JP2021141227A - Variable transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高い精度で電圧を変化させることが可能な可変変圧器に関する。 The present invention relates to a variable transformer capable of changing a voltage with high accuracy.
従来よりダイヤル型の操作部を回転させることで電圧を調整する回転式スライダックが知られている。
また、鉄心に一次巻線及び二次巻線を巻き、鉄心の一部における磁路の断面積を機械的に可変する機能を持ち、磁気回路の磁気抵抗を調整することで電圧を変化させる可変変圧器も知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, a rotary slidac that adjusts a voltage by rotating a dial-type operation unit has been known.
In addition, it has the function of winding the primary winding and secondary winding around the iron core and mechanically changing the cross-sectional area of the magnetic path in a part of the iron core, and it is variable to change the voltage by adjusting the magnetic resistance of the magnetic circuit. Transformers are also known (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来のような可変変圧器は、入力された電圧をある程度の精度で任意の大きさの電圧に変換することができるが、近年求められている高い精度で任意の大きさの電圧に変換することは困難であった。 However, conventional variable transformers can convert the input voltage to a voltage of any size with a certain degree of accuracy, but convert it to a voltage of any size with the high accuracy required in recent years. It was difficult to do.
そこで、本発明は、入力された電圧を高い精度で任意の大きさの電圧に変換することが可能な可変変圧器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a variable transformer capable of converting an input voltage into a voltage of an arbitrary magnitude with high accuracy.
本発明は、第一コア部と、前記第一コア部と対向する第二コア部及び第三コア部とを有する鉄心と、
前記第一コア部の周囲に巻かれ、電源に接続される一次コイルと、
前記第二コア部の周囲に巻かれ、前記一次コイルから誘導される電圧を可変に出力可能な二次コイルAと、
前記第三コア部の周囲に巻かれ、前記一次コイルから誘導される電圧を可変に出力可能な二次コイルBと、を有し、
前記第三コア部における前記鉄心の断面積は、前記第二コア部における前記鉄心の断面積よりも小さいことを特徴とする可変変圧器である。
The present invention comprises an iron core having a first core portion and a second core portion and a third core portion facing the first core portion.
A primary coil wound around the first core and connected to a power supply,
A secondary coil A that is wound around the second core portion and can variably output the voltage induced from the primary coil.
It has a secondary coil B which is wound around the third core portion and can variably output a voltage induced from the primary coil.
The variable transformer is characterized in that the cross-sectional area of the iron core in the third core portion is smaller than the cross-sectional area of the iron core in the second core portion.
本発明によれば、出力される電圧を高い精度で可変・調整することが可能な可変変圧器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a variable transformer capable of varying and adjusting the output voltage with high accuracy.
以下、本発明の可変変圧器の好適な実施形態について詳細に説明する。
[第一実施形態]
まず、本発明の可変変圧器の第一実施形態について説明する。
図1は、本発明の可変変圧器の構成の第一実施形態を示した模式図である。本明細書において、図1中、上方向を上又は上側、下方向を下又は下側、右方向を右又は右側、左方向を左又は左側という。
Hereinafter, preferred embodiments of the variable transformer of the present invention will be described in detail.
[First Embodiment]
First, the first embodiment of the variable transformer of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of the configuration of the variable transformer of the present invention. In the present specification, in FIG. 1, the upper direction is referred to as an upper or upper side, the lower direction is referred to as a lower or lower side, the right direction is referred to as a right or right side, and the left direction is referred to as a left or left side.
