JP2011018867A - In-loading voltage adjusting machine by variable-winding-number transformer - Google Patents

In-loading voltage adjusting machine by variable-winding-number transformer Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage adjusting machine using a variable-winding-number transformer, which is made to have a lifetime of 30 years, of about 6,600V and 1,000 KVA by making a conventional variable-winding-number transformer 1/2 in weight, less than 1/400 in spark, and about 50 times in maximum manufacturable winding capacity.SOLUTION: A voltage is adjusted by rotating simultaneously in same direction two rotating spools fitted to legs of a core type transformer to mutually moving windings of the spools. Each winding is formed by putting belt-like conductors one on another to minimize bending and stretching of curing, and a large current is allowed to flow, and annular coils or current collecting rings are fitted to a frame so as to collect a current from a rotary portion to a fixed portion, and brushes are brought into contact with them.

Description

本発明は商用電力の配電線に用いることを目的とした、可変巻数変圧器による負荷時電圧調整機に関する。  The present invention relates to an on-load voltage regulator using a variable winding transformer intended for use in a distribution line for commercial power.

従来、商用配電線に用いる負荷時電圧調整機は半導体または機械的スイッチを用いて変圧器のタップを切り替えるものであった。
巻数を負荷時に変える配電線用負荷時電圧調整機が実用された例は無い。
文献としては下記のものがある。
公開、昭54−48033(特願 昭53−104480) 公開、昭60−00717(特願 昭58−109639) 特表 2001−518700
Conventionally, a load voltage regulator used for a commercial distribution line switches a transformer tap using a semiconductor or mechanical switch.
There is no practical example of a load voltage regulator for distribution lines that changes the number of turns at the time of load.
The literature includes the following.
Published, Sho 54-48033 (Japanese Patent Application No. 53-104480) Published, Sho 60-00717 (Japanese Patent Application No. 58-109639) Special table 2001-518700

公開、昭54−48033について説明する。
この発明では、図1,2,5に示す、スリップリング5a、5bの上をブラシ6a、6bが移動してコイルの電流を外部に取り出しているが、スリップリングに分離箇所16があり、これをブラシが移動する時に図5のリアクトル19の電流を切り火花を発生するためスリップリングおよびブラシが損耗し、絶縁油の中で用いる場合は絶縁油の劣化を招く。
Publication, Sho 54-48033 will be described.
In the present invention, the brushes 6a and 6b move on the slip rings 5a and 5b shown in FIGS. 1, 2, and 5 to take out the coil current to the outside. When the brush moves, the current of the reactor 19 in FIG. 5 is cut off and a spark is generated, so that the slip ring and the brush are worn, and when used in the insulating oil, the insulating oil is deteriorated.

特にブラシが分離箇所を移動する速度が変圧器のタップ切替機のように5mS程度の高速度ではなく、0.5秒〜5秒程度かかるので火花の継続時間が長くなり損耗や劣化が多くなる。
この問題を実際の配電線用の負荷時電圧調整機を例にとって計算すると、6600V、1000KVA、電流87A、巻数1回あたりの電圧6Vと仮定すると、87A、6Vの電力をリアクトルによって短絡電流を防止して火花を制限しながら、変圧器タップ切替機の50〜100倍程度の頻度でゆっくりと開閉することになる。
In particular, the speed at which the brush moves through the separation point is not as high as 5 mS as in a tap changer of a transformer, but it takes about 0.5 to 5 seconds, so the duration of the spark becomes longer and wear and deterioration increase. .
If this problem is calculated using an actual load voltage regulator for the distribution line as an example, assuming that 6600V, 1000KVA, current 87A, and voltage 6V per turn, 87A, 6V power is prevented by the reactor to prevent short circuit current Then, while limiting the sparks, it opens and closes slowly with a frequency about 50 to 100 times that of the transformer tap changer.

可変巻数形変圧器の1回巻き当たりの電圧を6Vと仮定し、従来の変圧器タップ切替機のタップ電圧を125Vと仮定すると開閉頻度は125/6倍、火花の元になる開閉電圧は逆に6/125倍となり電圧の大きさによる火花の大きさは頻度と掛け合わせると同じになる。
しかし実際にはタップを切り替える方式は中間に抵抗を取り付けて短絡を防止しながら火花を抑制しているので、リアクトルの電流を直接切るものと比較して、10倍以上の差が出る。
タップ切り替え方式は開閉時間が5mS程度であるのに対し、可変巻数形変圧器の場合は0.5秒程度のため火花は100倍の差が出るので合計1000倍の火花による損傷が見込まれる。
Assuming that the voltage per turn of the variable winding transformer is 6V, and assuming that the tap voltage of the conventional transformer tap changer is 125V, the switching frequency is 125/6 times, and the switching voltage that causes the spark is reversed. Therefore, the magnitude of the spark due to the magnitude of the voltage is the same as the frequency.
However, since the method of switching taps actually suppresses sparks by attaching a resistor in the middle to prevent a short circuit, a difference of 10 times or more is generated compared to a method of directly cutting off the reactor current.
The tap switching method has an opening / closing time of about 5 mS, whereas in the case of a variable winding type transformer, the difference is 100 times because the time is about 0.5 seconds.

この場合、火花による開閉部分の損耗および絶縁油の劣化の程度が、配電線の負荷時電圧調整機としては許容限界を超える。
図1の場合は巻数によって巻線の直径が変わるので図2のような歯車15a15bによって回転することは不可能である。
図1のように薄い帯状の絶縁された導体を40〜100回巻き替えると、電気導体はその重さにより下に移動して下部が変形したり磨耗したりする。
これを防止するためには装置全体を横置きにする必要があるが、横置きにすると絶縁油や空気の自然流通が出来なくなり、温度上昇を発生する。
図3、の場合は巻き取り可能であるが、コイルが片方にしか巻かれていないので当社発明に比較して鉄心が2倍になる。
In this case, the degree of wear of the opening / closing part and deterioration of the insulating oil due to sparks exceeds the allowable limit for the load voltage regulator of the distribution line.
In the case of FIG. 1, since the diameter of the winding changes depending on the number of turns, it cannot be rotated by the gear 15a15b as shown in FIG.
When a thin strip-shaped insulated conductor is wound 40 to 100 times as shown in FIG. 1, the electric conductor moves downward due to its weight, and the lower part is deformed or worn.
In order to prevent this, it is necessary to place the entire apparatus horizontally, but if it is placed horizontally, the insulating oil and air cannot be circulated naturally, and the temperature rises.
In the case of FIG. 3, the coil can be wound, but since the coil is wound only on one side, the iron core is doubled compared to the present invention.

この欠点は従来の発明全てに共通しているもので、本発明に比較して鉄心の重量が2倍、タンクの容量もほぼ2倍、可変巻数1回当たりの電圧も同じ可変電圧の場合2倍となる。
図3の場合右側のコイルの端部はスリップリングに接続されているが、左側のコイルの端部は下になるので、どこにも接続されていないことになる。
図3の左側のスリップリングを上ではなく、下に取り付ければこの間違いは解決するのでこれは簡単なミスである。
さらに巻き癖の問題を解決していないので図3の場合は3A程度の容量が限界である。
This drawback is common to all of the conventional inventions. The weight of the iron core is doubled compared to the present invention, the capacity of the tank is almost doubled, and the voltage per variable number of turns is the same. Doubled.
In FIG. 3, the end of the right coil is connected to the slip ring, but the end of the left coil is on the bottom, so it is not connected anywhere.
This is a simple mistake because the mistake can be solved if the slip ring on the left side of FIG.
Further, since the problem of curling is not solved, the capacity of about 3A is the limit in the case of FIG.

次に、公開 昭60−00717について説明する。
昭60−00717の図3に示すように正巻線4a及び負巻線4bの電流を環状の正電極6c負電極7cと接触子10、11によって外部に取り出すことになっているが、環状の電極はどこかに絶縁部を設けないと短絡コイルとなり焼損するので、この発明は動作原理が不成立である。
絶縁部分を設けると火花が大きく、先述場合と同じ結果となり使用不能である。
Next, Japanese Laid-Open Publication No. 60-00717 will be described.
As shown in FIG. 3 of Sho 60-00717, the current of the positive winding 4a and the negative winding 4b is taken out to the outside by the annular positive electrode 6c and the negative electrodes 7c and the contacts 10 and 11, but the annular Since an electrode becomes a short-circuited coil and burns out if an insulating part is not provided somewhere, the operation principle of this invention is not established.
If an insulating part is provided, the spark is large, and the same result as in the previous case cannot be obtained.

無理に環状の電極の抵抗を増して短絡電流を負荷電流と同じ値にしても、この発熱は大きく、大容量の装置の場合例えば6600V、1000KVA、V結線、調整電圧400V、可変巻数20回×2、の装置の場合、負荷電流87A、巻数1回当たりの電圧10V、で計算すると環状の正電極で870W、負電極で870W、の熱が出るのでV結線の合計では3480Wの熱がでる。
配電線の短絡時には短絡電流が40倍となるので発熱量は1600倍の大きさになり短時間であっても焼損の恐れがある。
Even if the resistance of the annular electrode is increased to make the short-circuit current the same value as the load current, this heat generation is large, and in the case of a large capacity device, for example, 6600 V, 1000 KVA, V connection, adjustment voltage 400 V, variable number of turns 20 times In the case of the second device, when calculated with a load current of 87 A and a voltage of 10 V per turn, heat of 870 W is generated at the annular positive electrode and 870 W at the negative electrode, so that a total of 3480 W is generated in the V connection.
When the distribution line is short-circuited, the short-circuit current is 40 times larger, so the amount of heat generation is 1600 times larger and there is a risk of burning even for a short time.

さらに図3の正ボビン6に巻かれた2次巻線4は歯車の回転によって正ボビン6から負ボビン7に巻き替えられることになっているが、コイル4aから4bに移動する箇所の曲げの半径が小さくなり、丸線では1Aの巻線が限界になる。
さらに2次巻線の巻き癖が逆になるので、たとえば87Aの大電流を流すことが出来る太さの電線の移動は、柔らかい撚線を用いたとしても困難であり、柔らかい網状の線を用いた場合、曲げられた線を逆方向に巻きつける時、一部の細い素線に力が集中することになる。
Further, the secondary winding 4 wound on the positive bobbin 6 in FIG. 3 is rewinded from the positive bobbin 6 to the negative bobbin 7 by the rotation of the gears. The radius becomes smaller, and the 1A winding becomes the limit for the round wire.
Further, since the winding of the secondary winding is reversed, it is difficult to move a wire having a thickness capable of passing a large current of, for example, 87 A, even if a soft stranded wire is used. If this is the case, when the bent wire is wound in the opposite direction, the force concentrates on some of the thin strands.

さらに摩擦による磨耗によって素線切れの恐れがあり、上下左右方向に変形および移動が自由であるような線では、巻き取りによって型崩れを起こし巻き取り不可能である。
もし公開、昭60−00717の図の通り、丸い線とすれば、電線の直径は細くなり許容電流は3A以下の小電流となるが、それなら従来のスライダックのほうが実用的である。
Furthermore, there is a risk of wire breakage due to wear due to friction, and a wire that can be freely deformed and moved in the vertical and horizontal directions is deformed by winding and cannot be wound.
If the wire is a round wire as shown in the published figure of Sho 60-00717, the diameter of the wire is reduced and the allowable current is a small current of 3 A or less. In that case, the conventional slidac is more practical.

正巻線は0Vから最大まで、負巻線も0Vから最大までしか変化しないので、正の最大電圧を発生した時は負の電圧は0Vであり、鉄心の半分は使用されないので、鉄心の利用効率は他社の発明の1/2以下であり、当社の発明の1/4以下である。
したがって鉄心重量も当社発明の方式に比較して4倍以上になる。
Since the positive winding changes only from 0V to the maximum and the negative winding also changes only from 0V to the maximum, the negative voltage is 0V when the positive maximum voltage is generated, and half of the iron core is not used. The efficiency is 1/2 or less of the invention of other companies and 1/4 or less of our invention.
Therefore, the iron core weight is more than four times that of the method of our invention.

次に、特表2001−518700について説明する。
この発明では図1の巻線5の片端を貯蔵手段(12)に巻き取り、他端をアースに接続しているが、スリップリングを用いないで回転すれば、片端を巻き取ると同じだけ他端が巻きほどされるため、巻き数に変化が無く、電圧調整は出来ない。
これを解決する手段として図6及び[0038]項の文に100Ωから1000Ωの抵抗を持つリングとブラシにより外部に電流を取り出すことが書いてあるが、上記の本文[0009]項に記したようにこの方法は発熱のため不可である。
図3のように鉄心(コア)を18a、18bに分割し、絶縁材料の円板20をこの間に挿入し、この円板に取り付けられた半径方向導線22aを通過して出導線21、21aより電線を外部に引き出すことが書いてあるが、半径方向導線22aを正方形とすれば仮に100Aを流すことが出来る線は一辺の長さが6mm程度になり、この線を通す6mm以上の空間を鉄心に作ることになる。
Next, the special table 2001-518700 will be described.
In the present invention, one end of the winding 5 in FIG. 1 is wound around the storage means (12) and the other end is connected to the ground. Since the end is unwound, there is no change in the number of turns and voltage adjustment is not possible.
As a means for solving this, it is written in the sentence of FIG. 6 and the paragraph [0038] that current is taken out by a ring having a resistance of 100Ω to 1000Ω and a brush, but as described in the paragraph [0009] above. However, this method is not possible due to heat generation.
As shown in FIG. 3, the iron core (core) is divided into 18a and 18b, a disc 20 made of an insulating material is inserted between them, and passes through a radial lead wire 22a attached to the disc, from the lead wires 21 and 21a. Although it is written that the electric wire is drawn to the outside, if the radial direction lead wire 22a is a square, the wire that can flow 100A has a length of about 6 mm on one side. Will make.

空間を狭くする目的で半径方向導線22aを導体の円板にしても、こんどは円板に大きな過流損が発生するので使用不可能である。
上記のように空間を作ると磁気抵抗が増して変圧器の励磁電流が増大してリアクトルになり、変圧器としては使用できないのでこの発明の明細書の[0002]項にあるような1000MVAのような大きさの変圧器は製作できない。
過大な損失と励磁電流の増大により小型の変圧器でも製作不能と思われる。
従ってこの発明は動作原理が不成立である。
Even if the radial conductor 22a is made of a conductor disk for the purpose of narrowing the space, it cannot be used because a large overflow loss occurs in the disk.
When a space is created as described above, the magnetic resistance increases and the exciting current of the transformer increases to become a reactor, which cannot be used as a transformer. Therefore, it is like 1000 MVA as described in the section [0002] of this specification. Large transformers cannot be manufactured.
It seems that even a small transformer cannot be manufactured due to excessive loss and increased excitation current.
Therefore, the operation principle of the present invention is not established.

さらに、出導線21、21aより電線を外部に引き出す場合に鉄心の中心に穴をあけここから線を引き出すようになっているが、回転部分もあり絶縁が困難である。
この問題を解決するために鉄心と出導線をアースするように書いてあるが、これでは配電線の6600Vのような電圧を加えることは出来ない。
さらに、不要な電線を貯蔵手段(12)に貯蔵しているので当社発明では不要なものが場所を取り、外形が大きくなり重量が増す。
鉄心の重量も当社発明の方式に比較して2倍以上になる。
Furthermore, when an electric wire is drawn out from the lead wires 21 and 21a, a hole is made in the center of the iron core and the wire is drawn out from here. However, there is a rotating part, and insulation is difficult.
In order to solve this problem, it is written that the iron core and the lead wire are grounded, but in this case, a voltage such as 6600 V of the distribution line cannot be applied.
Furthermore, since unnecessary electric wires are stored in the storage means (12), unnecessary things take up space in the present invention, and the outer shape increases and the weight increases.
The weight of the iron core is more than double that of our method.

右巻きに巻いた電線を左巻きに巻きかえると大電流の場合、巻癖が問題になるがこれを解決する手段が記載されてないし実際に不可能である。
0014項にXLPEケーブルはケーブルの直径の約4倍、好ましくは12倍の曲率半径まで可能であると書いてあるが、これは1回だけ曲げることが許可されているのであり、30万回が許可されているわけではない。
直径30mmの線を約65cmの曲率半径で曲げたり平面に伸ばしたりすれば短い時間の内に断線する。
発生電圧をゼロから最大までとし、電圧の極性を変化させなければ巻癖の問題は緩和されるが、こんどは可変電圧が1/4になるので鉄心重量が4倍になる。
絶縁油を用いずに空冷であることが記載されているが、巻線ほか潤滑油がなければ滑らかな移動が出来ないので変形や摩滅を生じる。
When a right-handed electric wire is turned left-handed, a large amount of current causes a problem of winding habits. However, no means for solving this problem is described, and this is impossible.
Section 0014 states that an XLPE cable can have a radius of curvature of about 4 times, preferably 12 times the diameter of the cable, which is allowed to bend only once, It is not allowed.
If a wire with a diameter of 30 mm is bent with a radius of curvature of about 65 cm or stretched to a flat surface, the wire breaks within a short time.
If the generated voltage is set from zero to the maximum and the polarity of the voltage is not changed, the problem of winding will be alleviated. However, since the variable voltage is reduced to 1/4, the iron core weight is quadrupled.
Although it is described that it is air-cooled without using insulating oil, since there is no winding or other lubricating oil, smooth movement is impossible and deformation and wear occur.

