[发明专利]变压器、电动机驱动装置、机械以及整流装置

说明书

提供一种变压器、电动机驱动装置、机械以及整流装置。变压器包括外周部铁芯以及与外周部铁芯的内表面接触的至少三个铁芯线圈。至少三个铁芯线圈分别包括铁芯以及卷绕于该铁芯的初级线圈和次级线圈中的至少一方。在至少三个铁芯中的彼此相邻的两个铁芯之间或者至少三个铁芯与位于外周部铁芯的中心的中心部铁芯之间形成有能够磁耦合的间隙。

技术领域

本发明涉及一种具备间隙的变压器、电动机驱动装置、机械以及整流装置。

背景技术

现有技术中的变压器包括具备多个腿部的U字形状或E字形状的铁芯以及卷绕于这样的铁芯的线圈。线圈暴露于变压器的外部，因此由于从线圈泄漏的磁通而在线圈附近的金属部分产生涡流。由此，存在线圈附近的金属部分发热的问题。特别是，在油浸式变压器中，将变压器收纳于金属制的保存容器，因此需要抑制金属制的保存容器由于从线圈泄漏的磁通而发热。

为了解决这种问题，在日本特公平5-52650号公报中，在线圈的周围配置屏蔽板，在日本专利第5701120号公报中，在保存容器的内侧粘贴屏蔽板。由此，能够抑制线圈附近的金属部分、保存容器发热。

另外，在包括E字形状的铁芯的现有技术的三相变压器中，中央的相的磁路长度与两端的相的磁路长度不同。因此，存在以下问题：需要使中央的相的绕线数与两端的相的绕线数不同来调整三相的平衡。

在此，在日本专利第4646327号公报和日本特开2013-42028号公报中公开了一种三相电磁设备，该三相电磁设备具备：主绕线，其卷绕于辐射状地配置的多个磁芯；以及控制绕线，其卷绕于将多个磁芯之间进行耦合而成的磁芯。在这种情况下，能够调整三相的平衡。

发明内容

然而，在日本专利第4646327号公报和日本特开2013-42028号公报中，存在以下问题：控制绕线位于电磁设备的最外方，因此控制绕线的磁通泄漏到外部。并且，除了具备主绕线以外还需要具备控制绕线，因此还存在电磁设备大型化的问题。

并且，在变换器用变压器中，卷绕有直流侧绕线和交流侧绕线的任意数量的腿部由带间隙的铁芯构成。在直流侧绕线上连接有各自独立的晶闸管，交流侧绕线以彼此串联连接的方式连接于电源。这种带间隙的铁芯用于所谓的串联多重电压型的变换装置，就其动作的高速响应性、电源侧的功率因数以及高频而言，能够得到良好的特性。

关于通常的变压器的铁芯，缩小硅钢板的冲压板接合部小来减小磁阻，从而减小铁损、励磁电流以及振动噪音。与此相对，关于变换器用变压器的铁芯，由于以下两个原因，需要形成间隙来在某种程度上增大磁阻。

(1)由于晶闸管的导通定时的些许偏离或控制上的些许偏离、以及包括变压器的电路的阻抗特性的差异等，而产生直流成分的电流。当该直流电流流过直流侧绕线时，在铁芯中发生直流偏磁而铁芯饱和。其结果，励磁电流增大而使作为电力变换装置的特性恶化，并且变换器用变压器中的损耗增加，振动噪音变大。完全防止直流偏磁的发生是困难的。因而，需要形成适当的间隙，以使得铁芯即使流过额定电流的1％左右的直流电流也不饱和。

(2)需要使彼此串联连接的交流侧绕线的分担电压均匀，来良好地维持作为电力变换装置的动作。因此，需要使变换器用变压器的各相之间的励磁阻抗即磁阻相同。在不对铁芯设置间隙的情况下，由于铁芯的材质不同所导致的磁气特性的偏差、冲压板接合部的缝隙不对齐等，而难以使磁阻相同。与此相对，在对铁芯设置有间隙的情况下，通过以使间隙长度相等的方式进行制造管理，能够将励磁阻抗的偏差抑制在百分之几以内。

并且，在以往的电力变换装置中所需要的变压器的容量最多为数十MVA左右。因而，即使变压器的每一个腿部的间隙的数量为一个，间隙的厚度也仅为数mm左右，不会成为问题。