JP4573446B2 - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロールの表面温度の均一化を図り各誘導コイルの電力制御を個別に行なえる構成とした誘導発熱ローラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導発熱ロール装置は、回転するロールの内部に、鉄心と、これに巻装された複数の誘導コイルとからなる誘導発熱機構を備えている。この構成の一例を図２０の断面図によって説明すると、１はロールで、架台２に対して軸受３によって回転可能に支持され、図示しない回転源によって回転駆動される。４はロール１の肉厚部分に形成されてあるジャケット室で、内部に気液二相の熱媒体が封入されてある。
【０００３】
ロール１の中空内部には、１２個の誘導コイル５とこれが巻装されている鉄心６とによって誘導発熱機構７が構成されている。８は各誘導コイル間に介在している磁性円板、９は誘導発熱機構７を支持する支持ロッドで、これは軸受１０を介してロール１に連なるジャーナル１１の内部に支持されている。５ａは誘導コイル５のリード線で、支持ロッド９内を通って外部に導出され、外部の交流電源に接続されている。
【０００４】
ところで誘導コイルの励磁に三相交流電源を利用することが行われている。これは、三相交流電源が電力会社から配電されており特別の施設を設けることなく利用できることに基づくものである。周知のように三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の相電圧の位相差は１２０度であるから、誘導コイルを３個用意し、そのそれぞれに前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相の相電圧を印加するとき、隣合う誘導コイルの間に対峠するロールの２個所において他の個所よりも表面温度が低くなることが知られている。
【０００５】
この温度低下を減少させるためには、隣合う誘導コイルに印加される電圧の位相差を小さくすればよいことが知られている。このような点に着目して、三相交流電圧をそのまま励磁電圧とし、たとえば１２個の誘導コイルをそれぞれデルタ結線（またはスター結線）された４個のグループに分ち、三相交流電圧により励磁される第１の誘導コイルに対して、三相交流電圧を１８０度移相した三相交流電圧により励磁される第２のグループの誘導コイルを相回転方向に沿って第１のグループの誘導コイルの間に配置し、さらに第１のグループの誘導コイルおよび第２のグループの誘導コイルの分電圧を合成した電圧を励磁電圧とする第３および第４のグループの誘導コイルを、第１のグループの誘導コイルおよび第２のグループの誘導コイルの間に配置した構成が、本発明者によってさきに提案されている（特願２０００−０５８１８２号（特開２００１−２５０６６９号公報））。
【０００６】
このような構成とすることにより、隣合う各誘導コイルに印加される励磁電圧の位相差は３０度となり、したがって多相変圧器を使用することなく、単に誘導コイル同志の接続のみによってロールの表面温度の均一化が図れるようになる。
【０００７】
しかしながら、上記構成によれば、第３および第４のグループの誘導コイルには、第１および第２のグループの誘導コイルの分電圧を合成して印加する必要があり、そのために第１および第２のグループの誘導コイルから中間タップを引出し、この中間タップ間に第３および第４のグループの誘導コイルを接続しなければならない。したがってその構成は煩雑となり、製作も容易ではない。
【０００８】
そこで、誘導コイルに中間タップを設けることなく誘導コイル同志の接続のみによって、位相差が３０度の励磁電圧の印加を可能にする誘導発熱ローラ装置が提案されている（特願２０００−３２０３１７号（特開２００２−０８３６７５号））。この例について、図２１の配線図、図２２のベクトル図により説明する。
【０００９】
図２１に示すように誘導コイル５を１２個用意し、これを４個のグループに分ける。第１のグループの３個の誘導コイルｌ、ｄ、ｈは、三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の相間にデルタ結線される。第２のグループの３個の誘導コイルａ、ｅ、ｉは、同じ三相交流電源の相間にスター結線される。第３のグループの３個の誘導コイルｂ、ｆ、ｊは、三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧を１８０度移相した三相交流電圧の相間にデルタ結線される。第４のグループの３個の誘導コイルｃ、ｇ、ｋは、同じく三相交流電源の電圧を１８０度移相した三相交流電圧の相間にスター結線される。
【００１０】