以上、従来の文献では 巻癖、火花、鉄心の減量、の内、どの項目をみても解決した項目は無く、現実にこの原理を用いた電圧調整機が完成した場合、その目標とする機能が理想的であるにもかかわらず、まったく市販されていない。
また、全ての文献は動作原理に無理があり試作した跡が見られない。
As mentioned above, in the conventional literature, there are no items that have been solved by any of the items such as winding, sparks, and iron core reduction. When a voltage regulator using this principle is actually completed, the target function is Despite being ideal, it is not commercially available at all.
In addition, all the documents are unreasonable in the principle of operation, and there is no trace of trial manufacture.

発明の表示Indication of invention

発明が解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

以上述べた従来の文献では可変巻数形変圧器は上記の通り動作原理が不成立であったり、鉄心が大きくなるため経済的に高価になったり、容量が小さくなったり、巻線の巻き癖が考えられてなかったり、スイッチ、ブラシ、スリップリング等から大きな火花が出たりした。
これらを全て解決することが本発明の課題であるが、さらに可変巻数形変圧器ではなく、現在、配電線に用いられているスイッチによりタップを切り替える方式の負荷時電圧調整機の問題点を本発明によって解決することが課題である。
According to the above-mentioned conventional documents, the variable winding type transformer does not satisfy the principle of operation as described above, becomes expensive economically due to the large iron core, reduces the capacity, and considers winding curl. It wasn't done, and a big spark came out from a switch, a brush, a slip ring, etc.
It is an object of the present invention to solve all of these problems. However, this is not the problem with the variable voltage winding transformer, but the problem with the on-load voltage regulator of the type that switches taps with the switch currently used for the distribution line. The problem is solved by the invention.

タップ切り替え方式では、スイッチ部分に半導体スイッチ、真空スイッチ、絶縁油の中の切り替えスイッチ、等を用いる。
これらは、切り替え回数および段数の制限があり、制御が階段状になって連続的でなく絶縁油を使用するものは切り替え時に発生する火花により絶縁油が劣化する。
半導体スイッチを用いるものは配電線の短絡事故時の短絡電流や雷の過大なサージ電圧に弱く、故障が頻発したので現在は使用していない。
In the tap switching method, a semiconductor switch, a vacuum switch, a switching switch in insulating oil, or the like is used for the switch portion.
These are limited in the number of times of switching and the number of steps, and the control oil is not continuous and the insulating oil is deteriorated due to the sparks generated at the time of switching when the insulating oil is not used continuously.
Those that use semiconductor switches are not currently used because they are vulnerable to short-circuit currents during distribution line short-circuit accidents and excessive surge voltages of lightning, and frequent failures occur.

配電線に多数のタップ切り替え式の電圧調整機を用いると始めの電圧調整機の電圧調整の影響を末端の電圧調整機が受けて切り替え回数が増すので、電圧調整機の間で、不感巾、積分時間、制御量、の協調が困難であり、電圧調整機の設定に大きな余裕を持たせる必要があるため、電圧調整結果に悪影響をもたらす。
さらに三相電源の各相間のアンバランスをなくすような制御は不可能である。
以上述べた従来の電圧調整機の問題点を解決することが課題の概要である。
ここで、本発明の可変巻数形電圧調整機特有の課題を箇条書きにする。
When a number of tap-switching voltage regulators are used for the distribution line, the voltage regulator at the end is affected by the voltage regulation of the first voltage regulator, so the number of times of switching increases. It is difficult to coordinate the integration time and the control amount, and it is necessary to give a large margin to the setting of the voltage regulator, which adversely affects the voltage adjustment result.
Furthermore, control that eliminates imbalance between the phases of the three-phase power supply is impossible.
The outline of the problem is to solve the problems of the conventional voltage regulator described above.
Here, problems unique to the variable winding voltage regulator of the present invention are listed.

1、 可変巻線は巻き戻した跡に別の脚の巻線を巻き、鉄心の重量を従来発明の1/2〜1/4にすること。
2、 大容量の装置では可変巻線を帯状の導体の束として容量を大きくし、巻癖の屈伸率を最低にし、屈伸による金属疲労や、巻線重量による変形、摩擦による磨耗、等の障害を無くして、大電流を無理なく流すこと。
1. The variable winding shall be wound with another leg winding on the unwound trace, and the weight of the iron core should be 1/2 to 1/4 of the conventional invention.
2. In large capacity devices, variable windings are used as bundles of strip-shaped conductors to increase the capacity and minimize the rate of bending and stretching of the winding rod, which can cause problems such as metal fatigue due to bending and bending, deformation due to winding weight, and frictional wear To flow a large current without difficulty.

3、 可変巻線に帯状の導体を用いた場合、一部または全体に銅合金を用い弾力性を持たせることにより屈伸による金属疲労に強くし、巻枠から外に出た部分ではバネの作用により自然に外に膨らむ巻癖をもたせ、曲率半径の変化を最小にして金属疲労を防ぐとともに、軟銅より硬い銅合金を一部使用して摩擦による磨耗を防ぐこと。
4、 左右の巻枠の回転を等しくして導体を押し出す力と同じ力で引き込み、巻線に無駄な力を加えず、巻枠から離れている部分の導体の巻癖とバネ性を利用して巻線を自然に外側へ膨らませながら適当な張力を与え案内板等で楕円形に誘導し巻癖の曲率半径の変化を3倍程度にしながら、巻枠に隙間なく密着して巻き取ること。
3. When a strip-shaped conductor is used for the variable winding, a part or the whole is made of copper alloy to give elasticity, making it resistant to metal fatigue caused by bending and stretching. In addition to having a curl that swells out naturally, minimize the change in the radius of curvature to prevent metal fatigue, and use a copper alloy that is harder than mild copper to prevent wear due to friction.
4. Pull in with the same force that pushes out the conductor with the left and right reels rotating at the same rotation, and does not apply unnecessary force to the windings, and uses the winding force and springiness of the conductors away from the reels. Applying appropriate tension while naturally inflating the winding to the outside and guiding it into an ellipse with a guide plate, etc., and winding it in close contact with the winding frame without any gaps while making the change in the radius of curvature of the winding rod about 3 times.

5、 スリップリング(当社の発明では輪形コイルまたは集電リング)の部分で電力損失や火花を出さないこと。
6、 配電線の短絡事故や雷に強くするため、常時は巻枠を静止位置で静止させそれ以外の場所では高速度で回転させ、全ての部品を雷や短絡事故に充分耐えながら安価軽量になるよう設計すること。
7、 巻枠は絶縁物であり、100度以上の絶縁油の温度に耐え、電線の重量に耐え、導体との摩擦が少なく、歯車や溝等の加工が容易で機械的強度が充分あること。
5. Do not cause power loss or sparks at the slip ring (in our invention, a ring coil or current collecting ring).
6. In order to be strong against short circuit accidents and lightning in distribution lines, the reel is always stationary at a stationary position and rotated at high speeds at other locations, and all parts are sufficiently light and inexpensive while still withstanding lightning and short circuit accidents. Design to be.
7. The reel is an insulator, withstands the temperature of insulation oil of 100 degrees or more, withstands the weight of the wire, has little friction with the conductor, is easy to process gears and grooves, and has sufficient mechanical strength. .

8、 絶縁物だけでは機械的強度が不足する場所には絶縁に注意しながら金属を使用すること。
9、 全体として寿命が30年以上であること。
10、3相のアンバランスをなくし連続的な電圧調整を高速度で行うこと。
11、従来のタップ切り替え式の電圧調整機と比較して、使用する鉄、銅、空間、タンクの大きさ、が従来の可変巻線形電圧調整機では2〜4倍であったものを同じ程度にすること。
13、巻枠を回転させる歯車機構やバネ、モータ及びモータの回転制御回路、静止位置の検出、調整電圧制御回路、ほか常識的な付属装置の開発。
8. Use metal while paying attention to insulation in places where mechanical strength is insufficient with insulation alone.
9. Overall life is 30 years or more.
10. Eliminate unbalance of 3 and 3 phases and perform continuous voltage adjustment at high speed.
11. Compared to the conventional tap-switching voltage regulator, the iron, copper, space, and tank size used are 2 to 4 times that of the conventional variable winding voltage regulator. To do.
13. Development of gear mechanisms and springs that rotate the reel, motor and motor rotation control circuit, stationary position detection, adjustment voltage control circuit, and other common-sense attachments.

問題を解決するための手段Means to solve the problem

本発明では、変圧器の2つの主脚鉄心にそれぞれ設置された2つの巻枠を同じ方向に回転して、巻枠の間を移動する巻線(以下この巻線のことを可変巻線と記す)を左の脚から右の脚へ巻き変えた跡にすぐ右の脚から左の脚へと巻き替えて鉄心を有効利用する。
従来の可変巻数電圧調整機に比較して同じ鉄心の大きさであれば2倍の電圧を発生し、さらに+最大から−最大まで電圧を変化させるので、ゼロから最大まで変化させるものに比較して2倍の調整電圧範囲をもたせ、しかも巻線の曲率半径の変化を最小にする。
この巻枠は線を収納するための突起を持ち、突起で絶縁を保ちながら決められた場所に収納する。
In the present invention, two winding frames respectively installed on the two main leg iron cores of the transformer are rotated in the same direction and moved between the winding frames (hereinafter this winding is referred to as a variable winding). The iron core is effectively used by rewinding from the right leg to the left leg immediately after the left leg is rolled from the right leg.
Compared to the one that changes from zero to the maximum because it generates twice the voltage and the voltage is changed from + maximum to-maximum if the size of the iron core is the same as the conventional variable winding voltage regulator. The adjustment voltage range is doubled and the change in the radius of curvature of the winding is minimized.
This reel has a protrusion for storing the wire, and is stored in a predetermined place while maintaining insulation with the protrusion.

配電線の電圧調整機は例えば6600V、1000KVA、の定格で電圧上昇を300V、電圧下降を100V、のような場合、可変巻線部分で上昇200V、下降200Vの調整巾をもたせ、固定巻線の上昇100Vと加算して上昇300V、下降100Vの調整巾を得る。  For example, if the voltage regulator of the distribution line is rated at 6600V and 1000KVA, the voltage rise is 300V and the voltage drop is 100V, the variable winding part has an adjustment range of 200V rise and 200V drop, Addition with 100V rise gives an adjustment range of 300V rise and 100V drop.

次に主脚の間の可変巻線を移動させる手段について説明する。
配電線用の電圧調整機として6600V、1000KVA、定格電流87A、の例をとって考えると、可変巻線の定格電流は87Aで、このような大電流を流すために帯状の導体を数多く重ねて用い、可変巻線を巻き替える途中で巻枠の外に出る部分で線癖が支障にならないようにし、逆に巻癖を積極的に利用して線の通る道を自然に外部に膨らませて、巻線に必要な張力を与えて巻き取る。
Next, means for moving the variable winding between the main legs will be described.
Considering the example of 6600V, 1000KVA, and rated current 87A as a voltage regulator for distribution lines, the rated current of the variable winding is 87A, and in order to flow such a large current, a large number of strip conductors are stacked. Use, so that the wire rod does not interfere with the part that goes out of the winding frame while rewinding the variable winding, and conversely, the winding path is actively used to inflate the path of the wire naturally outside, Wind the winding with the necessary tension.

材料は弾力性のある燐脱酸素銅板を用い、導電性を良くするため燐の含有量が少ないものとし、一例として6600V、1000KVA、の電圧調整機の場合、幅は7〜9mm、厚さ0.5mm、の帯状導体8枚を重ねて使用する。
8枚の導体が密着している時は幅7〜9mm、厚さ4mmの台形、断面積32sq(平方mm)の燐脱酸素銅板になり許容電流は87Aである。
導体に弾力性を持たせれば巻枠4,3から外に出ている部分は巻癖により外側に膨らみ、巻癖の変化がもっとも少ない楕円軌道を通って最小曲率半径の変化になる場所を移動する。
The material used is an elastic phosphorus-deoxygenated copper plate with a low phosphorus content to improve conductivity. For example, in the case of a voltage regulator of 6600 V and 1000 KVA, the width is 7 to 9 mm and the thickness is 0 .. Eight strip conductors of 5 mm in length are used.
When the eight conductors are in close contact with each other, it becomes a trapezoid with a width of 7 to 9 mm, a thickness of 4 mm, and a phosphorus deoxidized copper plate with a cross-sectional area of 32 sq (square mm), and the allowable current is 87A.
If the conductor has elasticity, the part that protrudes from the reels 4 and 3 bulges outward by the curl and moves to the place where the minimum curvature radius changes through the elliptical trajectory with the least change in curl To do.

巻枠は両方同じように回転し、その結果、可変巻線のどちらか片方に力が多く掛かるようなことは無く、押し出す力と引き込む力が同じで、常に押し出した巻線を同時に同じだけ引き込むようにして巻数を変化させる。
巻枠と可変巻線との間の摩擦を少なくするために、巻枠3,4から外に出ている部分の重量を下から支えるための巻線支持板を設ける。
可変巻線の導体を導電性と弾力性を両立させる程度の燐含有量とし、短絡事故時に流れる4000A程度の短絡電流による外側に膨らむ力を受け止めるために、巻線支持板の上に案内板を設ける。
Both reels rotate in the same way, and as a result, there is no force applied to either one of the variable windings. The pushing force and the pulling force are the same, and the extruded winding is always drawn the same amount at the same time. In this way, the number of turns is changed.
In order to reduce the friction between the winding frame and the variable winding, a winding support plate is provided for supporting the weight of the portion protruding from the winding frames 3 and 4 from below.
In order for the conductor of the variable winding to have a phosphorus content sufficient to achieve both conductivity and elasticity, and to receive the force bulging outward due to a short-circuit current of about 4000 A that flows at the time of a short-circuit accident, a guide plate is placed on the winding support plate. Provide.

可変巻線が巻枠に巻かれた状態の直径と、巻枠の外に出た時の直径では巻枠に巻かれた時の直径が小さいため、可変巻線の内側は近道を通り、外側は遠い道を通るように案内板の通り道に余裕をもたせる。
案内板は機械的強度を充分持たせる必要があるため、金属によって製作し巻線支持板は人工大理石のような硬くて磨耗しない絶縁物を使用する。
また、配電線の短絡事故によって可変巻線が外に向かって膨らむ力を受けとめるためには案内板を出来るかぎり厚くして強度を持たせるとともに、巻線支持板、を上下させる棒ネジの直径を大きくし、さらに巻線支持板を変圧器の主脚の間の隙間を通して機械的に結合すれば、膨らむ力を相殺して受け止めることが出来る。
Since the diameter when the variable winding is wound around the reel and the diameter when it is outside the reel, the diameter when wound around the reel is small. Gives a margin to the way of the guide board so as to pass through a distant road.
Since the guide plate needs to have sufficient mechanical strength, it is made of metal, and the winding support plate is made of a hard and non-abrasive insulator such as artificial marble.
In addition, in order to receive the force that the variable winding bulges outward due to a short circuit accident of the distribution line, the guide plate is made as thick as possible to give it strength, and the diameter of the bar screw that moves the winding support plate up and down is increased. By enlarging and mechanically coupling the winding support plate through the gap between the main legs of the transformer, the swelling force can be offset and received.

この案内板と、巻線支持板、は可変巻線の上下位置に合わせて上下させるが、主脚の間の可変巻線には線位置の上下による傾斜があるのでこれにあわせて精密な傾斜と上下位置を確保する上下機構を必要とする。
この上下機構はナットと棒ネジの組み合わせによるが、ナットはボールベアリングを用いた精密なボールナットを用いる。
また精密な位置を確保するためには棒ネジを3本以上用いて、上下機構の前後左右ねじれ等の誤差をなくすることも必要である。
This guide plate and winding support plate are moved up and down according to the vertical position of the variable winding, but the variable winding between the main legs has an inclination due to the vertical movement of the line position. And requires a vertical mechanism to ensure the vertical position.
The vertical mechanism is a combination of a nut and a bar screw, and the nut uses a precise ball nut using a ball bearing.
In order to secure a precise position, it is also necessary to use three or more bar screws to eliminate errors such as front / rear / left / right torsion of the vertical mechanism.

巻線支持板にはバネを用いて可変巻線の全体を同じ力で支え、中央部を少し上部にふくらませて巻枠と可変巻線の間の摩擦を少なくする。
巻線支持板が磨耗することが心配されるが、巻線支持板に人工大理石を用い、絶縁油の中で使用するとほとんど問題にならないし、長年の間に巻線支持板に多少の磨耗や歪みが発生してもバネによって一定の重量を支えるようにして解決する。
それでも問題が発生する場合は可変巻線をモータで駆動されたローラーベアリングによって移動させる。
A spring is used for the winding support plate to support the entire variable winding with the same force, and the central portion is slightly inflated upward to reduce friction between the winding frame and the variable winding.
There is a concern about the wear of the winding support plate, but when using artificial marble for the winding support plate and it is used in insulating oil, there is little problem. Even if distortion occurs, it is solved by supporting a constant weight with a spring.
If the problem still occurs, the variable winding is moved by a roller bearing driven by a motor.

次に巻枠の回転について述べる。
巻枠は重量があるので、回転を受け止める部分にローラーベアリングを用いて軽く回転するようにするとともに、巻枠の下部を絶縁物と金属で補強して重量を安全に支える。
回転部はすべて絶縁油の中にあり、1秒間に1回転程度で回転するので振動や潤滑の問題はすくない。
実際の可変巻数形電圧調整機では、電圧を下げることは少なく、上げることが多いので、固定巻線により固定的に電圧を上げ、可変コイル部分は電圧を上下同じだけ変化させる。
Next, the rotation of the reel will be described.
Since the reel is heavy, it uses a roller bearing to lightly rotate the part that receives rotation, and the lower part of the reel is reinforced with an insulator and metal to support the weight safely.
All rotating parts are in insulating oil and rotate about once per second, so there are few problems of vibration and lubrication.
In an actual variable winding voltage regulator, the voltage is rarely lowered and often raised. Therefore, the voltage is fixedly raised by the fixed winding, and the variable coil portion changes the voltage up and down by the same amount.

