JPH0466371B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の対象〕 本発明は電圧調整器に関し、とくに、電力調
整、フリツカー防止あるいはライン電圧調整に適
した磁気制御形電圧調整器に関する。

〔技術分野〕

従来、鉄共振形電圧調整器が提案されている
が、この電圧調整器は定格容量が5KVA以下のも
のに限られていた。しかも、電圧調整器の出力電
圧が入力電圧の周波数の影響を受け易い欠点があ
る。さらに、負荷インピーダンスの変化に対して
出力電圧を精度良く調整することができない。ま
た、半導体装置や磁気増巾器等の可飽和リアクト
ルを用いた静止形電圧調整器により電圧を調整す
る方式が提案されているが、従来の調整器は定格
容量の増加に比例して鉄および銅等の使用材料が
増大して、寸法重量が著しく大きくなり、極めて
高価であつた。しかも、出力電圧の波形歪みが大
きいために、バルギーで高価な外部フイルターを
必要としていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は出力波形が良好な小形軽量の磁
気制御形電圧調整器を提供することにある。

本発明の他の目的は小さな自己容量で大きな負
荷容量がとれ、使用材料が少なく、鉄損、銅損を
著しく軽減した、高効率の電圧調整器を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

本発明の磁気制御形電圧調整器は第１直列巻線
とこの第１直列巻線に直列接続された分路巻線と
この分路巻線とは異なる極性で分路巻線に直列接
続された第２直列巻線とを有する第１可飽和鉄心
を備えた主磁束ループ路と、前記分路巻線と前記
第２直列巻線との間に配置されて前記主磁束ルー
プ路の一部をバイパスさせるためのエアギヤツプ
を備えた少くとも１つの磁気分路鉄心と、前記磁
気分路鉄心と前記第２直列巻線との間の前記第１
可飽和鉄心の一部とその延長部とに磁気的に結合
された第２可飽和鉄心を備えた補助磁束ループ路
と、前記第１可飽和鉄心の前記延長部に巻装さ
れ、前記第２可飽和鉄心を介して前記第１可飽和
鉄心の前記一部を磁気飽和させて前記第１直列巻
線と前記分路巻線の磁束を前記磁気分路鉄心にシ
フトさせるための制御巻線とを備えたことを特徴
とする。

〔実施例〕

本発明による磁気制御形電圧調整器の望ましい
実施例を第１〜５図を参照しながら説明する。

第１図において、磁気制御形電圧調整器１０は
主磁束ループ路を構成する第１コア部１２ａと第
２コア部１２ｂと、主磁束ループ路の１部をバイ
パスさせるための磁気分路鉄心１４とを有し、第
１可飽和鉄心として作用する、第１巻鉄心１２を
備える。第１巻鉄心１２の第１コア部１２ａ上に
第１直列巻線１６と分路巻線１８が巻装され、一
方、第２コア部１２ｂ上に第２直列巻線２０が巻
装される。第１直列巻線１６は高圧端子Ｕと中圧
端子ｕとの間に接続され、分路巻線１８は第１直
列巻線１６に同一極性で直列接続される。分路巻
線１８の下端部は第１中性点V₁に接続される。
第２直列巻線２０は分路巻線１８の下端部と第２
中性点V₂との間において第１直列巻線１６とは
逆極性で接続される。第２コア部１２ｂの少くと
も一部の磁気飽和状態を変えて、磁気分路鉄心１
４の磁束密度を制御するために第２可飽和鉄心と
して作用する第２巻鉄心２２と、制御巻線２４と
が設けられている。