三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の各タップをｕ、ｖ、ｗとした場合、タップｕ、ｖ、ｗ間に第１のグループの誘導コイルをデルタ結線し、第２のグループの誘導コイルをスター結線する。次いで三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧を１８０度移相した電圧が与えられる三相交流電源の各タップをｘ、ｙ、ｚとした場合、タップｘ、ｙ、ｚ間に第３のグループの誘導コイルをデルタ結線し、また第４のグループの誘導コイルをスター結線する。Ｎ１、Ｎ２は各スター結線の中性点である。
【００１１】
このような接続関係においては、第１および第２のグループの各誘導コイルに印加される電圧の位相差はそれぞれ１２０度であるが、第１および第２のグループの各誘導コイルは共通のタップｕ、ｖ、ｗに接続されているので、誘導コイルｌ、ａに印加される電圧の位相差は３０度となる。以下同様に同じタップに接続されている第１及び第２のグループの誘導コイルに印加される電圧の位相差は３０度となる。第３および第４のグループの誘導コイルについても同じことが言える。各誘導コイルの印加電圧の位相差の関係を示したのが図２２の地形図（ベクトル図）である。
【００１２】
各誘導コイルをロール１の内部に軸方向に沿って配置し、三相交流電源によって励磁すれば、隣合う誘導コイルの励磁電圧の位相差はすべて３０度となる。これによって隣合う誘導コイルの間と向かいあうロール表面の温度低下は極力小さくなり、ロール表面の温度分布は均一化されるようになる。
【００１３】
図２０〜図２２の例では１２個の誘導コイルを用いているが、誘導コイルを６個とした場合にも、隣合う誘導コイルの励磁電圧の位相差を３０度とすることができる。図１８は配線図、図１９は図１８の例の地形図（ベクトル図）、図１７は誘導発熱ロール装置の断面図である。
【００１４】
次に、図１７〜図１９に示された例について説明する。この例においては、図２１の配線図において三相交流電源にスタ−結線されている誘導コイルｉ、三相交流電源にデルタ結線されている誘導コイルｌ、ｈを除去する。また、１８０度移相した三相交流電源にスタ−結線されている誘導コイルｇ、ｋを除去する。更に、１８０度移相した三相交流電源にデルタ結線されている誘導コイルｊを除去する。すなわち、１２個の誘導コイルから６個の誘導コイルを除去して、誘導コイルの個数を６個としている。
【００１５】
図１９のベクトル図を参照すると、図１８のような構成においても、隣接位置に配置された誘導コイルに印加される電圧の位相差は３０度となっている。すなわち、隣接位置に配置された誘導コイル（ａ、ｂ）、（ｂ、ｃ）、（ｃ、ｄ）、（ｄ、ｅ）、（ｅ、ｆ）に印加される電圧の位相差は、３０度である。
【００１６】
この場合の誘導コイルの配置は、図１７に示されているように、ロ−ル１の中空内部に長手方向に６個の誘導コイル５を鉄心６に巻装する。このように、６個の誘導コイルを用いる場合においても隣合う誘導コイルの励磁電圧の位相差を３０度とすることができるので、多相変圧器を使用する必要なく、ロールの表面温度の均一化を図ることができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前記図１７〜図２２の例では、多相変圧器を用いずに三相交流電源に直接各誘導コイルを接続しており、スタ−結線された誘導コイルの中性点Ｎ１、Ｎ２はロ−ル１の中空内部に形成されることになる。このため、図２１の例では、スタ−結線されている誘導コイルａ、ｅ、ｉの電流は互いに影響を及ぼすので、例えば誘導コイルａのみを独立して電力制御を行なうことはできなかった。このように、図１７〜図２２の例では、複数の誘導コイルを個別に電力制御することができないという問題があった。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ロ−ルの表面温度の均一化を図ると共に、各誘導コイルの電力制御を個別に行なうことができる誘導発熱ローラ装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転する中空のロールと、前記ロールの中空内に、前記ロールの軸方向に沿って順次並んで配置された６ｘ個（ｘは１以上の整数）の誘導コイルとを有し、前記各誘導コイルに三相交流電源からの交流電圧を印加することにより前記ロールを誘導発熱してなる誘導発熱ローラ装置であって、鉄心に巻回した複数の巻線の端末を共通接続するとともに、各巻線それぞれの他端を前記三相交流電源の各相のそれぞれに接続する中性点変圧器を設け、前記三相交流電源の各相間の電圧を印加する誘導コイルと前記中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加する誘導コイルとを電圧位相差３０度で順次並べて配置したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の特徴によれば、三相交流電源の各相間の電圧を印加する誘導コイルと中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルを電圧位相差３０度で順次並べて配置するに際し、三相交流電源の各相を鉄心入り巻線を介して中性点を形成し（中性点変圧器）、中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルとして、この中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加するので、その各巻線の誘起電圧を各相間の電圧と等しくすることが簡単にでき（請求項２）、この場合、複数の誘導コイルの巻数を同じにしたときでも、各誘導コイルに流れる電流を同一にできるので、ロ−ル表面の温度分布を均一にすることができる。