巻枠や案内板を回転させたり移動させたりする機構は機構の専門家であれば容易に設計できるが、高温の絶縁油の中で絶縁物を主材料とする歯車を回転させるためには歯車に機械的な衝撃をあたえないように緩やかに加速するとともに右左の巻枠の歯車に同じ力がかかるようにしなければならない。
このため、巻枠の歯車を駆動する歯車の軸にバネを取り付け、回転にクッションを持たせて巻枠の歯車に同じ力が掛かるようにする。
The mechanism for rotating and moving the reel and guide plate can be easily designed by a mechanism expert, but in order to rotate a gear mainly composed of an insulator in a high-temperature insulating oil, a gear is used. It should be accelerated slowly so that no mechanical shock is applied to it, and the same force should be applied to the right and left reel gears.
For this reason, a spring is attached to the shaft of the gear that drives the gear of the reel, and a cushion is provided for rotation so that the same force is applied to the gear of the reel.

本発明では回転する巻枠の中の巻線から固定した外部の電線に電流を取り出すために2つの手段を発明している。
次に第一の手段を説明する。
輪形(リング状)の鉄心に絶縁した電線を巻き、ブラシが接触する部分を裸導線にしたもの(以下輪形コイルと記す)を巻枠の上下の端部に取り付け、輪形コイルの一端に可変巻線の終端を接続し、導電部からブラシで集電する。
In the present invention, two means are invented in order to take out an electric current from a winding in a rotating reel to an external electric wire fixed.
Next, the first means will be described.
Winding an insulated wire around a ring-shaped (ring-shaped) iron core, attaching the parts that the brush contacts to bare conductors (hereinafter referred to as ring coils) to the upper and lower ends of the winding frame, and variable winding at one end of the ring coil Connect the end of the wire and collect current from the conductive part with a brush.

これによって変圧器の鉄心を1回巻くことによって生ずる電圧を輪形コイルの巻線間に(1/輪形コイルの巻数)に分布させる。
例えば変圧器の1回巻当たりの電圧が2.6Vで輪形コイルの巻数が40回とすると輪形コイルの巻線間に0.065Vの電圧が分布することになる。
ここで、従来の発明では1回巻当たりの電圧が10Vであったのに対し、本発明では2.6Vとなるのは、本発明の場合鉄心を利用しない部分を無くして鉄心の断面積(重量)を1/2とし、同じ巻線が+方向と−方向の電圧を発生するので、電圧が倍に使用できるためここで1/2の鉄心とし、合計1/4の鉄心とするので、1回巻当たりの電圧を1/4にすることが出来るためである。
As a result, the voltage generated by winding the transformer core once is distributed between the windings of the ring coil (1 / the number of turns of the ring coil).
For example, if the voltage per turn of the transformer is 2.6 V and the number of turns of the annular coil is 40, a voltage of 0.065 V is distributed between the windings of the annular coil.
Here, in the present invention, the voltage per turn is 10V, whereas in the present invention, the voltage is 2.6V. In the present invention, the portion where the iron core is not used is eliminated, and the cross-sectional area of the iron core ( (Weight) is 1/2, and the same winding generates voltage in the + direction and-direction, so the voltage can be used twice. This is because the voltage per turn can be reduced to ¼.

輪形コイルは絶縁電線を輪形の鉄心に巻き、ブラシが接触する部分を直流電動機の整流子のように裸の導体としたもので、巻き始めと巻き終わりを接続してある。
したがってこの輪形コイルには終端部がなく、巻き枠に巻かれた可変巻線の端末が輪形コイルの一部に接続される。
上記で絶縁電線を輪形の鉄心に巻き、と書いてあるのは理解を易しくするための表現で、実際の製作には半田付けの温度に耐えるように、400度の高温度に耐える絶縁物で鉄心を絶縁し、2つのL形または短形を切り離した形の導体を結合して結合部を圧縮したり半田付けしたりして巻線をつくる。
A ring coil is a coil in which an insulated wire is wound around a ring-shaped iron core, and a portion where the brush contacts is a bare conductor like a commutator of a DC motor, and the start and end of winding are connected.
Therefore, this ring coil does not have a terminal part, and the terminal of the variable winding wound around the winding frame is connected to a part of the ring coil.
In the above, the expression that the insulated wire is wound around the ring-shaped iron core is an expression for easy understanding. In actual production, it is an insulator that can withstand a high temperature of 400 degrees so that it can withstand the soldering temperature. The iron core is insulated, and two L-shaped or short-shaped conductors are joined together, and the joint is compressed or soldered to form a winding.

これらの結合部は複雑な嵌め合わせを行う。
巻き終わった状態の輪形コイルを真空タンクに入れ、絶縁能力のある接着材を真空含侵させた後、表面を滑らかな円形状にし、縦に切れ目を入れる等の機械加工を行う。
円形の鉄心はその材料になる珪素鋼板を1回巻くごとに2.6V程度の電圧が発生するので適当に切断部分をもうけ珪素鋼板の間を絶縁したり、ダストコア(鉄粉を接着材と共に圧縮し成型したもの)を用いたりする。
These joints make a complex fit.
The wound coil is put into a vacuum tank and insulative adhesive material is impregnated with vacuum, and then the surface is made into a smooth circle and machined such as making vertical cuts.
A round iron core generates a voltage of about 2.6 V each time the silicon steel sheet that is the material is wound. Therefore, a suitable cut portion is provided to insulate between the silicon steel sheets, or a dust core (iron powder is compressed together with an adhesive). Or molded one).

また、ブラシが接触する部分は銅合金を使用し直流機の整流子のように旋盤で円形に仕上げるので上記の輪形の鉄心はその断面が矩形である。
このように輪形コイルの巻き始めと巻き終わりを接続すると、主脚鉄心が輪形コイルに誘起する電圧を(1/輪形コイルの巻数)に低減して輪形コイルの裸の導体部分に平等に分布させる。
従って、ブラシが切る電圧は従来の方式に比較して、(1/輪形コイルの巻数)になる。
Moreover, since the part which a brush contacts uses a copper alloy and is circularly finished with a lathe like the commutator of a direct current machine, the cross-section of the ring-shaped iron core is rectangular.
When the winding start and end of the ring coil are connected in this way, the voltage induced by the main leg iron core in the ring coil is reduced to (1 / the number of turns of the ring coil) and distributed evenly over the bare conductor portion of the ring coil. .
Therefore, the voltage that the brush cuts becomes (1 / the number of turns of the ring coil) as compared with the conventional method.

しかしブラシに掛かる開閉電圧が仮に従来の1/40になっても87A程度の電流をブラシが開閉すると火花が出てブラシを損耗するし、ブラシが隣の輪形コイルの裸の導電部(以下裸の導電部と記す)に跨ると0.065Vの電圧を短絡するので短絡電流が流れ輪形コイルの鉄心の磁束を流さないようにする。
この短絡電流を少なくするためには、裸の導電部のブラシの接触面に抵抗をもたせたり、ブラシの抵抗を大きくしたりする必要があるが、配電線には短絡事故があり、3000Aの電流が流れた場合、ブラシの接触面の抵抗を0.01Ωとすると90KWの熱が出るので損傷する。
However, even if the switching voltage applied to the brush becomes 1/40 of the conventional case, if the brush opens and closes a current of about 87 A, a spark is generated and the brush is worn out. Since the voltage of 0.065V is short-circuited across the conductive portion, the short-circuit current flows so as not to flow the magnetic flux of the iron core of the annular coil.
In order to reduce this short-circuit current, it is necessary to provide resistance to the brush contact surface of the bare conductive part or to increase the resistance of the brush. If the resistance of the contact surface of the brush is 0.01Ω, 90 KW of heat is generated and damaged.

このため、ブラシや輪形コイルの裸の導電部に抵抗を持たせることは出来ない。
したがって、ブラシが通る部分だけは輪形コイルの裸の導体の電圧分布をほとんどゼロにしてブラシや裸の導電部の抵抗をほとんどゼロにしても輪形コイルに短絡電流は流れず、火花も出ないようにしなければならない。
裸の導電部の電圧分布は輪形コイルの中の鉄心に磁束が通るために発生するので、ブラシが通る部分だけは輪形コイルの鉄心の磁束を外部に取り出してバイパスし、輪形コイルの鉄心の磁束をこの部分だけゼロにする。
その手段として、ブラシの近くの輪形コイルにU字形の鉄心をもうけ、この鉄心にコイルを巻き、ブラシの近くの輪形コイルの磁束をU字形の鉄心(以下本文ではバイパス鉄心と記す)にバイパスする。
For this reason, resistance cannot be given to a bare conductive part of a brush or a ring coil.
Therefore, only in the part where the brush passes, even if the voltage distribution of the bare conductor of the ring coil is almost zero and the resistance of the brush or bare conductive part is almost zero, no short-circuit current flows through the ring coil and no sparks are generated. Must be.
Since the voltage distribution of the bare conductive part is generated because the magnetic flux passes through the iron core in the ring coil, only the part where the brush passes is bypassed by taking out the magnetic flux of the iron core of the ring coil to the outside and bypassing it. To zero only this part.
As a means for this, a U-shaped iron core is provided on a ring-shaped coil near the brush, the coil is wound around the iron core, and the magnetic flux of the ring-shaped coil near the brush is bypassed to the U-shaped iron core (hereinafter referred to as a bypass core). .

すると輪形コイル内のブラシの近くの鉄心に流れる磁束がゼロに近くなり、ブラシの近くのコイルの電位差がほぼゼロになるのでブラシの火花を防止する。
輪形コイル内の磁束は(主脚鉄心の磁束/輪形コイルの巻数)となるが、この磁束をバイパスするために、バイパス鉄心に巻かれたコイルにどのような位相角でどれだけの大きさの電流を流すべきかを決めるには、ブラシを除いた状態でブラシが跨ぐ部分の裸の導電部の電圧分布がゼロになるようコイルの電流の位相角と大きさを決める。
Then, the magnetic flux flowing in the iron core near the brush in the ring coil becomes close to zero, and the potential difference of the coil near the brush becomes almost zero, thus preventing the spark of the brush.
The magnetic flux in the ring-shaped coil becomes (magnetic flux of the main leg iron core / number of turns of the ring-shaped coil). In order to bypass this magnetic flux, the magnitude of the phase angle around the coil wound around the bypass iron core In order to determine whether the current should flow, the phase angle and the magnitude of the coil current are determined so that the voltage distribution of the bare conductive part where the brush straddles without the brush is zero.

バイパス鉄心のコイルに流す電流は、位相角と大きさ、を設定できることが求められるので、可変巻数電圧調整機が接続されている配電線から取り出した3相電源を用い、特殊結線の変圧器とインピーダンスにより位相角とその大きさを調整する。
バイパス鉄心の磁束が通過する部分の裸の導電部には渦電流が流れて磁束の通過を妨げ、発熱するので裸の導体部に縦に多数の切れ目を入れて渦電流を防止するか、幅が狭く厚い導体を並列に用いてその間を絶縁する、等の方法により渦電流を少なくする。
Since the current flowing through the coil of the bypass iron core is required to be able to set the phase angle and magnitude, a three-phase power supply taken from the distribution line to which the variable winding voltage regulator is connected is used. The phase angle and its magnitude are adjusted by the impedance.
An eddy current flows through the bare conductive part of the bypass core where the magnetic flux passes, preventing the passage of the magnetic flux and generating heat, so a large number of cuts are made vertically in the bare conductor part to prevent the eddy current. The eddy current is reduced by using a narrow and thick conductor in parallel and insulating between them.

これでブラシが隣の裸の導電部に跨った状態でも裸の導電部の電圧分布がほぼゼロなので短絡電流は流れず、火花も出ないのでブラシと裸の導電部の抵抗を0.001Ω以下にすることが出来る。
抵抗が0.001Ωの場合9KWの熱が0.1秒程度出るが、熱の損傷を受けない。
ブラシの幅より広い幅を持った裸の導電部分をもうけ、この部分を静止位置とし、電圧を調整しない時は静止位置にブラシを置く。
Even when the brush is straddling the adjacent bare conductive part, the voltage distribution of the bare conductive part is almost zero, so no short-circuit current flows and no sparks appear, so the resistance between the brush and the bare conductive part is 0.001Ω or less. Can be made.
When the resistance is 0.001Ω, 9 KW of heat is generated for about 0.1 seconds, but the heat is not damaged.
Make a bare conductive part with a width wider than the width of the brush, set this part as the rest position, and place the brush in the rest position when the voltage is not adjusted.

静止位置の導電部分はコイルにならないよう一部を切断して絶縁し、この導電部分に可変巻線の端部を接続する。
ブラシが隣の裸の導体に跨っていない状態では輪形コイルをブラシで短絡しないので短絡電流が流れず、火花も出ないのでバイパス鉄心のコイルに流す電流はゼロにすることができる。
これによりU字形の鉄心に巻かれたコイルの磁束が輪形コイルを通過することによる損失および輪形コイルの損失を巻枠が静止した時はゼロにする。
The conductive portion at the stationary position is cut and insulated so as not to become a coil, and the end of the variable winding is connected to this conductive portion.
In the state where the brush does not straddle the adjacent bare conductor, the ring coil is not short-circuited by the brush, so no short-circuit current flows and no sparks are generated, so that the current flowing through the coil of the bypass iron core can be made zero.
Thus, the loss caused by the magnetic flux of the coil wound around the U-shaped iron core passing through the ring coil and the loss of the ring coil are reduced to zero when the winding frame is stationary.

したがって、ブラシと裸の導電部は電気抵抗が少なく、磨耗に耐える銅合金や銀、を中心にして低抵抗のカーボンを両側に配置したブラシを使用することが出来、絶縁油の中で低速回転し、火花もない状態で使用することを考えると、輪形コイルとブラシの摺動による磨耗は少ない。
輪形コイルに雷が入るとブラシが接続されている近くのコイルに雷の電圧が集中し絶縁破壊を起こしやすい。
Therefore, the brush and the bare conductive part have low electrical resistance, and it is possible to use a brush with low resistance carbon on both sides centered on copper alloy and silver that can withstand wear, and it rotates at low speed in insulating oil. However, considering the use without a spark, there is little wear due to sliding between the ring coil and the brush.
When lightning enters the ring coil, lightning voltage concentrates on the nearby coil to which the brush is connected, and dielectric breakdown is likely to occur.

これを防ぐために輪形コイルの絶縁を強化すれば外形が大きくなる。
この対策として輪形コイルの一回巻きごとに隣のコイルとの間にコンデンサを接続して雷の電流をコンデンサで通過させて電位を平等に分布させたり、金属箔のシールドをコイルに被せてその静電容量で雷電圧を均等に分布させる。
In order to prevent this, if the insulation of the ring coil is reinforced, the outer shape becomes larger.
As a countermeasure, a capacitor is connected between adjacent coils of the ring coil and lightning current is passed through the capacitor to distribute the potential evenly, or a metal foil shield is placed on the coil. Distribute lightning voltage evenly with capacitance.

この時シールドが一回巻きの閉じた輪のコイルを形成し磁気を短絡したりしないように、どこかに切断面を縦方向と横方向の2箇所作る必要がある。
出来上がった輪形コイルを絶縁物で出来た巻枠に取り付けるために、輪形コイルの巻線の間の隙間に入る突起を巻枠に作り輪形コイルを接着剤と共に巻枠に押し込んだ後さらにネジ等で止めその上をさらに絶縁物で挟んで締め付けて固定する。
At this time, it is necessary to make two cut surfaces in the vertical direction and the horizontal direction somewhere so that the shield forms a single-turn closed coil and does not short-circuit the magnetism.
In order to attach the completed ring coil to the winding frame made of an insulator, a protrusion entering the gap between the windings of the ring coil is made in the winding frame, and the ring coil is pushed into the winding frame together with an adhesive, and then further screwed The top of the stopper is further clamped with an insulator to fix it.

次に第二の手段を説明する。
この手段では先述の輪形コイルの代わりに一部を絶縁物とし、他の部分を導体としたリング(以下このリングのことを集電リングと記す)を用いる。
この集電リングに二個のブラシを接触させ、通常は両方のブラシが導体に接触し可変巻線の巻数が変わる部分では片方のブラシが絶縁部を通過し、他方のブラシは導体に連続的に接触する。
ここまでは特開54−48033と同じである。
集電リングの絶縁物の反対側の導体の中央部に可変巻線の端末を接続し、この部分を静止位置とする。
Next, the second means will be described.
In this means, a ring having a part as an insulator and another part as a conductor (hereinafter, this ring is referred to as a current collecting ring) is used instead of the above-described ring coil.
Two brushes are brought into contact with this current collecting ring. Normally, one brush passes through the insulation at the part where both brushes contact the conductor and the number of turns of the variable winding changes, and the other brush is continuous with the conductor. To touch.
The process up to this point is the same as that of JP-A-54-48033.
The end of the variable winding is connected to the central portion of the conductor on the opposite side of the insulator of the current collecting ring, and this portion is set as a rest position.

