圈的空气间隙的芯体，并且也示出通过直流电压源和开关的PWM信号的形成，

图7示出未衰减dudt滤波器的输入和输出电压，并且也示出扼流圈的电流，

图8示出芯体中感应的涡电流，

图9示出完全衰减dudt滤波器的输入和输出电压，并且也示出扼流圈的阻性电流，

图10示出根据本发明的dudt滤波器的输入和输出电压，并且也示出扼流圈的感应和阻性电流，