可変変圧器100は、入力された電圧(交流電圧)を任意の大きさの電圧(交流電圧)に変換可能な可変変圧器である。
可変変圧器100は、図1に示すように、鉄心1と、一次コイル2と、二次コイルAと、二次コイルBとを有している。
The
As shown in FIG. 1, the
鉄心1は、第一コア部11と、第二コア部12と、第三コア部13とを有している。
第一コア部11と第二コア部12とは、互いに対向するように配置されている。
また、第一コア部11と第三コア部13とは、互いに対向するように配置されている。
第一コア部11と第二コア部12との間には空間14が形成されており、また、第一コア部11と第三コア部13との間には空間15が形成されている。
第一コア部11と第二コア部12とは、空間14の上側及び下側において接続されている。また、第一コア部11と第三コア部13とは、空間15の上側及び下側において接続されている。
The
The
Further, the
A
The
本実施形態では、鉄心1の外形は、図1に示すように、四角形の枠が二つ組み合わさった形状を備えている。
鉄心1は、成層鉄心で構成されている。これにより、渦電流を抑制し、熱損失が生じるのを防止することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the outer shape of the
The
第一コア部11、第二コア部12及び第三コア部13の周囲には、それぞれ一次コイル2、二次コイルA及び二次コイルBが設けられている。二次コイルA及び二次コイルBは、一次コイル2から誘導される電圧を可変して出力可能となっている。
一次コイル2は、電源に接続される入力端子21及び入力端子22を有している。入力端子21及び入力端子22は、それぞれ、一次コイル2の両端部に設けられている。
A
The
また、二次コイルAは、図1に示すように、出力端子A1と出力端子A2とを有している。
出力端子A1は、二次コイルAの一端に接続されている。
出力端子A2は、二次コイルAと接しており、第二コア部12の長手方向(図1中の上下方向)にスライドするよう構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the secondary coil A has an output terminal A1 and an output terminal A2.
The output terminal A1 is connected to one end of the secondary coil A.
The output terminal A2 is in contact with the secondary coil A and is configured to slide in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) of the
また、二次コイルBは、図1に示すように、出力端子B1と出力端子B2とを有している。
出力端子B1は、二次コイルBの一端に接続されている。
出力端子B2は、二次コイルBと接しており、第三コア部13の長手方向(図1中の上下方向)にスライドするよう構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the secondary coil B has an output terminal B1 and an output terminal B2.
The output terminal B1 is connected to one end of the secondary coil B.
The output terminal B2 is in contact with the secondary coil B and is configured to slide in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) of the
可変変圧器100では、第三コア部13における鉄心1の断面積が、第二コア部12における鉄心1の断面積よりも小さい構成となっている。
なお、第三コア部における前記鉄心の断面積をX[cm2]、前記第二コア部における前記鉄心の断面積をY[cm2]としたとき、X/Y≦0.3の関係を満足することが好ましい。このような関係を満足することにより、出力される電圧を高い精度で可変・調整することができる。
The
When the cross-sectional area of the iron core in the third core portion is X [cm 2 ] and the cross-sectional area of the iron core in the second core portion is Y [cm 2 ], the relationship of X / Y ≦ 0.3 is established. It is preferable to be satisfied. By satisfying such a relationship, the output voltage can be variably and adjusted with high accuracy.
このような構成を備えた可変変圧器100において、一次コイル2に交流電圧を印加した際に、第一コア部11内に発生する全磁束をΦ0、第二コア部12内に発生する全磁束をΦ1、第三コア部13内に発生する全磁束をΦ2としたとき、Φ0=Φ1+Φ2の関係を満足する。
なお、本実施形態では、磁気回路構成上、第一コア部11における鉄心1の断面積は、第二コア部12における鉄心の断面積と略同等又は第二コア部12の断面積と第三コア部13の断面積の略和となっている。略同等及び略和とは、断面積の差が±5%以下のことを指す。
In the
In the present embodiment, due to the magnetic circuit configuration, the cross-sectional area of the
図1に示す可変変圧器100において、右側の回路(第一コア部11と第二コア部12とで構成される回路)と左側の回路(第一コア部11と第三コア部13とで構成される回路)の長さが等しいとした場合、Φ1及びΦ2の大きさは、第二コア部12及び第三コア部13の鉄心1の断面積に比例する。
In the
第二コア部12及び第三コア部13の鉄心1の断面積をA1及びA2とすると、Φ1=A1・Φ0/(A1+A2)、Φ2=A2・Φ0/(A1+A2)となる。
二次コイルA及び二次コイルBから出力される電圧は、それぞれの全磁束Φ1及びΦ2の大きさに比例する。
Assuming that the cross-sectional areas of the
Voltage outputted from the secondary coil A and the secondary coil B is proportional to the magnitude of each of the total magnetic flux [Phi 1 and [Phi 2.