以下分り易くするために6600V、1000KVA、定格電流87A、V結線の三相可変巻数電圧調整機の例をとって具体的な数値とともに説明する。
ブラシと外部に電流をとり出す端子との間に小型変圧器を接続し小型変圧器の1次側を例えば2.6V、87A/2の巻線とし、2次側を100V、1.1Aとする。
上記の数値は主巻線の1回巻き当たりの電圧と、定格電流/2、及び2次側電圧を適当な値たとえば100Vに設定した場合の2次電流である。
In order to make it easier to understand, an example of a three-phase variable winding voltage regulator with 6600 V, 1000 KVA, rated current 87 A, and V connection will be described together with specific numerical values.
A small transformer is connected between the brush and a terminal for taking out current, and the primary side of the small transformer is, for example, 2.6V, 87A / 2 winding, and the secondary side is 100V, 1.1A. To do.
The above numerical values are the secondary current when the voltage per turn of the main winding, the rated current / 2, and the secondary side voltage are set to appropriate values, for example, 100V.

小型変圧器の2次側(100V側)に半導体スイッチを接続し2次巻線を短絡したり開放したりして、ブラシが集電リングの導電部から絶縁部に入る直前にこれに接続されたブラシの電流を遮断する。
2つのブラシが両方とも集電リングの絶縁部から出て導電部にある時、2つの半導体スイッチを閉じる。
半導体スイッチには抵抗とコンデンサを直列に接続したものを並列に接続し半導体にかかるサージ電圧を低減する。
A semiconductor switch is connected to the secondary side (100V side) of the small transformer, the secondary winding is short-circuited or opened, and the brush is connected to this just before entering the insulating part from the conductive part of the current collecting ring. Shut off the brush current.
When the two brushes both exit the current collecting ring insulation and are in the conductive part, the two semiconductor switches are closed.
A semiconductor switch in which a resistor and a capacitor are connected in series is connected in parallel to reduce the surge voltage applied to the semiconductor.

しかし、このままでは小型変圧器の励磁電流によってブラシに2.5A程度の電流が流れるので小型変圧器に3次巻線を設け、リアクトル等のインピーダンスを通して別電源から励磁電流を供給する。
3次巻線を用いないで2次巻線に励磁電流を加えても同じ結果である。
上記のリアクトルは抵抗やコンデンサ等を用いてもよいが、電源の電圧の大きさと位相角を調整してブラシに流れる電流が最も少なくなるよう、電圧の大きさと位相角を設定する。
However, since the current of about 2.5 A flows through the brush by the exciting current of the small transformer, the tertiary winding is provided in the small transformer and the exciting current is supplied from another power source through the impedance of the reactor or the like.
The same result can be obtained by applying an excitation current to the secondary winding without using the tertiary winding.
The reactor may be a resistor, a capacitor, or the like, but the voltage magnitude and phase angle are set so that the current flowing through the brush is minimized by adjusting the voltage magnitude and phase angle of the power supply.

以上により半導体スイッチで遮断した時のブラシに流れる電流を2.5Aから0.1A程度に低減することが出来る。
半導体スイッチにSCR(サイリスタ)を用いる場合は通過電流が保持電流より小さくなる場合に、通過電流を安定して通すことが困難になるので、SCRの通電中はゲートに小さい直流電流を流し続けてSCRの通電状態を保つ。
以上により、ブラシに掛かる電圧は2.6V、電流は0.1A程度に低減され、火花による損傷はほとんど無くなり寿命が長くなる。
As described above, the current flowing through the brush when cut off by the semiconductor switch can be reduced from 2.5 A to about 0.1 A.
When an SCR (thyristor) is used for a semiconductor switch, it is difficult to stably pass the passing current when the passing current is smaller than the holding current. Therefore, a small DC current continues to flow through the gate while the SCR is energized. Keep the SCR energized.
As described above, the voltage applied to the brush is reduced to 2.6 V and the current is reduced to about 0.1 A, so that damage due to sparks is almost eliminated and the life is extended.

小型変圧器は絶縁油の中に入れ、1次巻線に雷電圧に対する絶縁耐力を持たせ、2次巻線と3次巻線はその一端をアースして対地電圧を低下させた後、電線を接続して空気中に取り出し制御箱内の電子装置に接続する。
集電リングの絶縁物と導体の境目では材料の硬さ、磨耗の程度が異なるので長年使用すると階段状になりやすく、ここをブラシが通過する場合に障害になる。
これを防ぐためにリングの境目に滑らかな傾斜を持たせた溝を作り、この溝を斜めにしておけば両者の間に多少の段差があっても容易に通過することができる。
配電線の短絡事故による過電流は負荷電流の40倍を想定するが、このとき小型変圧器の1次巻線を強制的に通る電流により生じる電圧降下は他方のブラシに流れる電流を簡略計算のためゼロとすると5V程度になる。
The small transformer is put in insulating oil, the primary winding has dielectric strength against lightning voltage, and the secondary and tertiary windings are grounded at one end to lower the ground voltage, Is connected to the electronic device in the control box.
Since the material hardness and the degree of wear are different at the boundary between the insulator and the conductor of the current collecting ring, it tends to be stepped when used for many years, and it becomes an obstacle when the brush passes through it.
In order to prevent this, if a groove having a smooth slope is formed at the boundary of the ring and this groove is inclined, even if there is a slight step between the two, it can easily pass.
The overcurrent due to a short circuit fault in the distribution line is assumed to be 40 times the load current. At this time, the voltage drop caused by the current passing through the primary winding of the small transformer is the simple calculation of the current flowing in the other brush. Therefore, when it is zero, it becomes about 5V.

この場合2つの小型変圧器は磁気飽和状態になるが、導通状態の半導体スイッチには定格負荷電流の40倍の電流が0.1秒程度流れ、開放状態の半導体スイッチには最大4倍程度のピーク電圧が加わる。
したがって半導体スイッチはAC400V、50A、の電圧、電流に0.1秒間耐えなければならないが、この程度であれば1600V、50Aの安価な市販品がある。
雷電圧に対しては抵抗、コンデンサ、サージアブソーバ、等で対処できる。
短絡事故の過大な電流により2つの変圧器の鉄心が飽和するので、2つのブラシが導体に接触し、片方の半導体スイッチが開放状態でも開放側のブラシに1/3、半導体スイッチが短絡状態側のブラシに2/3程度の電流が流れる。
In this case, the two small transformers become magnetically saturated, but 40 times the rated load current flows through the conductive semiconductor switch for about 0.1 second, and up to about 4 times the open semiconductor switch. Peak voltage is applied.
Therefore, the semiconductor switch must endure the voltage and current of AC400V, 50A for 0.1 second, but there is an inexpensive commercial product of 1600V, 50A at this level.
Lightning voltage can be dealt with with resistors, capacitors, surge absorbers, etc.
Since the iron cores of the two transformers are saturated due to an excessive current caused by a short-circuit accident, two brushes are in contact with the conductor, and even if one of the semiconductor switches is open, 1/3 the open-side brush and the semiconductor switch is short-circuited A current of about 2/3 flows through the brush.

この時半導体スイッチが開放状態の側のブラシがちょうど導体と絶縁部の境目を通過し、ブラシがこの電流を遮断し場合、遮断電流はたとえば1160Aであり、電圧は5V程度である。
この時の火花による損傷を出来る限り小さくし、短絡電流をブラシが遮断する回数を減少させるためにはブラシが絶縁物と導体の境目を早く通過しなければならない。
そのため、集電リングの絶縁物の反対側の導体を静止位置とし、ここに可変巻線の終端部を接続し、巻枠は静止位置から徐々に加速し、絶縁部で最高速度に達し、ここから徐々に減速して静止位置に戻るようにする。
At this time, when the brush on the side where the semiconductor switch is open passes through the boundary between the conductor and the insulating portion, and the brush cuts off this current, the cut-off current is 1160 A, for example, and the voltage is about 5V.
In order to minimize the damage caused by sparks at this time and reduce the number of times the brush cuts off the short-circuit current, the brush must pass through the boundary between the insulator and the conductor quickly.
Therefore, the conductor on the opposite side of the insulator of the current collecting ring is set to the stationary position, and the terminal end of the variable winding is connected here. The winding frame gradually accelerates from the stationary position and reaches the maximum speed in the insulating section. Gradually decelerate to return to the rest position.

巻枠は絶縁物のため機械的強度が弱いので、歯車部分とローラーベアリングを支持する部分に一部鉄を用いて補強する。
この場合、変圧器主脚の磁束を一回巻きのコイルになって短絡しないように、鉄の部分に切れ目を入れたり、歯車の接触面にだけ鉄を用いたりして絶縁する。
ローラーベアリングにも絶縁部分を入れる必要がある。
絶縁物だけで充分な機械的強度を得られる場合は補強の必要が無い。
静止位置から出発し、静止位置で停止するまでの速度経過は輪形コイルの場合も同様である。
Since the reel is an insulator and its mechanical strength is weak, the part that supports the gear part and the roller bearing is partially reinforced with iron.
In this case, in order not to short-circuit the magnetic flux of the transformer main leg as a single turn coil, insulation is made by making a cut in the iron part or using iron only on the contact surface of the gear.
It is necessary to put an insulating part in the roller bearing.
When sufficient mechanical strength can be obtained with only an insulator, there is no need for reinforcement.
The speed course from the rest position to the stop at the rest position is the same for the ring coil.

短絡事故を遮断する頻度は最悪10年に1回程度なので軽傷ですめば問題にはならない。
このため絶縁物と導体の境目付近の導体には銅合金を用いブラシは外側をカーボン、内側を銅または銀等を用いる。
可変巻線の終端部が静止位置にある時、ブラシも静止位置にあること、の条件を満足すれば、巻枠のどの場所を静止位置にしてもよい。
集電リングを使用する場合は2つのブラシの中間を上記の巻枠の静止位置とする。
The frequency at which short-circuit accidents are cut off is about once every 10 years, so it is not a problem if it is minor.
For this reason, a copper alloy is used for the conductor near the boundary between the insulator and the conductor, and the brush uses carbon on the outside and copper or silver on the inside.
If the condition that the end of the variable winding is at the stationary position and the brush is at the stationary position is satisfied, any position on the reel may be set at the stationary position.
When using a current collecting ring, the middle of the two brushes is the stationary position of the reel.

以上で回転する巻枠の中の巻線から固定した外部の電線に電流を取り出すための2つの手段についての説明を終わる。
次にこれらの装置を駆動する装置について述べる。
インバータによって電圧と周波数及び相回転の方向を自由に変えられる電源によって駆動される歯車群付の交流モータ(以下本文ではこの歯車群付の交流モータをモータと記す)を2台または4台変圧器タンクの底に近い場所に取り付ける。
モータをタンクの底にしたのは温度が低いためであるが、モータとモータに直結した歯車群を一体としたものは空気中に置く必要がある。
This completes the description of the two means for extracting current from the winding in the rotating winding frame to the fixed external electric wire.
Next, an apparatus for driving these apparatuses will be described.
Two or four AC motors with a gear group driven by a power source whose voltage, frequency, and phase rotation direction can be freely changed by an inverter (hereinafter, this AC motor with a gear group is referred to as a motor). Install it near the bottom of the tank.
The reason why the motor is at the bottom of the tank is that the temperature is low, but it is necessary to place the motor and the gear group directly connected to the motor in the air.

油は空気より重いのでモータの軸を下向きに取り付け空気の代わりに窒素を封入し低速で回転する軸の部分にパッキンを取り付け、パッキンを通り抜けて歯車側に出てくる油を窒素の圧力で押し戻す。
窒素は大きなベローズに貯蔵しタンクの底に設置しタンクの底の油圧と窒素の圧力をバランスさせる。
空気中に置かない場合は極数の多い低速回転のモータを使用して、油の中で高速回転する回転子や歯車をなくする。
Since oil is heavier than air, mount the motor shaft downwards, fill it with nitrogen instead of air, attach a packing to the shaft that rotates at low speed, and push back the oil that passes through the packing and exits to the gear side with the pressure of nitrogen. .
Nitrogen is stored in a large bellows and installed at the bottom of the tank to balance the oil pressure at the bottom of the tank with the nitrogen pressure.
When not in the air, use a low-speed motor with many poles to eliminate rotors and gears that rotate at high speed in oil.

モータは本来1台で充分であるが歯車が多いので1台のモータで駆動すると末端の歯車に力が伝達するまでに機械損が大きくなり故障の原因になるし、2台以上のモータのトルクのバランスを電流によって検出して駆動機構の故障検出を行い、また歯車の一部を絶縁するため鉄の歯が常時どこかで接触するように2台以上使用する。
モータの回転を次々に歯車に伝達し巻枠と棒ネジを回転させる。
歯車の回転が急に巻枠に伝わると巻枠は絶縁物なので機械的に弱く破損する可能性があるのでモータは徐々にトルクと回転数を増して行く。
A single motor is sufficient, but there are many gears. When driven by one motor, mechanical loss increases until the force is transmitted to the gears at the end, causing a failure and the torque of two or more motors. In order to insulate a part of the gear, two or more units are used so that the iron teeth are always in contact with somewhere.
The rotation of the motor is transmitted to the gears one after another to rotate the reel and the bar screw.
If the rotation of the gear is suddenly transmitted to the reel, since the reel is an insulator, it may be damaged mechanically, so the motor gradually increases the torque and the number of rotations.

巻枠の回転で見ると静止位置から微速で回転を始め次第に加速して静止位置の反対側で最高速度に達し減速しながら静止位置で停止する。
巻枠の回転と比例して案内板を上下させるために、巻枠を回転させる歯車に結合された歯車によって棒ネジを回転させ、棒ネジに取り付けられたメスネジ(ナットのようなボールネジ)を上下させ、これに巻線支持板と案内板を取り付ける。
静止位置の検出には寿命が長いこと、故障が無いこと、高温の絶縁油に耐えられること、の条件に合う高周波の誘導コイルを用いる。
Looking at the rotation of the reel, it starts rotating at a very low speed from the stationary position, gradually accelerates, reaches the maximum speed on the opposite side of the stationary position, and stops at the stationary position while decelerating.
In order to move the guide plate up and down in proportion to the rotation of the reel, the rod screw is rotated by a gear coupled to the gear that rotates the reel, and the female screw (ball screw like a nut) attached to the rod screw is moved up and down. The winding support plate and the guide plate are attached to this.
The stationary position is detected using a high-frequency induction coil that meets the conditions of long life, no failure, and resistance to high-temperature insulating oil.

巻枠の一部に金属片を埋め込み誘導コイルのリアクタンスの変化で静止位置の検出を行う。
配電線の電圧測定を各相それぞれ別に行い、各相別にモータを制御する。
制御の不感巾を1%、時定数を10秒、程度に取るがマイコン等で動作頻度を計測し頻度が高ければ不感巾と時定数を自動的に大きくする。
A piece of metal is embedded in a part of the winding frame, and the stationary position is detected by a change in the reactance of the induction coil.
The distribution line voltage is measured separately for each phase, and the motor is controlled for each phase.
The control dead width is set to 1% and the time constant is set to about 10 seconds. The operation frequency is measured by a microcomputer or the like. If the frequency is high, the dead width and the time constant are automatically increased.

発明の効果The invention's effect

内鉄形の鉄心の両脚に巻枠を設け巻枠から出た可変巻線は隙間なく隣の巻枠に入るので巻枠には常に可変巻線が無い部分が無く、可変巻線が隣の巻枠に移動すると電圧の極性が逆になり、電圧調整巾は2倍になるので、従来の可変巻数変圧器に比較して鉄心の量が1/2〜1/4となる効果がある。
鉄心が小さくなれば、銅も少なくなる効果がある。
A winding frame is provided on both legs of the inner iron core, and the variable winding coming out of the winding frame enters the adjacent winding frame without a gap. When moving to the winding frame, the polarity of the voltage is reversed and the voltage adjustment width is doubled, so that the amount of the iron core is reduced to 1/2 to 1/4 as compared with the conventional variable winding transformer.
If the iron core is made smaller, there is an effect of reducing copper.

左右2つの可変巻線を巻いた巻枠を同時に同じ方向に回転させ、巻枠から出た可変巻線は隙間なく隣の巻枠に入ること、2つの巻枠の可変巻線を支えるための突起の変圧器の中心線に最も近い部分が常に同じ水平線上にあること、可変巻線に帯状の導体を重ねあわせて使用すること、以上の3項目をすべて持つことが絶対条件であり、この項目の発明がすべて成されたことにより、大型の可変巻数形変圧器を製作し、これを用いた電圧調整機を製造できる効果がある。  To rotate the winding frame with two variable windings on the left and right at the same time in the same direction so that the variable winding coming out of the winding enters the adjacent winding frame without any gap. It is an absolute condition that the part closest to the center line of the protrusion transformer is always on the same horizontal line, that the striped conductor is overlapped with the variable winding, and that all the above three items are possessed. Since all the inventions of the items have been made, there is an effect that a large-sized variable winding transformer can be manufactured and a voltage regulator using the same can be manufactured.

1、可変巻線の終端部が静止位置にある時、ブラシも静止位置であれば、巻枠のどの場所を静止位置にしてもよい。
2、集電リングを使用する場合は2つのブラシの中間を上記のブラシの静止位置とする。
という2つの条件の発見により、右左2つの巻枠を同じ形で作ることが出来るようになり、巻枠に巻線がない部分が最小になるように設計することが出来るので、鉄心が最小になる効果がある。
これは輪形コイルの場合も同様である。
1. When the terminal end of the variable winding is in the stationary position, any position on the reel may be in the stationary position as long as the brush is also in the stationary position.
2. When using a current collecting ring, the middle of the two brushes is the stationary position of the brush.
With the discovery of these two conditions, the right and left two reels can be made in the same shape, and the part with no windings on the reel can be designed to be minimal, so the iron core is minimized. There is an effect.
The same applies to a ring coil.

巻枠から電流を取り出す手段として火花を従来の1/400〜1/1000程度に抑える手段を2つ開発した。  We have developed two means to reduce the spark to about 1/400 to 1/1000 of the conventional way to extract current from the reel.