第２〜３図において、第１巻鉄心１２は主磁束
ループ路を構成するセンター・レツグ２６とアウ
ター・レツグ２８，３０を備える。センター・レ
ツグ２６は磁気分路鉄心１４により区分された第
１コア部１２ａと第２コア部１２ｂを備える。さ
らに、センター・レツグ２６はアウター・レツグ
２８，３０の外側に延びる延長部、すなわち、第
３コア部１２ｃを備える。センター・レツグ２６
は第１巻鉄心１２の上に配置されて、固定具３
２，３４で互いに固定されて一体化される。第
２，３，５図より明らかなように、磁気分路鉄心
１４は多枚数のケイ素鋼板を積層した断面Ｃ形状
の鉄心からなる。磁気分路鉄心１４の溝１４ａは
センター・レツグ２６と磁気的に結合するように
配置してある。磁気分路鉄心１４の端部１４ｂ，
１４ｃは第１直列巻線１６および分路巻線１８の
コイルブロツクと第２直列巻線２０のコイルブロ
ツクとの間で一定のエアギヤツプに相当する所要
の厚みの間装物３６，３８を挾んで第１巻鉄心１
２のアウター・レツグ２８，３０上に配置され、
固定具４０，４２によつてアウター・レツグ２
８，３０に固定されて、各鉄心は一体化される。
磁気分路鉄心１４は主磁束ループ路の磁束の一部
を高リラクタンスをなすギヤツプ（間装物３６，
３８により形成される）を介してアウター・レツ
グ２８，３０に分路させて後述の如く出力電圧を
調整するとともに、高調波を減衰させ、出力電圧
の波形歪みを少なくするように機能する。第２巻
鉄心２２は磁気分路鉄心１４の下側において、す
なわち、第１直列巻線１６および分路巻線１８の
コイルブロツクと第２直列巻線２０のコイルブロ
ツクとの間でセンター・レツグ２６の第２コア部
１２ｂの上部と第３コア部１２ｃの下端部の上に
配置されて、固定具４４，４６によつて各鉄心は
一体化されて磁気的に結合される。このように、
第２巻鉄心２２は第１巻鉄心１２の下半部とオー
バーラツプするように配置され、第１可飽和鉄心
の一部を磁気飽和させて第２直列巻線２０の磁束
が第１直列巻線１６と分路巻線１８の磁束に作用
しないようにするとともに、第１直列巻線１６と
分路巻線１８の磁束を磁気分路鉄心１４にシフト
させるように機能する。第１直列巻線１６および
分路巻線１８、第２直列巻線２０ならびに制御巻
線２４はそれぞれセンター・レツグ２６の第１〜
第３コア部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ上に巻かれ
て、ほぼ同一平面内に配置される。さらに、各巻
線の上面と下面は第２巻鉄心２２の上面と第１巻
鉄心１２の下面とにそれぞれ整列するように配置
される。すなわち、第１直列巻線１６と分路巻線
１８のコイル・ブロツクと第２直列巻線２０から
なるコイル・ブロツクと、制御巻線２４のコイ
ル・ブロツクはセンター・レツグ２６、第１、第
２巻鉄心１２，２２の厚み内にほぼ配置される。
センター・レツグ２６の第３コア部１２Ｃは第１
巻鉄心１２の外側に延びていて、制御巻線２４は
センター・レツグ２６の下端部１２ｃ上に巻かれ
ている。第２巻鉄心２２は第２直列巻線２０のコ
イル・ブロツクと制御巻線２４のコイル・ブロツ
クを囲んでいる。第２，３図において第２巻鉄心
２２の上部と下部はそれぞれ固定具４４，４６に
よりセンター・レツグ２６とともに補助磁束ルー
プ路を構成し、制御巻線２４に直列制御電流が供
給されたときに制御巻線２４の磁束の通路として
機能する。すなわち、制御巻線２４の磁束はセン
ター・レツグ２６の第２コア部１２ｂを部分的に
磁気飽和させ、もつて第１直列巻線１６および分
路巻線１８の磁束を主磁束ループから磁気分路鉄
心１４を介してアウター・レツグ２８，３０にシ
フトさせる。

第１直列巻線１６と分路巻線１８はセンター・
レツグ２６の第１コア部１２ａ上に巻かれて単巻
変圧器を構成し、第２直列巻線２０が第２コア１
２ｂ上に第１直列巻線１６とは逆極性で巻かれ
て、いわゆる、差動結合される。

上記構成において、中圧端子ｕと第１中性端子
V₁を交流電源に接続して、高圧端子Ｕと第２中
性点端子V₂とを負荷に接続すると、第１、第２
直列巻線１６，２０に大電流が流れ、分路巻線１
８には入力電流と出力電流との差電流が流れる。

磁気制御形電圧調整器１０の自己容量を小さく
して装置の小形化を図るために、第１直列巻線１
６と分路巻線１８との巻数比を大きく選択する。
たとえば、中圧端子ｕと第１中性端子V₁に100
〔Ｖ〕の交流電源を接続して、高圧端子Ｕと第２
中性端子V₂を負荷に接続する目的で電圧調整器
１０を設計するときは入力電圧100Vに対して出
力電圧が１％上昇して101Vとなるように第１直
列巻線１６の巻数n₁と分路巻線１８の巻数n₂を選
択する。つぎに、第２直列巻線２０の巻数n₃は調
整したい出力電圧の変動範囲に応じて定める。す
なわち、出力電圧を101〜90.9〔Ｖ〕の10％の範囲
内で変化させる場合には第２直列巻線２０の巻数
n₃は下記の式で定める。

n₃＝（n₁＋n₂）×E₀−E′₀／E₀ 上記式において、E₀は最大出力電圧101〔Ｖ〕
に相当し、E′₀は最少出力電圧90.9〔Ｖ〕に相当す
る。

第１，２図において、制御巻線２４に直流制御
電流が供給されないときは、第１直列巻線１６と
分路巻線１８および分路巻線１８に差動結合され
た第２直列巻線２０により生じた磁束がセンタ
ー・レツグ２６からアウター・レツグ２８，３０
を通過して、センター・レツグ２６に循還する。
このとき、第１直列巻線１６と分路巻線１８の生
ずる磁束φ₁と第２直列巻線２０の生ずる磁束φ₂
とは逆方向になつているから、相互磁束全体とし
ては、差になつて作用する。したがつて、このと
きの出力電圧は最少のE′₀となる。

