JPH0715852B2 - 単巻変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、単巻変圧器の構造、
特に一次コイル及び二次コイルを直列に連結してなるコ
イルの巻回構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のオートトランス（単巻変圧器）
は、Ｒ相及びＴ相に電気的に接続されるコイルを構成す
る一次コイルと二次コイルを絶縁することなく直結し、
ＥＩ型と呼ばれる珪素銅板Ｈ１４、或は珪素鋼板Ｚ１６
からなる鉄芯にコイルを連続的に巻回してなるものや、
カットコアーと呼ばれる巻鉄芯の二つの長辺部に対し
て、一方がＲ相に他方がＴ相にそれぞれ電気的に接続す
るように直結する一次コイル及び二次コイルを巻回して
いるものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものにおいて、ＥＩ型と呼ばれる珪素銅板Ｈ１４、
或は珪素鋼板Ｚ１６からなる鉄芯に直結する一次コイル
及び二次コイルを巻回して単巻変圧器としてなるものの
場合、直結する一次コイル及び二次コイルは、構造上Ｒ
相とＴ相にそれぞれ接続されるコイル部分を分割巻とす
ることができず積層巻としなければならないから、必要
な電圧を得るために必要とするコイルの巻数を上記鉄芯
にＲ相側、Ｔ相側と同数のコイル巻数を巻回すると、Ｔ
相側を構成するコイルの長さがＲ相側のコイルの長さよ
りも長くなり、従ってＲ相側のコイルの抵抗に比べてＴ
相側のコイルの抵抗は大きくなり、その結果例えばＲ相
側を構成するコイル及びＴ相側を構成するコイルに対し
て同様の１００Ａの電流を流した場合には、Ｒ相側を構
成するコイルの抵抗値を１Ωとすると、Ｔ相側を構成す
るコイルの抵抗値は１．０２Ωとなり、その結果Ｒ相側
を構成するコイルとＴ相側を構成するコイルとの間には
１００Ｖと１０２Ｖとのアンバランスが生じる欠点があ
る。

【０００４】また、カットコアーと呼ばれる巻鉄芯の二
つの長辺部に対して、一方がＲ相に他方がＴ相にそれぞ
れ電気的に接続するように直結する一次コイル及び二次
コイルを巻回して単巻変圧器とするものの場合は、従来
ＥＩ型の鉄芯の材料として使用される珪素銅板Ｈ１４、
或は珪素銅板Ｚ１６の磁束密度Ｇは各々８０００ガウ
ス、１３０００ガウスであるのに対して、カットコアー
と呼ばれる巻鉄芯の磁束密度Ｇは、１６０００ガウスで
あるから、必要な電圧を得るために鉄芯に対してコイル
を巻回する巻数Ｔは、常数を４．４４、周波数ｆを５０
（Ｈｚ）、鉄芯の断面積を３６平方センチメートルとす
ると、１００００００００／（常数×周波数ｆ×磁束密
度Ｇ×鉄芯断面積）＝Ｔ数とする式より、珪素銅板Ｈ１
４の場合は１．５６、珪素鋼板Ｚ１６の場合は０．９６
となる一方で、カットコアと呼ばれる巻鉄芯の場合は、
０．７８となり、必要な電力を得るにあたって鉄芯に巻
回するコイルの巻数Ｔは、珪素銅板Ｈ１４の鉄芯の場合
に対して５０％減、また珪素鋼板Ｚ１６の鉄芯の場合に
対しても約２０％減で足りることとなり、変圧器として
必要とされる占有面積を小さくし、小型化を達成するこ
とができるものであるが、依然としてＲ相及びＴ相に供
給される電圧差によって、二次出力側に生じる電圧のア
ンバランスは解決されない欠点がある。

【０００５】そこで、この発明は上記従来のものの持つ
欠点を改善するものであり、必要な電圧を得るにあたっ
て変圧器自体を小型化すると共に、Ｒ相及びＴ相の間に
生じる電圧のアンバランスを是正しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために、互いに対向
する二つの長辺部を有する巻鉄芯において、Ｒ相及びＴ
相に電気的に直列に接続される一次コイル（直列巻線）
及び二次コイル（分路巻線）からなるコイルを、上記二
つの長辺部に亘って、少なくとも一次コイルの必要とす
る巻数の半数ずつを巻回してそれを相互に直列に接続し
てなるものであり、例えば、互いに対向する二つの長辺
部を有する巻鉄芯の対向する二つの長辺部に巻回する一
次コイル及び二次コイルからなるコイルにおいて、Ｒ相
に電気的に接続する側の一次コイルを一方の長辺部と、
この長辺部に対向する他方の長辺部に対して、その巻数
の半数ずつを一方の長辺部と対向する他の長辺部の斜方
位置に巻回して相互に直列に接続すると共に、他のＴ相
に電気的に接続する側の一次コイルを同様に対向する長
辺部間の斜方位置に一体に巻回して相互に直列に接続し
てなるものである。