第一の手段(輪形コイル)の効果を説明する。
従来2.6V、87Aのリアクトル電流をブラシやスイッチで開閉していたのに比較して0.0065V、87Aの抵抗電流の開閉となりブラシの火花は従来の1/400となる効果がある。
The effect of the first means (ring coil) will be described.
Compared to the case where the reactor current of 2.6V and 87A is conventionally opened and closed by a brush and a switch, the resistance current of 0.0065V and 87A is opened and closed, and the spark of the brush is 1/400 that of the conventional.

第二の手段(集電リング)の効果を説明する。
この手段では先述の輪形コイルの代わりに一部を絶縁物とし、他の部分を導体とした集電リングを用いる。
The effect of the second means (current collecting ring) will be described.
In this means, a current collecting ring having a part as an insulator and the other part as a conductor is used instead of the above-described ring coil.

従来機械的スイッチが10V、87Aのリアクトル通過電流を直接開閉していたのに比較して本発明では小型変圧器の2次側を半導体スイッチにより開閉し、小型変圧器の励磁電流を補償してブラシの開閉電圧を2.6V、電流0.1Aとした。  Compared with the conventional mechanical switch that directly opens and closes the reactor passing current of 10V, 87A, in the present invention, the secondary side of the small transformer is opened and closed by the semiconductor switch to compensate for the exciting current of the small transformer. The open / close voltage of the brush was 2.6 V and the current was 0.1 A.

これにより従来のスイッチ開閉による火花と、本発明のブラシの通過によるブラシの火花を電圧電流の掛け算で考えると1/3300、さらにリアクトルは抵抗より火花が10倍大きくなるものとすると1/33000になる効果がある。
さらに従来の半導体スイッチによって変圧器のタップを切り替える方式が雷による短絡事故に半導体が弱かったのに対し、本発明では小さく安価な半導体スイッチを用いながら、雷や短絡電流対し充分安全率を持たせるともに、微小電流の通過も安定する効果がある。
As a result, when the sparks of the conventional switch opening and closing and the sparks of the brush by passing the brush of the present invention are considered by multiplying the voltage and current, the reactor will be 1/33000 if the spark is 10 times larger than the resistance. There is an effect.
Furthermore, while the conventional method of switching the tap of the transformer by the semiconductor switch was weak against a lightning short-circuit accident, the present invention provides a sufficient safety factor against lightning and short-circuit current while using a small and inexpensive semiconductor switch. Both have the effect of stabilizing the passage of minute currents.

巻枠は主に絶縁物であるため、その歯車に金属を用いて補強し、ローラーベアリングで回転を軽くし、衝撃を加えないで2つの巻枠を同じ力で回転させる機構を開発したので巻枠が壊れにくい効果がある。
配電線の電圧を各相別々に連続調整するので調整結果に段が無く、三相の電圧アンバランスも解消する効果がある。
Since the reel is mainly an insulator, we developed a mechanism that reinforces the gear with metal, lightens the rotation with a roller bearing, and rotates the two reels with the same force without applying an impact. There is an effect that the frame is hard to break.
Since the voltage of the distribution line is continuously adjusted separately for each phase, there is no step in the adjustment result, and there is an effect of eliminating the three-phase voltage imbalance.

損耗部分が少なく、可変巻線の屈伸による金属疲労も30年以上の設計とし、大きさや重量も、他の可変巻数形変圧器関係の発明に比較して1/2〜1/4程度になる効果がある。  Designed with less wear parts, metal fatigue due to bending and stretching of variable windings over 30 years, size and weight will be about 1/2 to 1/4 compared to other variable winding transformer related inventions effective.

以下本発明の実施の形態を図1〜図22に基づいて説明する。
図1、2、3、4は本発明の可変巻数変圧器の基本原理を説明するための構造の略図で、輪形コイルを使用した例である。
これらは理解し易くするために、原理説明に直接関係のない部分は省略してある。
特に図4は可変巻線移動の原理を理解するための略図である。
図1は側面図、図2はA−A断面図、図3は図1の側面図を透視して図1の裏側を図示したもので裏から見た側面図ではない。
図4は図1のB−B面の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
1, 2, 3, and 4 are schematic diagrams of the structure for explaining the basic principle of the variable winding transformer of the present invention, and are examples using a ring coil.
For the sake of easy understanding, those parts not directly related to the principle explanation are omitted.
In particular, FIG. 4 is a schematic diagram for understanding the principle of variable winding movement.
1 is a side view, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A, and FIG. 3 is a side view of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the BB plane of FIG.

図1〜図4を合わせて見ることにより、可変巻線左9と可変巻線右10の通路、巻枠の構造を詳細に理解することが出来る。
輪形コイル2は巻枠3,4の上下に取り付けられ、巻枠3,4と共に回転する。
巻枠3,4にはそれぞれ可変巻線左9と可変巻線右10が巻かれ、この巻線の端末はそれぞれ図1の輪形コイル2の静止位置7に接続してある。
1-4 together, it is possible to understand in detail the structure of the path and winding frame of the variable winding left 9 and the variable winding right 10.
The ring-shaped coil 2 is attached to the top and bottom of the winding frames 3 and 4 and rotates together with the winding frames 3 and 4.
Each of the winding frames 3 and 4 is wound with a variable winding left 9 and a variable winding right 10, and the ends of the windings are connected to the stationary position 7 of the ring coil 2 in FIG.

巻枠3,4を同時に同じ方向に回転させるとブラシ8は輪形コイル2に密着しながら電流を外部にとりだすと同時に可変巻線左9と可変巻線右10が巻枠の間を相互に移動する。
上部絶縁物5と下部絶縁物6は主脚鉄心1に固定してあるが、図1〜4は略図のため可変巻線の移動の説明に必要な部分以外は省略してある。
When the reels 3 and 4 are simultaneously rotated in the same direction, the brush 8 draws out the current while being in close contact with the ring coil 2 and simultaneously the variable winding left 9 and the variable winding right 10 move between the reels. To do.
Although the upper insulator 5 and the lower insulator 6 are fixed to the main leg iron core 1, FIGS. 1 to 4 are schematic diagrams and are omitted except for the portions necessary for explaining the movement of the variable winding.

図2は主脚鉄心1に1次巻線11と2次巻線12を巻き、その外側に巻枠3、4があり、その外側に輪形コイル2を設置する構造を示す。
図1に示すように、上下2箇所の輪形コイル2の静止位置7、は縦方向の同じ位置にあり、上下2箇所のブラシも縦方向の同じ位置にあるように書いてある。
これは、説明を分かり易くするためで、実際には巻枠3、4を静止させた時、全てのブラシが静止位置(可変巻線端末)にあるようにすればブラシ位置は自由である。
FIG. 2 shows a structure in which a primary winding 11 and a secondary winding 12 are wound around a main leg iron core 1, winding frames 3 and 4 are provided on the outer side, and a ring coil 2 is installed on the outer side.
As shown in FIG. 1, the stationary positions 7 of the two upper and lower ring coils 2 are at the same position in the vertical direction, and the brushes at the two upper and lower positions are also written at the same position in the vertical direction.
This is to make the explanation easy to understand. Actually, when the reels 3 and 4 are stopped, the brush position is free if all the brushes are in the stationary position (variable winding terminal).

ブラシ8と静止位置7がどのような場所にあっても、巻枠3,4がどのような位置にあっても、巻枠3の突起3aの右端と巻枠4の突起4aの左端の位置は図1、3に示すように同じ水平線上にあることが必要である。
同じ水平線上に無ければ可変巻線左9と可変巻線右10は枠3,4に入らなくなる。
図1と図3を見ると巻線の傾斜分だけ両者の位置が上下方向に変わらなければ可変巻線が巻枠に入らないように思われるが、可変巻線が巻枠に出入する場所は、可変巻線が膨らんで中心線より外側になり、巻枠3の右端の突起と巻枠4の左足の突起位置が各段において同じ水平線上にある場合のみ可変巻線が無理なく巻枠の間を移動できる。
以上で巻枠と可変巻線の移動の原理とブラシと静止位置の場所の説明を終わる。
Regardless of the position of the brush 8 and the rest position 7 and the position of the reels 3 and 4, the position of the right end of the protrusion 3a of the reel 3 and the left end of the protrusion 4a of the reel 4 Must be on the same horizontal line as shown in FIGS.
If they are not on the same horizontal line, the variable winding left 9 and the variable winding right 10 cannot enter the frames 3 and 4.
1 and 3, it seems that the variable winding does not enter the reel unless the position of both of them changes in the vertical direction by the inclination of the winding, but where the variable winding enters and exits the reel. Only when the variable winding bulges outside the center line and the protrusion of the right end of the reel 3 and the protrusion of the left foot of the reel 4 are on the same horizontal line at each stage, the variable winding can be comfortably You can move between.
This completes the description of the principle of movement of the winding frame and variable winding and the location of the brush and stationary position.

図5は磁束の方向と電圧の方向を示す原理図である。
図5は動作原理を説明するための原理図であり、可変巻線の移動を判り易くするために鉄心、1次巻線、2次巻線、巻枠、を省略して書いてある。
また、図5ではブラシ8と静止位置7は分かり易くするために全て前に書いているが、本物の可変巻数形電圧調整機では巻枠3、と巻枠4を同じ形にするため可変巻線9と可変巻線10はブラシ8と静止位置7の位置が異なる。
しかし原理説明では同じことになるので図5のように全て前に書いた状態で説明する。
FIG. 5 is a principle diagram showing the direction of magnetic flux and the direction of voltage.
FIG. 5 is a principle diagram for explaining the operation principle, and the iron core, the primary winding, the secondary winding, and the winding frame are omitted for easy understanding of the movement of the variable winding.
In FIG. 5, the brush 8 and the rest position 7 are all written before for the sake of clarity. However, in the real variable winding voltage regulator, the winding frame 3 and the winding frame 4 have the same shape so that the variable winding can be changed. The line 9 and the variable winding 10 are different in the positions of the brush 8 and the stationary position 7.
However, since the principle description is the same, the description will be made with the state written before as shown in FIG.

図5の矢印は主脚の磁束と可変巻線の誘起電圧の方向を示す。
磁束の方向と電圧の方向を同じにするように可変巻線を巻いてあるとすれば、左側に巻かれた巻線は上方向のベクトルになり、右側に巻かれた巻線は下向きのベクトルの電圧となる。
これは、右巻線と左巻線が同じ巻方向に巻かれ、磁束の方向は主脚の右と左で逆になるためである。
図5は可変巻線左9が全て左にあり、可変巻線右が全て右にある状態であり、この誘起電圧を加算して端子14と端子13の間から取り出す。
枠を回転させて左巻線12を右側へ、右巻線13を左側へ巻き変えていくと端子14と端子15の間の電圧は減少しさらに回転すると逆方向になる。
The arrows in FIG. 5 indicate the direction of the magnetic flux of the main leg and the induced voltage of the variable winding.
If the variable winding is wound so that the direction of the magnetic flux and the direction of the voltage are the same, the winding wound on the left side becomes an upward vector, and the winding wound on the right side is a downward vector. Voltage.
This is because the right winding and the left winding are wound in the same winding direction, and the direction of the magnetic flux is reversed between the right and left of the main leg.
FIG. 5 shows a state in which the variable winding left 9 is all on the left and the variable winding right is all on the right, and this induced voltage is added and taken out between the terminals 14 and 13.
When the frame is rotated and the left winding 12 is turned to the right side and the right winding 13 is turned to the left side, the voltage between the terminal 14 and the terminal 15 decreases, and when it rotates further, the direction is reversed.

もしこの電圧が最大200Vとすると、正方向と逆方向の電圧を出すことができることになり+−200Vの電圧変化となるので、図2に示す2次巻線の電圧を+100Vとすると、この電圧を直列に加算することになり、+300Vから−100Vまでの電圧調整範囲となる。
図1、3,4,5では輪形(リング状)の鉄心に絶縁した電線を巻き、ブラシが接触する部分を裸導線にしたもの(以下輪形コイルと記す)を使用し、輪形コイルの裸の導電部からブラシで集電する例が記してあるが集電リングを使用しても同じである。
If this voltage is a maximum of 200V, a voltage in the forward direction and the reverse direction can be output, and the voltage change is + -200V. Therefore, if the voltage of the secondary winding shown in FIG. Are added in series, and the voltage adjustment range is from + 300V to -100V.
In FIGS. 1, 3, 4 and 5, an insulated wire is wound around a ring-shaped (ring-shaped) iron core, and the portion in contact with the brush is a bare conductor (hereinafter referred to as a ring coil). An example of collecting current with a brush from the conductive portion is described, but the same applies even when a current collecting ring is used.

次に第一の手段である輪形コイルの構造を図6と図7によって説明する。
図6は輪形コイル2とブラシ8、バイパスコイル16、バイパス鉄心17の側面図、図7は図6のC−C拡大断面図である。
輪形コイルはリング状の鉄心の外側にコイルをスパイラル状に巻き付けたもので、輪形コイルの巻線21の外側に裸銅合金22を用いる。
円形鉄心20の断面積を第2図の(主脚鉄心1の断面積)÷輪形コイルの巻数とすると両者の磁束密度は等しくなる。
Next, the structure of the ring coil as the first means will be described with reference to FIGS.
6 is a side view of the ring-shaped coil 2 and the brush 8, the bypass coil 16, and the bypass iron core 17, and FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of FIG.
The annular coil is formed by spirally winding a coil around a ring-shaped iron core, and a bare copper alloy 22 is used outside the winding 21 of the annular coil.
If the cross-sectional area of the circular iron core 20 is represented by (the cross-sectional area of the main leg iron core 1) in FIG. 2 / the number of turns of the ring coil, the magnetic flux densities of the two are equal.

輪形コイルの円形鉄心20の周囲は、絶縁物19で絶縁されており、銅合金22の部分は直流電動機の整流子のような構造になっている。
円形鉄心20は主脚鉄心1に巻かれたコイルと同じように電圧を発生するので、鉄心を適当に切断して絶縁し、円形鉄心20が発生する電圧を短絡しないように絶縁する。
円形鉄心20を切断しない場合は、円形鉄心20を主脚1に巻かれた巻線と考えて円形鉄心の周囲を全て絶縁し耐圧を充分にする必要がある。
The circumference of the circular iron core 20 of the ring coil is insulated by an insulator 19, and the copper alloy 22 has a structure like a commutator of a DC motor.
Since the circular iron core 20 generates a voltage in the same manner as the coil wound around the main leg iron core 1, the iron core is appropriately cut and insulated so that the voltage generated by the circular iron core 20 is not short-circuited.
When the circular iron core 20 is not cut, it is necessary to consider the circular iron core 20 as a winding wound around the main leg 1 and to insulate the entire circumference of the circular iron core to ensure sufficient withstand voltage.

円形鉄心20に用いられる珪素鋼板の厚さを増せば、鉄心の巻数が減少し鉄心の渦流損は多くなるが絶縁は容易になる。
円形鉄心20にダストコア(鉄粉を接着材とともに圧縮成型したもの)を用いればこの問題は解決するが、最大許容磁束密度が高いものは電気抵抗が低くなり渦流損が大きくなる傾向がある。
輪形コイルの巻線は2つに分割された部品を組み合わせ結合し、圧縮や半田付け等によりスパイラル状に巻きつけたコイルに仕上げる。
輪形コイル2は巻き始めと巻き終わりが接続されているので、銅合金22は隣との間に電位差がないように思えるが、実際には主脚鉄心1の磁束が中を通るので電位差が出る。
If the thickness of the silicon steel plate used for the circular core 20 is increased, the number of turns of the iron core is reduced and the eddy current loss of the iron core is increased, but insulation is facilitated.
This problem can be solved by using a dust core (iron powder compression-molded with an adhesive) for the circular iron core 20, but those having a high maximum allowable magnetic flux density tend to have low electrical resistance and large eddy current loss.
The winding of the ring-shaped coil is combined and combined into two parts, and finished into a coil wound in a spiral shape by compression or soldering.
Since the ring coil 2 is connected at the beginning and end of winding, it seems that there is no potential difference between the copper alloy 22 and the adjacent one, but in reality, the potential difference appears because the magnetic flux of the main leg core 1 passes through. .

ブラシ8は銅合金22の隣の電位差(0.065V程度)を短絡するので短絡電流が流れるとともに、円形鉄心20の磁束を打ち消して磁束の流れを遮断する。
これを防ぐために図6に示すようにブラシ8の近くにバイパス鉄心17を設け、輪形コイル2の磁束はバイパス鉄心17を通ってまた輪形コイル2に戻すようにする。
円形鉄心20を通る磁束をバイパス鉄心17にバイパスし、ブラシ8の付近の隣の導体の間の電位差をゼロしでブラシ8の火花を防ぐ。
Since the brush 8 short-circuits the potential difference (about 0.065 V) adjacent to the copper alloy 22, a short-circuit current flows, and the magnetic flux of the circular iron core 20 is canceled to interrupt the flow of magnetic flux.
In order to prevent this, as shown in FIG. 6, a bypass iron core 17 is provided near the brush 8 so that the magnetic flux of the ring coil 2 is returned to the ring coil 2 through the bypass iron core 17.
Magnetic flux passing through the circular iron core 20 is bypassed to the bypass iron core 17, and the potential difference between the adjacent conductors near the brush 8 is zeroed to prevent the spark of the brush 8.