一次コイル2への入力電圧をVin、一次コイル2の巻き数をNin、出力端子A2の位置における巻き数をnAとしたとき、二次コイルAから出力される電圧V1は、全磁束比と巻き数割合と入力電圧の積で求まり、
V1=(Φ1/Φ0)・(nA・/Nin)・Vin=nA・A1・Vin/(Nin・(A1+A2)) … (1)
と表すことができる。
When the input voltage V in to the primary coil 2, the number of turns of the primary coil 2 N in the number of turns at the position of the output terminals A2 was n A, the voltage V 1 output from the secondary coil A, the total Obtained by the product of the magnetic flux ratio, the number of turns ratio, and the input voltage,
V 1 = (Φ 1 / Φ 0 ) ・ (n A・ / N in ) ・ V in = n A・ A1 ・ V in / (N in・ (A1 + A2))… (1)
It can be expressed as.
また、一次コイル2への入力電圧をVin、一次コイル2の巻き数をNin、出力端子B2の位置における巻き数をnBとしたとき、二次コイルBから出力される電圧V2は、
V2=(Φ2/Φ0)・(nB・/Nin)・Vin=nB・A2・Vin/(Nin・(A1+A2)) … (2)
と表すことができる。
Further, the input voltage V in to the primary coil 2, when the number of turns of the
V 2 = (Φ 2 / Φ 0 ) ・ (n B・ / N in ) ・ V in = n B・ A2 ・ V in / (N in・ (A1 + A2))… (2)
It can be expressed as.
例えば、A1とA2との比が9:1の場合、二次コイルBからの出力電圧V2は、式(2)から、V2=(1/10)・n(B)・Vin/Ninとなり、二次コイルAだけしか有していない変圧器に比べて、1/10の出力が得られ、その分解能が1/10となり設定精度が10倍になる。
一方、二次コイルAからの出力電圧V1は、式(1)から、V1=(9/10)・n(A)・Vin/Ninとなり、二次コイルAだけしか有していない変圧器と比べて1割程度減ずるが、大きな変化はない。
For example, when the ratio of A1 to A2 is 9: 1, the output voltage V 2 from the secondary coil B is V 2 = (1/10) · n (B) · V in / from the equation (2). Compared to a transformer that has only the secondary coil A, which is N in , an output of 1/10 is obtained, the resolution is 1/10, and the setting accuracy is 10 times.
On the other hand, the output voltage V 1 from the secondary coil A is V 1 = (9/10) · n (A) · V in / N in from the equation (1), and has only the secondary coil A. It is reduced by about 10% compared to the transformer without it, but there is no big change.
図1に示す可変変圧器100では、入力端子21及び22に電源を接続した場合、可変変圧器100のA2とB1を接続して、A1とB2から出力される出力電圧Vallは、Vall=V1+V2となる。例えば、上述したようにA1とA2の関係が9:1であるとすると、V1とV2のそれぞれの出力端子A2及びB2の分解能つまり、コイル一巻き当たりの電圧は、それぞれ(9/10)Vin/Ninと(1/10)・Vin/Ninとなる。したがって、二次コイルの巻き数がそれぞれ一次コイルと等しいとすると、出力Vallは入力電圧Ninと同じ電圧が出力することができ、二次コイルA単独に比べ、その分解能は1/10となり、高精度の設定が可能になる。このため、図1に示す可変変圧器100では、二次コイルA側で大まかな電圧を設定し、二次コイルB側で微小な電圧を正確に設定することができる。ここで、二次コイルA及びBの巻き数は、一次コイルの巻き数と同じにする必要はなく、使用目的に合わせて巻き数を設定することにより、任意の出力電圧が得られる。
In the
上記接続法以外にも、それぞれの二次コイルを独立に使用することもできる。 In addition to the above connection method, each secondary coil can be used independently.