つぎに、制御巻線２４をDC電源（図示せず）
に接続して、第２巻鉄心２２を介してセンター・
レツグ２６の第２、第３コア部１２ｂ，１２ｃを
磁気飽和させると、第１直列巻線１６と分路巻線
１８の生ずる磁束φ₁は磁気分路鉄心１４にシフ
トされる。このとき、磁束φ₁は第１コア部１２
ａ、アウター・レツグ２８，３０および磁気分路
鉄心１４を介して循還し、端子Ｕ，V₂間の出力
電圧は最大のE₀となる。制御巻線２４に供給さ
れるDC電流を少なくすると、それに応じて出力
電圧は低下する。このように、センター・レツグ
２６の第２、第３コア部１２ｂ，１２ｃの磁気飽
和状態を可変制御することにより、第１直列巻線
１６と分路巻線１８に対する第２直列巻線の差動
結合状態を変化させて磁気分路鉄心１４にシフト
される第１直列巻線１６および分路巻線１８の磁
束を制御し、端子Ｕ，V₂間の出力電圧を可変制
御できる。

〔発明の効果〕

以上より明らかなように、本発明による電圧調
整器はつぎのような効果をもたらす。

本発明の電圧調整器では自己容量の極めて小さ
な構造を採用したために、大幅な小形軽量化と低
価格化が図れる。しかも、電圧調整器の使用材料
が著しく少なくなり、鉄損、銅損が少なくなるた
めに、高効率である。すなわち、鉄心の全長が短
くなつて磁気抵抗が減少し、全体の所有資料が減
り、損失の発生減が著しく減少するため、高効率
である。さらに、本発明の構造では単一の制御巻
線の採用を可能にして各巻鉄心と各巻線とを同一
平面内に配置したために、電圧調整器の超薄形化
とコンパクト化が達成される。なお、センター・
レツグと各巻鉄心とは固定具により一体化したた
め、製造、組立が簡単である。さらに、主磁束ル
ープ路にエアギヤツプを介して磁気分路を設けた
ために、高調波を減衰させて出力電圧の波形歪み
を改善する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気制御形電圧調整器の
望ましい実施例の結線図、第２図は第１図の電圧
調整器の平面図、第３図は第２図の電圧調整器の
右側図、第４図は第２図の電圧調整器の底面図、
第５図は第２図の−Ｖ線の断面図をそれぞれ示
す。 １２……第１巻鉄心、１６……第１直列巻線、
１８……分路巻線、２０……第２直列巻線、２２
……第２巻鉄心、２４……制御巻線、２６……セ
ンター・レツグ、２８，３０……アウター・レツ
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１直列巻線とこの第１直列巻線に直列接続
   された分路巻線とこの分路巻線とは異なる極性で
   分路巻線に直列接続された第２直列巻線とを有す
   る第１可飽和鉄心を備えた主磁束ループ路と、前
   記分路巻線と前記第２直列巻線との間に配置され
   て前記主磁束ループ路の一部をバイパスさせるた
   めのエアギヤツプを備えた少くとも１つの磁気分
   路鉄心と、前記磁気分路鉄心と前記第２直列巻線
   との間の前記第１可飽和鉄心の一部とその延長部
   とに磁気的に結合された第２可飽和鉄心を備えた
   補助磁束ループ路と、前記第１可飽和鉄心の前記
   延長部に巻装され、前記第２可飽和鉄心を介して
   前記第１可飽和鉄心の前記一部を磁気飽和させて
   前記第１直列巻線と前記分路巻線の磁束を前記磁
   気分路鉄心にシフトさせるための制御巻線とを備
   えた磁気制御形電圧調整器。 ２ 前記第１可飽和鉄心がセンター・レツグとア
   ウター・レツグを有する第１巻鉄心を備え、前記
   補助磁束ループ路が前記センター・レツグ上に前
   記第２直列巻線と前記制御巻線を囲むように配置
   された第２巻鉄心とを備え、前記センター・レツ
   グが前記第１巻鉄心の外方に延びる前記延長部を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の磁気制御形電圧調整器。 ３ 前記第１巻鉄心と前記センター・レツグとを
   固定する第１の固定具と、前記第２巻鉄心と前記
   センター・レツグとを固定する第２の固定具とを
   さらに備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の磁気制御形電圧調整器。 ４ 前記センター・レツグの一方の側に前記第１
   巻鉄心が配置され、前記センター・レツグの他方
   側に前記第２巻鉄心が配置されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項ないし第３項記載の磁気
   制御形電圧調整器。 ５ 前記第１直列巻線および前記分路巻線と、前
   記第２直列巻線と、前記制御巻線とがほぼ同一平
   面内に配置されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の磁気制御形電圧調整器。 ６ 前記第１直列巻線および分路巻線と、前記第
   ２直列巻線と、前記制御巻線とが前記センター・
   レツグと前記第１および第２巻鉄心との厚み内に
   ほぼ配置されたことを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の磁気制御形電圧調整器。