この時、輪形コイルの円形鉄心20とバイパス鉄心17との間に鉄が無いため磁気抵抗が大きくなり、磁束が完全にバイパスしないことを防ぐために、バイパスコイル16に電流を流して、強制的に輪形コイル2の磁束をバイパス鉄心17に通過させ磁気抵抗の影響をなくする。
図6に静止位置7とあるのは、輪形コイル2の一部に幅の広い導電部分を設けたもので可変巻線9、10の端末を輪形コイルに接続し、常時はブラシ8をこの静止位置7に停止させ、バイパスコイル16に流れる電流を切りバイパス鉄心17の磁束を0にして、バイパス部分の電力損失をゼロにする。
At this time, since there is no iron between the circular iron core 20 of the ring coil and the bypass iron core 17, the magnetic resistance increases, and in order to prevent the magnetic flux from being completely bypassed, a current is passed through the bypass coil 16 to force it. The magnetic flux of the ring coil 2 is passed through the bypass iron core 17 to eliminate the influence of the magnetic resistance.
The stationary position 7 in FIG. 6 is a part in which the wide coil 2 is provided with a wide conductive portion. The ends of the variable windings 9 and 10 are connected to the annular coil, and the brush 8 is always stationary. It stops at the position 7, the current flowing through the bypass coil 16 is cut, the magnetic flux of the bypass iron core 17 is made zero, and the power loss of the bypass portion is made zero.

静止位置7の導電部は1回巻のコイルになって、円形鉄心20磁束の通過を妨げないように切断部分を作り絶縁する。
図7のバイパス磁束が通るところは過流損が発生するので磁束が通る部分の導体はすべて縦に細かく切断し、負荷電流を流しながら、バイパス磁束を通して過流損を少なくする。
次に第二の手段(集電リング)について記す。
集電リングは一部を絶縁物とし、他の部分を導体としたもので、集電リングの構造及び付属する電気回路を図8、9、10、11、12,13によって説明する。
The conductive portion at the stationary position 7 is a one-turn coil, and a cut portion is formed and insulated so as not to prevent passage of the magnetic flux of the circular core 20.
Since the overflow loss occurs where the bypass magnetic flux passes in FIG. 7, all the conductors in the portion through which the magnetic flux passes are cut finely vertically to reduce the overflow loss through the bypass magnetic flux while flowing the load current.
Next, the second means (current collecting ring) will be described.
The current collecting ring has a part as an insulator and the other part as a conductor. The structure of the current collecting ring and the attached electric circuit will be described with reference to FIGS. 8, 9, 10, 11, 12 and 13.

図8に示すように絶縁物29と導電部30によって作られた集電リングに2個のブラシの組(以下本文では2個のブラシの組をブラシ組と記す)25,26を接触させ、通常は両方のブラシ組25,26が導体部30に接触し可変巻線の巻数が変わる部分ではブラシ組25,26の内片側が絶縁物29を通過し、他方のブラシは導体部30に接触する。
集電リングの絶縁部29の反対側には可変巻線の接続部31があり、ここが静止位置となる。
As shown in FIG. 8, two brush sets (hereinafter referred to as two brush sets are referred to as brush sets) 25 and 26 are brought into contact with the current collecting ring formed by the insulator 29 and the conductive portion 30. Normally, both brush sets 25 and 26 are in contact with the conductor portion 30 and in the portion where the number of turns of the variable winding is changed, the inner one side of the brush sets 25 and 26 passes through the insulator 29 and the other brush is in contact with the conductor portion 30. To do.
On the opposite side of the insulating portion 29 of the current collecting ring, there is a variable winding connecting portion 31 which is a stationary position.

図9はブラシ組25の構造を詳細に示す拡大図である。
ブラシ組25の接触部は外側をカーボン38、中を銀37で作り銀の部分で導電性を、カーボンの部分で火花による損傷の低減する性質をもたせ、絶縁油の中で集電リングと滑らかに接触し集電リングを磨耗させないようにする。
バネ36はブラシ組25、26、の銀37とカーボン38が磨耗しても常に集電リングと充分な接触圧力を持つようにするもので、編素線35と端子用ボルト33を通してAMP端子34に電流を流す。
FIG. 9 is an enlarged view showing the structure of the brush set 25 in detail.
The contact portion of the brush assembly 25 is made of carbon 38 on the outside and silver 37 on the inside. The silver portion has conductivity and the carbon portion has the property of reducing damage caused by sparks. Do not wear the current collector ring.
The spring 36 always has sufficient contact pressure with the current collecting ring even if the silver 37 and the carbon 38 of the brush sets 25 and 26 are worn, and the AMP terminal 34 is passed through the braided wire 35 and the terminal bolt 33. Current is passed through.

図10はブラシ接触部の拡大断面図である。
図11は図10のブラシ接触面を上から見た図である。
これらの図に示すように集電リングの絶縁物29と導電部30との境には斜めに傾斜した溝42を付けて両者の間に段差が出来てもブラシが通過できるようにする。
絶縁物29と導電部30の接合は困難であるが、組み合わせ結合40を用いて組み立てた後、ボルト41で接着材とともに締め付けて止める。
その後、機械加工して表面や溝を滑らかに仕上げる。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the brush contact portion.
FIG. 11 is a top view of the brush contact surface of FIG.
As shown in these figures, an obliquely inclined groove 42 is provided at the boundary between the insulator 29 and the conductive portion 30 of the current collecting ring so that the brush can pass even if there is a step between them.
Although it is difficult to join the insulator 29 and the conductive portion 30, the assembly 29 is assembled using the combination bond 40, and then tightened together with the adhesive with the bolt 41 and stopped.
After that, it is machined to finish the surface and grooves smoothly.

図12はブラシ組25,26の片方が集電リングの絶縁物を通過する前に直列に接続されたほうのスイッチS1またはS2を開いてブラシに電流を流さないようにしてブラシの火花による損傷を防ぐ回路である。
可変巻線形変圧器の定格を仮に6600V、1000KVA、定格電流87A、とすると、通常状態(静止状態)ではブラシ組25,26にそれぞれ約44Aの電流が流れる。
FIG. 12 shows that one of the brush sets 25 and 26 is damaged by the sparks of the brush by opening the switch S1 or S2 connected in series before passing through the insulator of the current collecting ring so that no current flows through the brush. It is a circuit to prevent.
Assuming that the rating of the variable winding transformer is 6600 V, 1000 KVA, and rated current 87 A, currents of about 44 A respectively flow in the brush sets 25 and 26 in the normal state (stationary state).

図13は図12のスイッチS1、S2の内部を示す詳細回路図である。
スイッチS1、S2が開閉する電圧は可変巻数変圧器1回巻あたりの電圧、2.6V程度、電流は定格電流の半分、44A程度であるが、これを市販の半導体スイッチで開閉しやすいように、また対地電位を100V程度にするため小型変圧器T1、T2によって100V、1.1Aに変換する。
100V側にはSCR1、SCR2、C3、R3、C4、R4を図13の通り接続し、SCR1、SCR2を開閉して図12に示すスイッチS1、S2を開閉する
図13では半導体スイッチにSCRを用いているが、どのような素子を用いてもよい。
FIG. 13 is a detailed circuit diagram showing the inside of the switches S1 and S2 of FIG.
The voltage that the switches S1 and S2 open and close is about 2.6V, and the current is about half of the rated current, about 44A, so that it can be easily opened and closed with a commercially available semiconductor switch. In order to make the ground potential about 100V, it is converted to 100V, 1.1A by the small transformers T1, T2.
SCR1, SCR2, C3, R3, C4, and R4 are connected to the 100V side as shown in FIG. 13, and SCR1 and SCR2 are opened and closed, and switches S1 and S2 shown in FIG. 12 are opened and closed. However, any element may be used.

SCRを用いる場合は2つの1600V、30AのSCRを逆並列にして用い、保持電流が10mA程度なので、ゲートには常時20mA程度の直流電流を流し保持電流をゼロにする。
後述のモータの電源も含めて電源異常の瞬間から3秒間安定電源を供給するため、大容量のコンデンサに常時電力を蓄積し、インバータで定電圧に変換して使用する。
When the SCR is used, two 1600 V, 30 A SCRs are used in antiparallel, and the holding current is about 10 mA. Therefore, a DC current of about 20 mA is constantly supplied to the gate to make the holding current zero.
In order to supply a stable power supply for 3 seconds from the moment of power failure, including the power supply of the motor, which will be described later, power is constantly stored in a large-capacitance capacitor and converted into a constant voltage by an inverter.

このままでは小型変圧器の励磁電流が2.6Vの巻線に2.5A程度流れるので、励磁電流の無効分をコンデンサC1、C2、C3、C4で吸収し有効分を25Vの巻線に100V電源から強制的に電流を流して補償し、励磁電流2.5Aを0.1A程度に軽減する。
抵抗R1、R2は電力損失を発生するのでリアクトルに置き換え、100V電源の大きさと位相角を調整して有効分を補償することも出来る。
以上により常時ブラシが開閉するのは2.6V、0.1A程度になるので火花による損傷は少ない。
In this state, the excitation current of the small transformer flows about 2.5A through the 2.6V winding, so the ineffective portion of the excitation current is absorbed by the capacitors C1, C2, C3 and C4, and the effective portion is supplied to the 25V winding by 100V power The current is forcibly applied to compensate, and the excitation current 2.5A is reduced to about 0.1A.
Since the resistors R1 and R2 generate power loss, they can be replaced with reactors, and the magnitude and phase angle of the 100V power supply can be adjusted to compensate for the effective component.
As a result, the brush always opens and closes at about 2.6V and 0.1A, so there is little damage caused by sparks.

図14は巻枠を回転する速度と回転角度の関係を示すグラフである。
この図において、回転角度0度と360度の位置は同じ場所であり、ここは輪形コイルの場合はブラシ静止位置であり、集電リングの場合は図8に示す可変巻線の接続部31が静止位置となり、静止状態ではブラシ組25,26の中間が静止位置の中央となる。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the reel and the rotation angle.
In this figure, the positions at the rotation angles of 0 degrees and 360 degrees are the same place. In the case of a ring coil, this is the brush stationary position, and in the case of a current collecting ring, the connecting portion 31 of the variable winding shown in FIG. In the rest state, the middle of the brush sets 25 and 26 is the center of the rest position.

この静止位置から図に示すように時間が経過するに従ってサイン曲線状に回転速度を上げ、180度付近で最高速度に達し、サイン曲線状に減速し、誘導コイルで検出した静止位置で静止する。
連続的に回転する場合は最高速度のまま回転し停止する時はサイン曲線状に減速し停止する。
次に1例として6600V、87A、電圧上昇300V、電圧降下100V、容量1000KVAの可変巻線形変圧器の製作図を図15、16、17、18、19、20、21、22により各方向から図示したものを説明する。
As shown in the figure, the rotational speed is increased in a sine curve shape, reaches a maximum speed in the vicinity of 180 degrees, decelerates in a sine curve shape, and stops at the stationary position detected by the induction coil.
When it rotates continuously, it stops at the maximum speed and when it stops, it decelerates to a sine curve and stops.
Next, as an example, production drawings of variable winding type transformers with 6600V, 87A, voltage rise 300V, voltage drop 100V, capacity 1000KVA are shown in each direction by FIGS. 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22. Explain what you did.

この製作図はそのまま図面どおり製作するための図面であり、動作原理の理解には適当でないが、発明が容易に製作出来ることの証明と、細部に亘って設計して発明の欠点を調べ、問題をすべて解決できることを確認するためのものである。
これらの図は絶縁油の中で使用され、6600Vの電圧が加わる場所は最小21mmの対地絶縁距離があり、可変巻線は1平方mmあたり2.2Aとしている。
図15、16は主脚鉄心1の脚が横に並んだ場所から見た断面図で、図15はE−E断面図、図16はD−D断面図である。
これらの図は歯車断面を側面図のように描いてあるが、これは図面を理解し易くするためである。
This production drawing is a drawing for making as it is, and it is not suitable for understanding the principle of operation, but it proves that the invention can be easily produced, and it has been designed in detail to investigate the shortcomings of the invention. It is for confirming that all can be solved.
These figures are used in insulating oil. The place where a voltage of 6600 V is applied has a ground insulation distance of a minimum of 21 mm, and the variable winding is 2.2 A per square mm.
15 and 16 are cross-sectional views as seen from the side where the legs of the main leg iron core 1 are arranged side by side, FIG. 15 is an EE cross-sectional view, and FIG. 16 is a DD cross-sectional view.
In these drawings, a cross section of the gear is drawn as a side view, but this is for easy understanding of the drawings.

図15、16において、内鉄形の主脚鉄心1の両脚に1次巻線11、2次巻線12、を巻き付けその外に巻枠3,4がある。
巻枠3,4の突起3a、4aが作る溝の中には可変巻線左9、可変巻線右10が収納してあり、巻枠3,4を回転すると、可変巻線は案内板44を通ってそれぞれ別の巻枠3,4に巻き替えられる。
図15,16、17,18では集電リング48を使用した例を示すもので、輪形コイルを使用しても同じである。
集電リング48は、巻枠3,4の上下に1個ずつ、計4個取り付けてあり、絶縁リング49で巻枠3,4に固定する。
取り付け金物50は主脚鉄心1に太いボルトで強く締め付け固定してあり、巻枠3,4や歯車群、モータ、等を取り付ける。
図17、18は主脚鉄心1の脚が縦に並んだ場所から見た断面図で、図17はG−G断面図、図18はF−F断面図である。
図18の拡大図に示すように可変巻線は8枚の導体が密着している場合は幅9〜7mm、厚さ4mm、断面積32sq(平方mm)の台形で、燐脱酸素銅板を使用し許容電流は87Aである。
15 and 16, a primary winding 11 and a secondary winding 12 are wound around both legs of an inner iron type main leg iron core 1, and winding frames 3 and 4 are provided outside the windings.
In the grooves formed by the projections 3a and 4a of the winding frames 3 and 4, the variable winding left 9 and the variable winding right 10 are housed. When the winding frames 3 and 4 are rotated, the variable winding is guided to the guide plate 44. It passes through and passes through different reels 3 and 4 respectively.
15, 16, 17, and 18 show an example in which a current collecting ring 48 is used, and the same applies even when a ring coil is used.
A total of four current collecting rings 48 are attached to the top and bottom of the reels 3 and 4, and are fixed to the reels 3 and 4 by an insulating ring 49.
The mounting hardware 50 is firmly fastened and fixed to the main leg iron core 1 with a thick bolt, and the winding frames 3 and 4, a gear group, a motor, and the like are attached thereto.
17 and 18 are cross-sectional views as seen from the place where the legs of the main leg iron core 1 are arranged vertically, FIG. 17 is a GG cross-sectional view, and FIG. 18 is a FF cross-sectional view.
As shown in the enlarged view of FIG. 18, the variable winding is a trapezoid having a width of 9 to 7 mm, a thickness of 4 mm, and a cross-sectional area of 32 sq (square mm) when eight conductors are in close contact with each other, and using a phosphorus-deoxygenated copper plate. The allowable current is 87A.

ここで台形にした理由は、巻枠3,4に可変巻線が入りやすくまた、巻枠3,4の可変巻線を収納する溝の突起3a,4aの根元を大きくし強度を強くするためである。
下の絶縁リング49の上部は絶縁材料を用いて耐圧をもたせ、下部に金属の歯車G9とローラーベアリング47用の金属を一体にしたものを嵌め込んでボルトで止めて絶縁材料で出来た巻枠が機械的に弱い欠点を無くしている。
上の絶縁リング49には大きな重量が掛からないので、絶縁物だけで対応している。
The reason for the trapezoidal shape is that the variable windings can easily enter the winding frames 3 and 4, and the roots of the groove projections 3a and 4a for accommodating the variable windings of the winding frames 3 and 4 are enlarged to increase the strength. It is.
The upper part of the lower insulating ring 49 is made of an insulating material and has a pressure resistance. The lower part of the insulating ring 49 is fitted with a metal gear G9 and a metal for the roller bearing 47. Eliminates mechanically weak defects.
Since the upper insulating ring 49 does not require a large weight, only the insulator is used.

図15ではブラシが断面G−Gの上には無いので記入してないが、図17ではわかり易くするために、集電リング48に使用するブラシの位置53,54,55、56が記入してある。
集電リング48の代わりに輪形コイル2を用いる場合はこのブラシ位置はブラシ組の中間に1箇所となる。
図18の棒ネジ45、46の位置は正確には断面線F−Fから外れているが、理解しやすくするために側面図として描いてある。
In FIG. 15, the brush is not shown because it is not on the cross section GG, but in FIG. 17, the positions 53, 54, 55, and 56 of the brush used for the current collecting ring 48 are shown for easy understanding. is there.
When the annular coil 2 is used instead of the current collecting ring 48, the brush position is at one place in the middle of the brush set.
The positions of the bar screws 45 and 46 in FIG. 18 are deviated from the sectional line FF, but are drawn as side views for easy understanding.

可変巻線9、10は巻枠の中で交差しているので、図18の断面線G−Gは水平ではない。
ボールナット57は支持板52を上下させ可変巻線を持ち上げて巻枠3,4に可変巻線が入る時下部で曲がらないようにする。
支持板57に取り付けられた案内板44は可変巻線を決められた場所に案内し、短絡事故によって流れる5000A程度の短絡電流による可変巻線の外に膨らむ力を受け止める。
この力を棒ネジ45だけで受け止めると弱いので絶縁棒51によって2つの支持板52を結合し力を相殺して受け止める。
Since the variable windings 9 and 10 intersect in the winding frame, the sectional line GG in FIG. 18 is not horizontal.
The ball nut 57 moves the support plate 52 up and down to lift the variable winding so that it does not bend at the bottom when the variable winding enters the winding frames 3 and 4.
The guide plate 44 attached to the support plate 57 guides the variable winding to a predetermined place, and receives the force bulging out of the variable winding due to a short-circuit current of about 5000 A flowing due to a short-circuit accident.
If this force is received only by the rod screw 45, it is weak, so the two support plates 52 are coupled by the insulating rod 51, and the force is offset and received.