[第二実施形態]
次に、本発明の可変変圧器の第二実施形態について説明する。
図2は、本発明の可変変圧器の構成の第二実施形態を示した模式図である。
本実施形態の可変変圧器100では、二次コイルAに接続されている出力端子が、スライド形式ではなく、スイッチング形式になっている以外は、前述した実施形態と同様の構成を有している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the variable transformer of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment of the configuration of the variable transformer of the present invention.
The
すなわち、二次コイルAは、図2に示すように、出力端子A1と、複数の出力端子A3と、スイッチング端子A4とを有している。
出力端子A1は、第一実施形態と同様に二次コイルAの一端に接続されている。
複数の出力端子A3は、それぞれ二次コイルAの任意の場所で二次コイルAと接している。
スイッチング端子A4は、複数の出力端子A3のいずれかと接続されており、接続を切り替えることにより、出力電圧を変更することができるよう構成されている。
本実施形態の可変変圧器100においても、出力端子A4とB1を接続したとき、端子A1と端子B2から出力されるVallは、二次コイルAの各端子の出力電圧を二次コイルBの最大電圧より小さく設定することにより、広範囲に連続した出力を、二次コイルA側で大まかな電圧を設定し、二次コイルB側で微小な電圧を正確に設定することができる。
That is, as shown in FIG. 2, the secondary coil A has an output terminal A1, a plurality of output terminals A3, and a switching terminal A4.
The output terminal A1 is connected to one end of the secondary coil A as in the first embodiment.
Each of the plurality of output terminals A3 is in contact with the secondary coil A at an arbitrary location on the secondary coil A.
The switching terminal A4 is connected to any one of the plurality of output terminals A3, and is configured so that the output voltage can be changed by switching the connection.
Also in the
[第三実施形態]
次に、本発明の可変変圧器の第三実施形態について説明する。
図3は、本発明の可変変圧器の構成の第三実施形態を示した模式図、図4は第三実施形態に係る可変変圧器の鉄心のZ−Z’断面図である。
以下、前述した第一実施形態との相違点について説明し、同様の構成の場合には、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the variable transformer of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic view showing a third embodiment of the configuration of the variable transformer of the present invention, and FIG. 4 is a ZZ'cross-sectional view of the iron core of the variable transformer according to the third embodiment.
Hereinafter, the differences from the first embodiment described above will be described, and the description thereof will be omitted in the case of the same configuration.
本実施形態では、鉄心1の外形が、図3に示すように、円が二つ組み合わさった形状、すなわち、8の字形状を備えている。なお、左右の円の径は同じでなくてもよい。
前述した第一実施形態と同様に、第三コア部13における鉄心1の断面積が、第二コア部12における鉄心1の断面積よりも小さい構成となっている(図4参照)。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the outer shape of the
Similar to the first embodiment described above, the cross-sectional area of the
さらに、本実施形態では、二次コイルAが、図3に示すように、出力端子A1と、回転端子A5と、出力端子A6とを有している。
出力端子A1は、二次コイルAの一端に接続されている。
回転端子A5は、二次コイルAと接しており、回転させることによって、二次コイルAとの接点が移動可能となっている。
さらに、回転端子A5は、出力端子A6と接続されている。
Further, in the present embodiment, the secondary coil A has an output terminal A1, a rotation terminal A5, and an output terminal A6, as shown in FIG.
The output terminal A1 is connected to one end of the secondary coil A.
The rotation terminal A5 is in contact with the secondary coil A, and by rotating the rotation terminal A5, the contact point with the secondary coil A can be moved.
Further, the rotary terminal A5 is connected to the output terminal A6.
また、本実施形態では、二次コイルBが、図3に示すように、出力端子B1と、回転端子B5と、出力端子B6とを有している。
出力端子B1は、二次コイルBの一端に接続されている。
回転端子B5は、二次コイルBと接しており、回転させることによって、二次コイルBとの接点が移動可能となっている。
さらに、回転端子B5は、出力端子B6と接続されている。
Further, in the present embodiment, the secondary coil B has an output terminal B1, a rotation terminal B5, and an output terminal B6, as shown in FIG.