また、各誘導コイルの電力制御を電流制御手段により個別に行なうことができる（請求項５）。このように、各誘導コイルを個別に電力制御すれば、例えば熱放散が大きい−ル端部の発熱量を大きくする等の温度制御が可能となり、隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差が３０度であることと相俟って、ロ−ルの表面温度の均一化を図ることができる。
【００２１】
また、中性点変圧器として、千鳥形結線三相変圧器を用いる（請求項４）と、千鳥形結線の変圧器は、不平衡負荷であっても相電圧の不平衡が生じないという特性をもっている。このため、複数の誘導コイルを個別に電力制御することにより、三相電源からみて不平衡負荷となった場合でも千鳥形結線の変圧器を用いれば相電圧の不平衡が生じないという利点がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明において使用する中性点変圧器について、図１５および図１６を参照して説明する。図１５において、１２は中性点変圧器である。中性点変圧器１２は、鉄心に３個の巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを施し、各の端末を共通接続Ｎする（いわゆるスタ−結線する）とともに、各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの他端を三相交流電源の各相Ｅｕ（Ｕ）、Ｅｖ（Ｖ）、Ｅｗ（Ｗ）のそれぞれに接続して構成（いわゆるスタ−結線された構成）されている。なお、Ｕ、Ｖ、Ｗは三相電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに接続される端子、Ｎは中性点である。
【００２３】
そして、誘導コイルＰを端子Ｕ−Ｎ間に、Ｑを端子Ｖ−Ｎ間に、Ｒを端子Ｗ−Ｎ間に接続する、つまり誘導コイルＰ、Ｑ、Ｒを各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃと並列に接続すると、誘導コイルＰ、Ｑ、Ｒには各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃによって誘起される電圧が印加されることとなる。この場合、例えば誘導コイルＰの電流は他の誘導コイルＱ、Ｒには影響を及ぼさない。同様に、誘導コイルＱ、Ｒについてもそれぞれ他の誘導コイルには影響を及ぼさない。このため、誘導コイルＰ、Ｑ、Ｒはそれぞれ個別に電力制御することができる。
【００２４】
ところで、三相交流電源Ｅｕ−Ｅｖ間の電圧（相間電圧）をＥｕｖ、Ｅｖ−Ｅｗ間の電圧（相間電圧）をＥｖｗ、Ｅｗ−Ｅｕ間の電圧（相間電圧）をＥｗｕとする。また、端子Ｕ−Ｎ間の電圧（巻線Ｔａの巻線間電圧）をＥａ、端子Ｖ−Ｎ間の電圧（巻線Ｔｂの巻線間電圧）をＥｂ、端子Ｗ−Ｎ間の電圧（巻線Ｔｃの巻線間電圧）をＥｃとすると、図１６に示すように、巻線Ｔａの巻線間電圧Ｅａは相間電圧Ｅｕｖと位相差が３０度であり、かつ、Ｅａ＝（１／√３）・Ｅｕｖ、である。同様に、巻線Ｔｂの巻線間電圧Ｅｂは相間電圧Ｅｖｗと位相差が３０度で、Ｅｂ＝（１／√３）・Ｅｖｗ、巻線Ｔｃの巻線間電圧Ｅｃは相間電圧Ｅｗｕと位相差が３０度で、Ｅｃ＝（１／√３）・Ｅｗｕ、である。なお、このような中性点変圧器は、励磁電流分のみを考慮した自己容量が小さな構成でよいので、通常の変圧器を用いる場合に比し、コストを低減できる。
【００２５】
本発明は、このように相間電圧と中性点変圧器１２の巻線間電圧との間に３０度の位相差を発生することを利用するものである。以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００２６】
図１および図２は本発明の基本的実施形態を示す配線図で、図１７に示す誘導発熱ロールと同様に、６個の誘導コイルを相回転方向に沿って並べた配線図である。なお、図１はロール内に誘導コイルを配列した状態での配線、図２は三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。次に、図１、図２に示す実施形態について説明する。
【００２７】