【０００７】

【作用】上記の構成を具えるので、変圧器を構成する鉄
芯としてカットコアーを用いることにより、ＥＩ型の鉄
芯に比較して磁束密度Ｇが大きくなることから、必要な
電圧を得るために巻回する必要のあるコイルの巻数Ｔを
小さくすることができるので、変圧器自体の占有空間を
小さくすることができ、小型化をすることが可能とな
る。

【０００８】また、例えばＲ相に電気的に接続される側
の一次コイルをカットコアーに巻回するにあたっては、
まずその一次コイル（直列巻線）の半数を、カットコア
ーの一方の長辺部に巻回すると共に、残り半数の巻数の
一次コイルを対向する他の長辺部の斜方位置に巻回して
相互に直列に接続し、更にこの一次コイルと絶縁されず
に直結される二次コイル（分路巻線）はカットコアーの
一方の長辺部に巻回することにより、一つのコイルと
し、またＴ相に電気的に接続される側の一次コイルをカ
ットコアーに対して同様に巻回かつ相互に直列に接続
し、更にその一次コイルと絶縁されずに直結される二次
コイル（分路巻線）を他方の長辺部に巻回することによ
り、もう一つのコイルとすることにより、Ｒ相及びＴ相
よりカットコアーの二つの長辺部に対して異なる電圧の
供給を受けても、二つの長辺部に亘って一次コイルが各
々半数ずつ同数に巻回されることとなるので、カットコ
アーの長辺部において構成されるコイルは、他の長辺部
において構成されるコイルに対して、均等に変圧を行な
うことができ、すなわちカットコアーの二つの長辺部に
おけるコイルの電圧のバランスをとることができる。

【０００９】

【実施例】この発明を図に示す実施例により更に説明す
る。（１）は、この発明の実施例である単巻変圧器であ
り、この単巻変圧器（１）は、二つの長辺部（３）及び
（４）を有する巻鉄芯（２）と、この巻鉄芯（２）の直
近に絶縁体（２４）を介して積層的に巻回される二次コ
イル（６）（７）（分路巻線）と、その上に巻回される
一次コイル（８）乃至（１１）（直列巻線）からなるコ
イル（５）（５）、及びこのコイル（５）（５）を電気
的に接続するタップ（１２）乃至（２０）から構成され
ている。

【００１０】例えば、図２に示すように、二次コイル
（６）（７）を構成する細径の電線を、巻鉄芯（２）の
各長辺部（３）（４）に巻回し、その各長辺部（３）
（４）に巻回された電線の各長辺部（３）（４）の同端
部側に位置する各一端をタップ（１２）を介して電気的
に接続するとともに、各他端を、それぞれタップ（１
３）（１４）を介して一次コイル（９）（１１）を構成
する太径の電線に接続する。

【００１１】そして、一方の長辺部（３）上に有する一
方のタップ（１３）を始点として前記太径の電線である
一次コイル（１１）はその一方の長辺部（３）上の略半
分の位置において必要とする巻数の半数を巻回し、更に
タップ（１５）（１６）を介して他方の長辺部（４）上
の、前記巻回した斜方位置にその必要とする巻数の残り
半数を巻回してその長辺部（４）上のタップ（１７）に
接続される。

【００１２】一方、他方の長辺部（４）上に有する他方
のタップ（１４）において前記細径の電線である二次コ
イル（６）と接続された太径の電線である一次コイル
（９）は、当該タップ（１４）を始点として、この長辺
部（４）上の略半分の位置において必要とする巻数の半
数を巻回し、更にタップ（１８）（１９）を介して一方
の長辺部（３）上の前記巻回した斜方位置にその必要と
する巻数の半分を巻回してその長辺部（３）上のタップ
（２０）に接続される。

【００１３】この結果、長辺部（３）（４）の周囲に巻
回された二次コイル（６）（７）の上層に、一次コイル
（８）乃至（１１）が各長辺部（３）（４）の各斜行位
置に巻回されることとなり、タップ（２０）がＲ相（２
１）に、タップ（１７）がＴ相（２２）に、タップ（１
２）がＳ相（２２）にそれぞれ接続され、この単巻変圧
器（１）の入力端子を構成し、一方タップ（１２）（１
３）（１４）が出力端子となり、ｕ相（２５）、ｖ相
（２６）に接続される。

【００１４】この発明は以上の構成を具えるので、、単
巻変圧器（１）を構成する鉄芯として巻鉄芯（２）を用
いることにより、ＥＩ型の鉄芯に比較して磁束密度Ｇが
大きくなることから、必要な電圧を得るために巻回する
必要のあるコイル（５）の巻数Ｔを小さくすることがで
きるので、変圧器（１）自体の占有空間を小さくするこ
とができ、小型化をすることが可能とすることができ
る。