The output terminal B1 is connected to one end of the secondary coil B.
The rotation terminal B5 is in contact with the secondary coil B, and by rotating the rotation terminal B5, the contact point with the secondary coil B can be moved.
Further, the rotary terminal B5 is connected to the output terminal B6.
本実施形態の可変変圧器100においても、それぞれの二次コイルの出力を単独で使用するか、もしくは出力端子A6と出力端子B1を接続し、出力端子A1と出力端子B6による出力Vallは、広範囲の出力電圧が連続的に、二次コイルA側で大まかな電圧を設定し、二次コイルB側で微小な電圧を正確に設定することができる。
Also in the
以上、本発明の可変変圧器について、好適な実施形態を基に説明したが、本発明はこれに限定されない。
上述した説明では鉄心1の外形が,四角形が組み合わさった形状や8の字形状について説明したが、これに限定されない。
また、中心に一次コイル2が配され、その左右に各二次コイルが配された構成について説明したが、一次コイル2が第二コア部の位置に配され、二次コイルAが第一コア部の位置に配された構成であってもよい。
The variable transformer of the present invention has been described above based on a preferred embodiment, but the present invention is not limited thereto.
In the above description, the outer shape of the
Further, the configuration in which the
1 鉄心
11 第一コア部
12 第二コア部
13 第三コア部
14、15 空間
2 一次コイル
A、B 二次コイル
21、22 入力端子
A1、A2、A3、A6 出力端子
B1、B2、B6 出力端子
A4 スイッチング端子
B4 スイッチング端子
100 可変変圧器
1
Claims (5)
前記第一コア部の周囲に巻かれ、電源に接続される一次コイルと、
前記第二コア部の周囲に巻かれ、前記一次コイルから誘導される電圧を可変に出力可能な二次コイルAと、
前記第三コア部の周囲に巻かれ、前記一次コイルから誘導される電圧を可変に出力可能な二次コイルBと、を有し、
前記第三コア部における前記鉄心の断面積は、前記第二コア部における前記鉄心の断面積よりも小さいことを特徴とする可変変圧器。 An iron core having a first core portion and a second core portion and a third core portion facing the first core portion,
A primary coil wound around the first core and connected to a power supply,
A secondary coil A that is wound around the second core portion and can variably output the voltage induced from the primary coil.
It has a secondary coil B which is wound around the third core portion and can variably output a voltage induced from the primary coil.
A variable transformer characterized in that the cross-sectional area of the iron core in the third core portion is smaller than the cross-sectional area of the iron core in the second core portion.
前記出力端子B1は、前記二次コイルBの一端に接続され、
前記出力端子B2は、前記二次コイルBと接し、前記第三コア部の長手方向にスライドする請求項1に記載の可変変圧器。 The secondary coil B has an output terminal B1 and an output terminal B2.
The output terminal B1 is connected to one end of the secondary coil B and is connected to the secondary coil B.
The variable transformer according to claim 1, wherein the output terminal B2 is in contact with the secondary coil B and slides in the longitudinal direction of the third core portion.
前記出力端子A1は、前記二次コイルAの一端に接続され、
前記出力端子A2は、前記二次コイルAと接し、前記第二コア部の長手方向にスライドする請求項1または2に記載の可変変圧器。 The secondary coil A has an output terminal A1 and an output terminal A2.
The output terminal A1 is connected to one end of the secondary coil A.
The variable transformer according to claim 1 or 2, wherein the output terminal A2 is in contact with the secondary coil A and slides in the longitudinal direction of the second core portion.
When the cross-sectional area of the iron core in the third core portion is X [cm 2 ] and the cross-sectional area of the iron core in the second core portion is Y [cm 2 ], the relationship of X / Y ≦ 0.3 is satisfied. The variable transformer according to any one of claims 1 to 4.
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