図19は図18の下部を取り出した図で、図20,21との位置関係を示す。
図20,21は歯車の配置とかみ合わせを示す。
これらの図において、モータM1、M2が回転すると歯車G1、G5を通して歯車G2、G4が回転し、これの回転がスプリングSPを通して歯車G7、G10に伝わり、歯車G9により、巻枠3、4を回転させると同時に歯車G8、G11を通して棒ネジ45、46を回転させ、ボールナット57を上下させる。
図21の歯車G8、G11、G13、G15、はそれぞれ棒ネジ45を回転させるので3本の棒ネジの組を2組、計6本の棒ネジ45を回転させる。
FIG. 19 is a diagram in which the lower part of FIG. 18 is taken out and shows the positional relationship with FIGS.
20 and 21 show the arrangement and engagement of gears.
In these drawings, when the motors M1 and M2 are rotated, the gears G2 and G4 are rotated through the gears G1 and G5, and the rotation is transmitted to the gears G7 and G10 through the spring SP, and the reels 3 and 4 are rotated by the gear G9. At the same time, the rod screws 45 and 46 are rotated through the gears G8 and G11, and the ball nut 57 is moved up and down.
Since the gears G8, G11, G13, and G15 in FIG. 21 rotate the bar screw 45, two sets of three bar screws are rotated, and a total of six bar screws 45 are rotated.

歯車G6、G12、G14は不要のようにみえるが、2台以上のモータを使用すると巻枠3,4の回転位置がずれる恐れがあるのでこれらの歯車で回転位置を一致させるものである。
歯車G9は主脚1の磁束が貫通するのでどこか1箇所切断し絶縁して1回巻きのコイルにならないようにする。
すべてのローラーベアリング47も同様である。
歯車G9の下側はローラーベアリング47の金属部を兼ねている。
上側の絶縁リング49の上部の周辺に誘導コイル58を多数取り付けて、静止位置や高速回転の場所を検出する。
The gears G6, G12, and G14 seem unnecessary. However, if two or more motors are used, the rotational positions of the winding frames 3 and 4 may be shifted.
Since the gear G9 penetrates the magnetic flux of the main leg 1, it is cut at some point and insulated so that it does not become a one-turn coil.
The same applies to all roller bearings 47.
The lower side of the gear G9 also serves as a metal part of the roller bearing 47.
A large number of induction coils 58 are attached to the periphery of the upper part of the upper insulating ring 49 to detect a stationary position or a high-speed rotation location.

誘導コイルの代わりに機械的スイッチや光電スイッチ、リードスイッチを磁気で開閉するもの、ホール効果素子を使用するもの、等が考えられるが、高温の絶縁油の中で30年以上故障なしに使用できるものは、誘導コイル58である。
図22は図18を拡大したもので、図18では分かり難い細部が分かり易くなる。
Instead of induction coils, mechanical switches, photoelectric switches, reed switches that open and close magnetically, and those that use Hall effect elements can be considered, but they can be used in high-temperature insulating oil for 30 years without failure. What is an induction coil 58.
FIG. 22 is an enlarged view of FIG. 18, and details that are difficult to understand in FIG. 18 are easily understood.

巻枠3が左から右に向かって回転しているものとして、可変巻線左9はP1の点で集電リング48に終端部を接続され、ここから巻枠3に入り巻枠3の表を通って(図22では表を通る可変巻線を1点鎖線で示す)から裏を通って(図22では裏を通る可変巻線を点線で示す)1段上がった所に入る。  Assuming that the reel 3 is rotating from the left to the right, the variable winding left 9 is connected to the current collector ring 48 at the point P1, and enters the reel 3 from here. Through (the variable winding passing through the table is indicated by a one-dot chain line in FIG. 22) and passing through the back (the variable winding passing through the back is indicated by a dotted line in FIG. 22) and enters one level.

このようにして1段ずつ巻かれた可変巻線左9はP2の点で巻枠3から離れ巻枠4に入る。
可変巻線10はP3の点で巻枠3に入り巻枠3の表を通ってから裏を通って1段上がった所に入る。
このようにして巻かれた可変巻線10の終端はP4の点で集電リング48に接続される。
巻枠3,4が静止した時、可変巻線の終端が集電リング48に接続される場所に2つのブラシの中間があるようブラシの設置場所を決める。
巻枠3、4、絶縁リング49、取り付け金物50、には適当に穴をあけ、絶縁油の通り道を確保する。
The variable winding left 9 wound by one stage in this way is separated from the reel 3 at the point P2 and enters the reel 4.
The variable winding 10 enters the reel 3 at the point P3, passes through the front of the reel 3 and then goes up one step through the back.
The terminal end of the variable winding 10 thus wound is connected to the current collecting ring 48 at a point P4.
When the reels 3 and 4 are stationary, the installation location of the brush is determined so that the end of the variable winding is connected to the current collecting ring 48 and the middle of the two brushes.
The reels 3 and 4, the insulating ring 49, and the mounting hardware 50 are appropriately perforated to ensure a path for the insulating oil.

本発明の可変巻数変圧器の構造の一部を示す巻線の原理を示す側面図The side view which shows the principle of the coil | winding which shows a part of structure of the variable winding transformer of this invention 本発明の図1のA−A断面図AA sectional view of FIG. 1 of the present invention 本発明の図1の裏側を示す透視図1 is a perspective view showing the back side of FIG. 1 of the present invention. 図1のB−B断面図BB sectional view of FIG. 本発明の可変巻数変圧器の磁束の方向と電圧誘起の方向を示す原理図Principle diagram showing the direction of magnetic flux and the direction of voltage induction of the variable winding transformer of the present invention 同変圧器の巻枠の上下に取り付ける集電手段の内、輪形コイルの側面図Side view of ring coil among current collecting means attached to the top and bottom of the transformer reel 同図6のC−C断面図CC sectional view of FIG. 同変圧器の巻枠の上下に取り付ける集電手段の内、集電リングの断面図Cross-sectional view of current collecting ring among current collecting means attached to the top and bottom of the transformer's reel 同集電リングに用いられるブラシ組25の拡大図Enlarged view of the brush assembly 25 used in the current collecting ring 同ブラシ組25の拡大図の内、さらにブラシ接触部分を取り出した拡大断面図The expanded sectional view which took out the brush contact part further from the enlarged view of the brush set 25 同ブラシ接触部分を上から見た図View of the brush contact part from above 集電リングのブラシの電流を切るスイッチの原理図Principle diagram of a switch that cuts off the current of the brush of the current collector ring 同電流を切るスイッチの詳細回路図Detailed circuit diagram of the switch that cuts off the current 本発明の可変巻数変圧器の巻枠の回転角度と回転速度の関係を示す曲線Curve showing the relationship between the rotation angle and the rotation speed of the winding frame of the variable winding transformer of the present invention 本発明の可変巻数変圧器の実施例を示す図16のE−E断面図EE sectional view of FIG. 16 which shows the Example of the variable winding transformer of this invention 同図15のD−D断面図DD sectional view of FIG. 同図18のG−G断面図GG sectional view of FIG. 同図17のF−F断面図FF sectional view of FIG. 同図17のF−F断面図の下部を示す図The figure which shows the lower part of FF sectional drawing of the same FIG. 同図19のI−I断面図II sectional view of FIG. 同図19のH−H断面図HH sectional view of FIG. 同図16の拡大図Enlarged view of Fig. 16

1 主脚鉄心
2 輪形コイル
3、4 巻枠
5 上部絶縁物
6 下部絶縁物
7 静止位置
8 ブラシ
9 可変巻線左
10 可変巻線右
11 1次巻線
12 2次巻線
13 電線
14 端子
15 端子
16 バイパスコイル
17 バイパス鉄心
18 隣の巻線への移動断面
19 絶縁物
20 円形鉄心
21 輪形コイルの巻線
22 銅合金
23 シールドの切断面
24 シールド
25、26 ブラシ組
27 固定金具
28 絶縁物
29 絶縁物
30 集電リングの導電部
31 可変巻線の接続部
32 端子用ナット
33 端子用ボルト
34 AMP端子
35 編素線
36 バネ
37 銀
38 カーボン
39 枠
40 組み合わせ結合
41 ボルト
42 溝
43 ブラシの接触面
44 案内板
45、46 棒ネジ
47 ローラーベアリング
48 集電リング
49 絶縁リング
50 取り付け金物
51 絶縁棒
52 支持板
53、54、55、56 ブラシの位置
57 ボールナット
58 誘導コイル
R1・・・R4 抵抗
C1・・・C4 コンデンサ
T1、T2 小型変圧器
SCR サイリスタ
G1・・・G15 歯車
SP バネ
M1、M2 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main leg core 2 Ring coil 3, 4 Reel 5 Upper insulator 6 Lower insulator 7 Rest position 8 Brush 9 Variable winding left 10 Variable winding right 11 Primary winding 12 Secondary winding 13 Electric wire 14 Terminal 15 Terminal 16 Bypass coil 17 Bypass iron core 18 Cross section 19 moving to adjacent winding 19 Insulator 20 Circular iron core 21 Ring coil winding 22 Copper alloy 23 Cut surface 24 Shield 25, 26 Brush assembly 27 Fixing bracket 28 Insulator 29 Insulator 30 Conductive portion 31 of current collecting ring Connection portion 32 of variable winding Terminal nut 33 Terminal bolt 34 AMP terminal 35 Braided wire 36 Spring 37 Silver 38 Carbon 39 Frame 40 Combination coupling 41 Bolt 42 Groove 43 Brush contact Surface 44 Guide plate 45, 46 Bar screw 47 Roller bearing 48 Current collecting ring 49 Insulating ring 50 Mounting hardware 51 Insulating bar 52 Support plate 53, 54, 55, 56 Brush position 57 Ball nut 58 Inductive coil R1... R4 Resistance C1... C4 Capacitor T1, T2 Small transformer SCR Thyristor G1... G15 Gear SP Spring M1, M2 Motor

図2は図1のA−A断面図で、主脚鉄心1に1次巻線11と2次巻線12を巻き、その外側に巻枠3、4があり、その外側に輪形コイル2を設置する構造を示す。
図1に示すように、上下2箇所の輪形コイル2の静止位置7、は縦方向の同じ位置にあり、上下2箇所のブラシも縦方向の同じ位置にあるように書いてある。
これは、説明を分かり易くするためで、実際には巻枠3、4を静止させた時、全てのブラシが静止位置(可変巻線端末)にあるようにすればブラシ位置は自由である。
2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1. A primary winding 11 and a secondary winding 12 are wound around the main leg iron core 1, and winding frames 3 and 4 are provided on the outer side, and the ring coil 2 is provided on the outer side. The structure to install is shown.
As shown in FIG. 1, the stationary positions 7 of the two upper and lower ring coils 2 are at the same position in the vertical direction, and the brushes at the two upper and lower positions are also written at the same position in the vertical direction.
This is to make the explanation easy to understand. Actually, when the reels 3 and 4 are stopped, the brush position is free if all the brushes are in the stationary position (variable winding terminal).

図3は図1の表側から裏側を透視した図で、通常の裏から見た図を左右反対にしたもので、図1と合わせて可変巻線の通過位置を理解するためのものである。図1と図3を見ると巻線の傾斜分だけ両者の位置が上下方向に変わらなければ可変巻線が巻枠に入らないように思われるが、可変巻線が巻枠に出入する場所は、可変巻線が膨らんで中心線より外側になり、巻枠3の右端の突起と巻枠4の左足の突起位置が各段において同じ水平線上にある場合のみ可変巻線が無理なく巻枠の間を移動できる。
以上で巻枠と可変巻線の移動の原理とブラシと静止位置の場所の説明を終わる。
FIG. 3 is a perspective view of the back side from the front side of FIG. 1, and is a reverse view of the normal view, and is for understanding the passing position of the variable winding together with FIG. 1. 1 and 3, it seems that the variable winding does not enter the reel unless the position of both of them changes in the vertical direction by the inclination of the winding, but where the variable winding enters and exits the reel. Only when the variable winding bulges outside the center line and the protrusion of the right end of the reel 3 and the protrusion of the left foot of the reel 4 are on the same horizontal line at each stage, the variable winding can be comfortably You can move between.
This completes the description of the principle of movement of the winding frame and variable winding and the location of the brush and stationary position.

もしこの電圧が最大200Vとすると、正方向と逆方向の電圧を出すことができることになり+−200Vの電圧変化となるので、図2に示す2次巻線12の電圧を+100Vとすると、この電圧を直列に加算することになり、+300Vから−100Vまでの電圧調整範囲となる。
図1、3,4,5では輪形(リング状)の鉄心に絶縁した電線を巻き、ブラシが接触する部分を裸導線にしたもの(以下輪形コイルと記す)を使用し、輪形コイルの裸の導電部からブラシで集電する例が記してあるが集電リングを使用しても同じである。
If this voltage is a maximum of 200V, a voltage in the forward direction and the reverse direction can be output, and the voltage change is + -200V. Therefore, if the voltage of the secondary winding 12 shown in FIG. The voltage is added in series, and the voltage adjustment range is from + 300V to -100V.
In FIGS. 1, 3, 4 and 5, an insulated wire is wound around a ring-shaped (ring-shaped) iron core, and the portion in contact with the brush is a bare conductor (hereinafter referred to as a ring coil). An example of collecting current with a brush from the conductive portion is described, but the same applies even when a current collecting ring is used.

可変巻線9、10は巻枠の中で交差しているので、図18の断面線G−Gは水平ではない。
ボールナット57は支持板52を上下させ可変巻線を持ち上げて巻枠3,4に可変巻線が入る時下部で曲がらないようにする。
支持板52に取り付けられた案内板44は可変巻線を決められた場所に案内し、短絡事故によって流れる5000A程度の短絡電流による可変巻線の外に膨らむ力を受け止める。
この力を棒ネジ45だけで受け止めると弱いので絶縁棒51によって2つの支持板52を結合し力を相殺して受け止める。
Since the variable windings 9 and 10 intersect in the winding frame, the sectional line GG in FIG. 18 is not horizontal.
The ball nut 57 moves the support plate 52 up and down to lift the variable winding so that it does not bend at the bottom when the variable winding enters the winding frames 3 and 4.
The guide plate 44 attached to the support plate 52 guides the variable winding to a predetermined place, and receives the force bulging out of the variable winding due to a short-circuit current of about 5000 A flowing due to a short-circuit accident.
If this force is received only by the rod screw 45, it is weak, so the two support plates 52 are coupled by the insulating rod 51, and the force is offset and received.

このようにして1段ずつ巻かれた可変巻線左9はP2の点で巻枠3から離れ図16に示す巻枠4に入る。
可変巻線10はP3の点で巻枠4から巻枠3に入り、巻枠3の表を通ってから裏を通って1段上がった所に入る。
このようにして巻かれた可変巻線10の終端はP4の点で集電リング48に接続される。
巻枠3,4が静止した時、可変巻線10の終端が集電リング48に接続される場所に2つのブラシの中間があるようブラシの設置場所を決める。
巻枠3、4、絶縁リング49、取り付け金物50、には適当に穴をあけ、絶縁油の通り道を確保する。
Thus, the variable winding left 9 wound step by step is separated from the reel 3 at the point P2 and enters the reel 4 shown in FIG.
The variable winding 10 enters the reel 3 from the reel 4 at the point P3, passes through the front of the reel 3 and then goes up one step through the back.
The terminal end of the variable winding 10 thus wound is connected to the current collecting ring 48 at a point P4.
When the reels 3 and 4 are stationary, the installation location of the brush is determined so that the end of the variable winding 10 is connected to the current collecting ring 48 and the middle of the two brushes.
The reels 3 and 4, the insulating ring 49, and the mounting hardware 50 are appropriately perforated to ensure a path for the insulating oil.

【0107】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の可変巻数変圧器の構造の一部を示す巻線の原理を示す側面図
【図2】 本発明の図1のA−A断面図
【図3】 本発明の図1の裏側を示す透視図
【図4】 図1のB−B断面図
【図5】 本発明の可変巻数変圧器の磁束の方向と電圧誘起の方向を示す原理図
【図6】 同変圧器の巻枠の上下に取り付ける集電手段の内、輪形コイルとバイパスコイルの側面図
【図7】 同図6のC−C断面図
【図8】 同変圧器の巻枠の上下に取り付ける集電手段の内、集電リングとブラシ組の断面図
【図9】 同集電リングに用いられるブラシ組25と集電リングの拡大図
【図10】 同ブラシ組25の拡大図の内、さらにブラシ接触部分を取り出した拡大断面図
【図11】 同ブラシ接触部分を上から見た図
【図12】 集電リングのブラシの電流を切るスイッチの原理図
【図13】 同電流を切るスイッチの詳細回路図
【図14】 本発明の可変巻数変圧器の巻枠の回転角度と回転速度の関係を示す曲線
【図15】 本発明の可変巻数変圧器の実施例を示す図16のE−E断面図
【図16】 同図15のD−D断面図
【図17】 同図18のG−G断面図
【図18】 同図17のF−F断面図
【図19】 同図17のF−F断面図の下部を示す図
【図20】 同図19のI−I断面図
【図21】 同図19のH−H断面図
【図22】 同図16の拡大図
[0107]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing the principle of a winding showing a part of the structure of a variable winding transformer of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1. FIG. 5 is a principle diagram showing the direction of magnetic flux and the direction of voltage induction in the variable winding transformer of the present invention. FIG. 7 is a side view of a ring coil and a bypass coil among current collecting means attached to the top and bottom of the winding frame. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. Fig. 9 is a cross-sectional view of the current collecting ring and the brush set. Fig. 9 is an enlarged view of the brush set 25 used in the current collecting ring and the current collecting ring. Fig. 10 is a brush contact in the enlarged view of the brush set 25. Enlarged cross-sectional view of the extracted part [Fig. 11] View of the brush contact part from above [Fig. 12] Cut off the current of the brush of the current collecting ring Principle diagram of the switch [FIG. 13] Detailed circuit diagram of the switch that cuts off the current [FIG. 14] Curve showing the relationship between the rotation angle and the rotation speed of the winding frame of the variable winding transformer of the present invention [FIG. 15] Variable of the present invention 16 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 16 showing an embodiment of the winding transformer. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 15. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line GG in FIG. FF cross section [FIG. 19] The figure which shows the lower part of the FF cross section of FIG. 17 [FIG. 20] II cross section of FIG. 19 [FIG. 21] HH cross section of FIG. FIG. 22 is an enlarged view of FIG.