【００１５】また、例えばＲ相（２１）に電気的に接続
される一次コイル（１０）（９）を巻鉄芯（２）に巻回
するにあたっては、まず一次コイル（１０）（９）の巻
数の半数を、巻鉄芯（２）の一方の長辺部（３）に巻回
すると共に、タップ（１９）（１８）を介して残り半数
の巻数を他の長辺部（４）の斜方位置に巻回し、更にこ
の一次コイル（１０）（９）と絶縁されずに直結される
二次コイル（７）（６）を各長辺部において一次コイル
（１０）（９）の内側に巻回し、またＴ相に電気的に接
続される一次コイル（８）（１１）においても同様の巻
回を行い、各長辺部（３）（４）に連続したコイル
（５）（５）を形成するので、柱上変圧器より導出され
るＲ相（２１）又はＴ相（２２）より巻鉄芯（２）の有
する二つの長辺部（３）（４）に対して異なる電圧の供
給を受けても、Ｒ相（２１）とＴ相（２２）に電気的に
接続される各一次コイル（８）乃至（１１）が二つの長
辺部（３）（４）にわたって各々同数ずつ巻回されるこ
ととなるので、巻鉄芯（２）における一方の長辺部
（３）に形成される一次コイル（１０）（１１）及び二
次コイル（７）により構成されるコイル（５）は、他方
の対向する長辺部（４）に形成される一次コイル（８）
（９）及び二次コイル（６）により構成されるコイル
（５）に対して、均等に変圧を行なうことができ、すな
わち巻鉄芯（２）の二つの長辺部（３）（４）間に形成
される各コイル（５）（５）における電圧のバランスを
とることができるものである。この場合、図４に示すよ
うに二次コイルにおいてもそれぞれ半数ずつを長辺部
（３）（４）に巻回し、かつ相互に直列に接続すれば、
より出力側電圧、電流を均一にすることができる。

【００１６】すなわち、柱上変圧器によって１０５Ｖに
減圧された状態で電気器具を使用した場合において、相
間における電気量が１２５Ａと７５Ａの場合、電圧もそ
れぞれ１０３Ｖ及び１０７Ｖの不均衡が生ずる。然し、
本件発明における単巻変圧器（１）により、この単巻変
圧器（１）の出力側においては、電気使用量の不均衡に
係わらず、常に９７Ｖに均衡をとることができ、又、こ
の単巻変圧器（１）の入力側、即ち、柱上変圧器の出力
側においても、常に１０５Ｖとすることができる。

【００１７】尚、そのアンバランスにより、１２５Ａ側
の相間は１０５Ｖより低く１０３Ｖ程度に他方の７５Ａ
側の相間は１０５Ｖよりたかく１０７Ｖ程度に成る。そ
のため、一方の電力量は１２５Ａ×１０３Ｖ＝１２８７
５Ｗに、又、他方の電力量は７５Ａ×１０７Ｖ＝８０２
５Ｗとなる。ところが、一般の電気器具においては９５
Ｖ以下に減圧すると使用に支障を生ずる恐れがあり、そ
れ以下は減圧することができない。そのため、従来の節
電器を介入させても、相間のアンバランスによって充分
に減圧を行うことができず、節電効率を損なうものであ
る。そこで本件単巻変圧器（１）を節電器に組み込むこ
とにより、相間のアンバランスを解消し、例えば柱上変
圧器の出力側において１０５Ｖでバランスを取るため、
両相に対して限界である９７Ｖまで約８Ｖ減圧すること
ができ、節電効率の向上を図ることができるものであ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上のとおり、従来の単巻変圧器におけ
る低コストで高効率、分路巻線に漏れ磁束が少なく、漏
れリアクタンスが少ない等の効果をもちながら、更に、
巻鉄芯の有する二つの対向する長辺部に対して、Ｒ相及
びＴ相に対して電気的に接続されるコイルを構成する一
次コイルを二つの長辺部間において必要とされる巻数を
均等に分配して巻回する事により、変圧器出力側のバラ
ンスを採ると共に、この変圧器入力側における供給電力
を均一のものとすることができる優れた効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である単巻変圧器の全体斜視
図である。

【図２】この発明の実施例におけるコイルの巻回状態を
示す模式図である。

【図３】実施例である単巻変圧器の縦断面図である。

【図４】この発明の他の実施例におけるコイルの巻回状
態を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 単巻変圧器 ２ 巻鉄芯 ３ 長辺部 ４ 長辺部 ５ コイル ６、６′ 二次コイル ７、７′ 二次コイル ８ 一次コイル ９ 一次コイル １０ 一次コイル １１ 一次コイル １２ タップ １３ タップ １４ タップ １５ タップ １６ タップ １７ タップ １８ タップ １９ タップ ２０ タップ ２１ Ｒ相 ２２ Ｔ相 ２３ Ｓ相 ２４ 絶縁体 ２５ ｕ相 ２６ ｖ相

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する二つの長辺部を有する巻
   鉄芯において、Ｒ相及びＴ相に電気的に直列に接続され
   る一次コイル及び二次コイルからなるコイルを、それぞ
   れ上記二つの長辺部にわたって、一次コイルあるいは二
   次コイルの双方もしくは一方の必要とする巻数の半数ず
   つを巻回し、各その必要とする巻数の半数ずつを巻回し
   てなるコイルを相互に直列に接続してなる単巻変圧器。