1 主脚鉄心
2 輪形コイル
3,4 巻枠
3a、4a 巻枠3,4の可変巻線を収納する溝の突起
5 上部絶縁物
6 下部絶縁物
7 静止位置
8 ブラシ
9 可変巻線左
10 可変巻線右
11 1次巻線
12 2次巻線
13 電線
14 端子
15 端子
16 バイパスコイル
17 バイパス鉄心
18 輪形コイルの隣の巻線への移動断面
19 絶縁物
20 円形鉄心
21 輪形コイルの巻線
22 銅合金
23 シールドの切断面
24 シールド
25,26 ブラシ組
27 固定金具
28 絶縁物
29 絶縁物
30 集電リングの導電部
31 可変巻線の接続部
32 端子用ナット
33 端子用ボルト
34 AMP端子
35 編素線
36 バネ
37 銀
38 カーボン
39 枠
40 組み合わせ結合
41 ボルト
42 溝
43 ブラシの接触面
44 案内板
45,46 棒ネジ
47 ローラーベアリング
48 集電リング
49 絶縁リング
50 取り付け金物
51 絶縁棒
52 支持板
53,54,55,56 ブラシの位置
57 ボールナット
58 誘導コイル
R1・・・R4 抵抗
C1・・・C4 コンデンサ
T1、T2 小型変圧器
SCR サイリスタ
G1・・・G15 歯車
SP バネ
M1、M2 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main leg iron core 2 Ring coil 3, 4 Winding frame 3a, 4a Groove protrusion which accommodates the variable winding of winding frames 3, 4 5 Upper insulator 6 Lower insulator 7 Rest position 8 Brush 9 Variable winding left 10 Variable Winding right 11 Primary winding 12 Secondary winding 13 Electric wire 14 Terminal 15 Terminal 16 Bypass coil 17 Bypass iron core 18 Cross section 19 moving to next winding of ring coil Insulator 20 Circular iron core 21 Ring coil winding 22 Copper alloy 23 Shield cut surface 24 Shield 25, 26 Brush assembly 27 Fixing bracket 28 Insulator 29 Insulator 30 Conducting portion 31 of current collecting ring Connection portion 32 of variable winding Terminal nut 33 Terminal bolt 34 AMP terminal 35 Wire 36 Spring 37 Silver 38 Carbon 39 Frame 40 Combination coupling 41 Bolt 42 Groove 43 Brush contact surface 44 Guide plate 45, 46 Bar screw 47 Roller bearing 48 Electrical ring 49 Insulating ring 50 Mounting hardware 51 Insulating rod 52 Support plate 53, 54, 55, 56 Position of brush 57 Ball nut 58 Inductive coil R1... R4 Resistor C1... C4 Capacitors T1 and T2 Small transformer SCR Thyristor G1... G15 Gear SP Spring M1, M2 Motor

図2は図1のA−A断面図で、主脚鉄心1に1次巻線11と2次巻線12を巻き、その外側に巻枠3、4があり、その外側に輪形コイル2を設置する構造を示す。
図1に示すように、上下2箇所の輪形コイル2の静止位置7、は縦方向の同じ位置にあり、上下2箇所のブラシも縦方向の同じ位置にあるように書いてある。
これは、説明を分かり易くするためで、実際には巻枠3、4を静止させた時、全てのブラシが静止位置(可変巻線端末)にあるようにすればブラシ位置は自由である。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The structure to install is shown.
As shown in FIG. 1, the stationary positions 7 of the two upper and lower ring coils 2 are at the same position in the vertical direction, and the brushes at the two upper and lower positions are also written at the same position in the vertical direction.
This is to make the explanation easy to understand. Actually, when the reels 3 and 4 are stopped, the brush position is free if all the brushes are in the stationary position (variable winding terminal).

ブラシ8と静止位置7がどのような場所にあっても、巻枠3,4がどのような位置にあっても、巻枠3の突起3aの右端と巻枠4の突起4aの左端の位置は図1、3に示すように同じ水平線上にあることが必要である。
同じ水平線上に無ければ可変巻線左9と可変巻線右10は枠3,4に入らなくなる。
図3は図1を透視した図で、図1と図3を見ると巻線の傾斜分だけ両者の位置が上下方向に変わらなければ可変巻線が巻枠に入らないように思われるが、可変巻線が巻枠に出入する場所は、可変巻線が膨らんで中心線より外側になり、巻枠3の右端の突起と巻枠4の左足の突起位置が各段において同じ水平線上にある場合のみ可変巻線が無理なく巻枠の間を移動できる。
以上で巻枠と可変巻線の移動の原理とブラシと静止位置の場所の説明を終わる。
Regardless of the position of the brush 8 and the rest position 7 and the position of the reels 3 and 4, the position of the right end of the protrusion 3a of the reel 3 and the left end of the protrusion 4a of the reel 4 Must be on the same horizontal line as shown in FIGS.
If they are not on the same horizontal line, the variable winding left 9 and the variable winding right 10 cannot enter the frames 3 and 4.
FIG. 3 is a perspective view of FIG. 1, and when looking at FIG. 1 and FIG. 3, it seems that the variable winding does not enter the winding frame unless the position of both of them changes in the vertical direction by the inclination of the winding. The place where the variable winding enters and exits the winding frame bulges outside the center line so that the right end protrusion of the winding frame 3 and the protrusion position of the left foot of the winding frame 4 are on the same horizontal line in each stage. Only when the variable winding can be moved between the winding frames without difficulty.
This completes the description of the principle of movement of the winding frame and variable winding and the location of the brush and stationary position.

もしこの電圧が最大200Vとすると、正方向と逆方向の電圧を出すことができることになり+−200Vの電圧変化となるので、図2に示す2次巻線12の電圧を+100Vとすると、この電圧を直列に加算することになり、+300Vから−100Vまでの電圧調整範囲となる。
図1、3,4,5では輪形(リング状)の鉄心に絶縁した電線を巻き、ブラシが接触する部分を裸導線にしたもの(以下輪形コイルと記す)を使用し、輪形コイルの裸の導電部からブラシで集電する例が記してあるが集電リングを使用しても同じである。
If this voltage is a maximum of 200V, a voltage in the forward direction and the reverse direction can be output, and the voltage change is + -200V. Therefore, if the voltage of the secondary winding 12 shown in FIG. The voltage is added in series, and the voltage adjustment range is from + 300V to -100V.
In FIGS. 1, 3, 4 and 5, an insulated wire is wound around a ring-shaped (ring-shaped) iron core, and the portion in contact with the brush is a bare conductor (hereinafter referred to as a ring coil). An example of collecting current with a brush from the conductive portion is described, but the same applies even when a current collecting ring is used.

可変巻線9、10は巻枠の中で交差しているので、図18の断面線G−Gは水平ではない。
ボールナット57は支持板52を上下させ可変巻線を持ち上げて巻枠3,4に可変巻線が入る時下部で曲がらないようにする。
支持板52に取り付けられた案内板44は可変巻線を決められた場所に案内し、短絡事故によって流れる5000A程度の短絡電流による可変巻線の外に膨らむ力を受け止める。
この力を棒ネジ45だけで受け止めると弱いので絶縁棒51によって2つの支持板52を結合し力を相殺して受け止める。
Since the variable windings 9 and 10 intersect in the winding frame, the sectional line GG in FIG. 18 is not horizontal.
The ball nut 57 moves the support plate 52 up and down to lift the variable winding so that it does not bend at the bottom when the variable winding enters the winding frames 3 and 4.
The guide plate 44 attached to the support plate 52 guides the variable winding to a predetermined place, and receives the force bulging out of the variable winding due to a short-circuit current of about 5000 A flowing due to a short-circuit accident.
If this force is received only by the rod screw 45, it is weak, so the two support plates 52 are coupled by the insulating rod 51, and the force is offset and received.

このようにして1段ずつ巻かれた可変巻線左9はP2の点で巻枠3から離れ図16に示す巻枠4に入る。
可変巻線10はP3の点で巻枠4から巻枠3の表を通ってから裏を通って1段上がった所に入る。
このようにして巻かれた可変巻線10の終端はP4の点で集電リング48に接続される。
巻枠3,4が静止した時、可変巻線の終端が集電リング48に接続される場所に2つのブラシの中間があるようブラシの設置場所を決める。
巻枠3、4、絶縁リング49、取り付け金物50、には適当に穴をあけ、絶縁油の通り道を確保する。
Thus, the variable winding left 9 wound step by step is separated from the reel 3 at the point P2 and enters the reel 4 shown in FIG.
The variable winding 10 enters from the winding frame 4 through the front surface of the winding frame 3 and then up through the back at the point P3.
The terminal end of the variable winding 10 thus wound is connected to the current collecting ring 48 at a point P4.
When the reels 3 and 4 are stationary, the installation location of the brush is determined so that the end of the variable winding is connected to the current collecting ring 48 and the middle of the two brushes.
The reels 3 and 4, the insulating ring 49, and the mounting hardware 50 are appropriately perforated to ensure a path for the insulating oil.

【0107】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の可変巻数変圧器の構造の一部を示す巻線の原理を示す側面図
【図2】 本発明の図1のA−A断面図
【図3】 本発明の図1の裏側を示す透視図
【図4】 図1のB−B断面図
【図5】 本発明の可変巻数変圧器の磁束の方向と電圧誘起の方向を示す原理図
【図6】 同変圧器の巻枠の上下に取り付ける集電手段の内、輪形コイルとバイパスコイルの側面図
【図7】 同図6のC−C断面図
【図8】 同変圧器の巻枠の上下に取り付ける集電手段の内、集電リングとブラシ組の断面図
【図9】 同集電リングに用いられるブラシ組25と集電リングの拡大図
【図10】 同ブラシ組25の拡大図の内、さらにブラシ接触部分を取り出した拡大断面図
【図11】 同ブラシ接触部分を上から見た図
【図12】 集電リングのブラシの電流を切るスイッチの原理図
【図13】 同電流を切るスイッチの詳細回路図
【図14】 本発明の可変巻数変圧器の巻枠の回転角度と回転速度の関係を示す曲線
【図15】 本発明の可変巻数変圧器の実施例を示す図16のE−E断面図
【図16】 同図15のD−D断面図
【図17】 同図18のG−G断面図
【図18】 同図17のF−F断面図
【図19】 同図17のF−F断面図の下部を示す図
【図20】 同図19のI−I断面図
【図21】 同図19のH−H断面図
【図22】 同図16の拡大図
[0107]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing the principle of a winding showing a part of the structure of a variable winding transformer of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1. FIG. 5 is a principle diagram showing the direction of magnetic flux and the direction of voltage induction in the variable winding transformer of the present invention. FIG. 7 is a side view of a ring coil and a bypass coil among current collecting means attached to the top and bottom of the winding frame. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. Fig. 9 is a cross-sectional view of the current collecting ring and the brush set. Fig. 9 is an enlarged view of the brush set 25 used in the current collecting ring and the current collecting ring. Fig. 10 is a brush contact in the enlarged view of the brush set 25. Enlarged cross-sectional view of the extracted part [Fig. 11] View of the same brush contact portion from above [Fig. 12] Cut off the current of the current collecting ring brush Principle diagram of the switch [FIG. 13] Detailed circuit diagram of the switch that cuts off the current [FIG. 14] Curve showing the relationship between the rotation angle and the rotation speed of the winding frame of the variable winding transformer of the present invention [FIG. 15] Variable of the present invention 16 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 16 showing an embodiment of the winding transformer. FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 15. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line GG in FIG. FF cross section [FIG. 19] The figure which shows the lower part of the FF cross section of FIG. 17 [FIG. 20] II cross section of FIG. 19 [FIG. 21] HH cross section of FIG. FIG. 22 is an enlarged view of FIG.

【0108】
【符号の説明】
1 主脚鉄心
2 輪形コイル
3、4 巻枠
3a、4a 巻枠3,4の可変巻線を収納する溝の突起
5 上部絶縁物
6 下部絶縁物
7 静止位置
8 ブラシ
9 可変巻線左
10 可変巻線右
11 1次巻線
12 2次巻線
13 電線
14 端子
15 端子
16 バイパスコイル
17 バイパス鉄心
18 輪形コイルの隣の巻線への移動断面
19 絶縁物
20 円形鉄心
21 輪形コイルの巻線
22 銅合金
23 シールドの切断面
24 シールド
25、26 ブラシ組
27 固定金具
28 絶縁物
29 絶縁物
30 集電リングの導電部
31 可変巻線の接続部
32 端子用ナット
33 端子用ボルト
34 AMP端子
35 編素線
36 バネ
37 銀
38 カーボン
39 枠
40 組み合わせ結合
41 ボルト
42 溝
43 ブラシの接触面
44 案内板
45、46 棒ネジ
47 ローラーベアリング
48 集電リング
49 絶縁リング
50 取り付け金物
51 絶縁棒
52 支持板
53、54、55、56 ブラシの位置
57 ボールナット
58 誘導コイル
R1・・・R4 抵抗
C1・・・C4 コンデンサ
T1、T2 小型変圧器
SCR サイリスタ
G1・・・G15 歯車
SP バネ
M1、M2 モータ
[0108]
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main leg iron core 2 Ring coil 3, 4 Winding frame 3a, 4a Groove protrusion which accommodates the variable winding of winding frames 3 and 4 Upper insulator 6 Lower insulator 7 Rest position 8 Brush 9 Variable winding left 10 Variable Winding right 11 Primary winding 12 Secondary winding 13 Electric wire 14 Terminal 15 Terminal 16 Bypass coil 17 Bypass iron core 18 Cross section 19 moving to next winding of ring coil Insulator 20 Circular iron core 21 Ring coil winding 22 Copper alloy 23 Shield cut surface 24 Shield 25, 26 Brush assembly 27 Fixing bracket 28 Insulator 29 Insulator 30 Conducting portion 31 of current collecting ring 32 Connection portion of variable winding 32 Terminal nut 33 Terminal bolt 34 AMP terminal 35 Wire 36 Spring 37 Silver 38 Carbon 39 Frame 40 Combination coupling 41 Bolt 42 Groove 43 Brush contact surface 44 Guide plate 45, 46 Bar screw 47 Roller bearing 48 Electrical ring 49 Insulating ring 50 Mounting hardware 51 Insulating rod 52 Support plate 53, 54, 55, 56 Position of brush 57 Ball nut 58 Inductive coil R1... R4 Resistance C1... C4 Capacitors T1 and T2 Small transformer SCR Thyristor G1... G15 Gear SP Spring M1, M2 Motor

Claims (1)

1、 無鉄形変圧器の右左2本の主脚鉄心の内側にそれぞれ固定巻線を巻き、固定巻線の外側にそれぞれ回転可能な2本の巻枠を取り付け、左右二つの巻枠を同じ方向に回転させる機構を持ち、右側の巻枠の巻線(以下本文では可変巻線と記す)を左側の巻枠に巻き取ると同時に、左側の巻枠の可変巻線を右側の巻枠に巻き取り、お互いに巻き解いた巻枠のスペースに巻線を巻き取る構造を有すること。
2、 可変巻線は帯状の導体を6〜15枚重ねたものを使用すること。
3、 巻枠の上下に輪形コイルまたは集電リングを取り付け、可変巻線の終端部を輪形コイルまたは集電リングの導電部に接続すること。
4、 上記の輪形コイルは中心に鉄心があり、この鉄心に巻線を30〜60回巻き、その終端部を輪形コイルに接続した構造であること。
5、 集電リングは一部を絶縁物とし、他の部分を導体とした輪形の形状であること。
6、 集電リングには2個のブラシを取り付け、ブラシと電源の間にそれぞれ小型変圧器の1次側を接続し、2時側に半導体スイッチを接続すること。
7、 以上の6項目の構造を同時に使用することを特徴とする可変巻数変圧器。
1. The fixed winding is wound inside the two main leg cores on the right and left of the ironless transformer, and two rotatable frames are attached to the outside of the fixed winding. The winding of the right reel (hereinafter referred to as variable winding) is wound on the left reel, and at the same time, the variable winding on the left reel is wound on the right reel. Winding and having a structure to wind the winding in the space of the winding frame unwinding each other.
2. Use 6 to 15 belt-shaped conductors for the variable winding.
3. Attach the ring coil or current collector ring above and below the reel, and connect the terminal end of the variable winding to the conductive part of the ring coil or current collector ring.
4. The above ring coil has an iron core in the center, and has a structure in which a winding is wound around the iron core 30 to 60 times, and its terminal portion is connected to the ring coil.
5. The current collector ring shall have an annular shape with one part being an insulator and the other part being a conductor.
6. Attach two brushes to the current collector ring, connect the primary side of the small transformer between the brush and the power supply, and connect the semiconductor switch to the 2 o'clock side.
7. A variable-turn transformer characterized by using the structure of the above six items simultaneously.
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