１２は前述の中性点変圧器で、巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの一端の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれ三相交流電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに接続され、巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの他端は共通に接続され、いわゆるスタ−結線されており、巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの一端から出力端子ｕ、ｖ、ｗと共通に接続した中性点端子Ｎが引き出されている。そして、誘導発熱ロール内に配列した６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ（ａ〜ｆは、配列順を示す。）について、図１および図２に示すように、誘導コイルａを中性点端子Ｎと出力端子ｕに、誘導コイルｂを三相交流電源ＥｕとＥｗに、誘導コイルｃを中性点端子Ｎと出力端子ｗに、誘導コイルｄを三相交流電源ＥｖとＥｗに、誘導コイルｅを出力端子ｖと中性点端子Ｎに、誘導コイルｆを三相交流電源ＥｕとＥｖにそれぞれ隣接に誘導コイルに印加する電圧の位相差が３０度となるように接続されている。なお、ｕａ，ｎａは誘導コイルａ、ｕｂ，ｗｂは誘導コイルｂ、ｎｃ，ｗｃは誘導コイルｃ、ｖｃ，ｗｄは誘導コイルｄ、ｖｅ，ｎｅは誘導コイルｅ、ｖｆ，ｕｆは誘導コイルｆの入力端子である。
【００２８】
このように、中性点変圧器１２を用い、中性点変圧器１２の各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃで誘起される電圧を誘導コイルａ、ｃ、ｅに印加するので、誘導コイルａ、ｃ、ｅに流入する電流を、サイリスタのような電子的スイッチング素子、可飽和リアクトル、電磁接触器のような電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓａ、Ｓｃ、Ｓｅを誘導コイルａ、ｃ、ｅの配線に挿入することができる。また、同様に、三相交流電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの相間電圧を印加する誘導コイルｂ，ｄ，ｆにおいても、電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓｂ、Ｓｄ、Ｓｆを誘導コイルｂ、ｄ、ｆの配線に挿入することができる。この電流制御素子の挿入により、各誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに流入する電流を個別に制御することができ、これにより各誘導コイルの電力制御を他の誘導コイルに影響を与えることなく個別に行なうことができる。
【００２９】
図３および図４は、本発明の第２の実施形態を示す配線図で、図２０に示す誘導発熱ロールと同様に、１２個の誘導コイルを相回転方向に沿って並べた配線図である。なお、図３はロール内に誘導コイルを配列した状態での配線、図４は三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。誘導発熱ロール内に配列した１２個の誘導コイルａ〜ｌ（ａ〜ｌは、配列順を示す。）のうち、誘導コイルａ〜ｆおよび誘導コイルｇ〜ｌは図１および図２に示す基本的実施形態の配線と同様に配線され、誘導コイルｇ〜ｌに印加する電圧の極性は、誘導コイルａ〜ｆに印加する電圧の極性と反転している。このように配線しても、それぞれ隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差を３０度とすることができる。なお、ｎｇ，ｕｇは誘導コイルｇ、ｅｈ，ｕｈは誘導コイルｈ、ｗｉ，ｎｉは誘導コイルｉ、ｗｊ，ｖｊは誘導コイルｊ、ｎｋ，ｖｋは誘導コイルｋ、ｕｌ，ｖｌは誘導コイルｌの入力端子である。
【００３０】
このように構成しても図１および図２に示す基本的実施形態と同様に、誘導コイルａ、ｃ、ｅ、ｉ、ｇ、ｋに流入する電流を、サイリスタのような電子的スイッチング素子、可飽和リアクトル、電磁接触器のような電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓａ、Ｓｃ、Ｓｅ、Ｓｇ、Ｓｉ、Ｓｋを誘導コイルａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋの配線に挿入することができる。また、同様に、三相交流電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの相間電圧を印加する誘導コイルｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌにおいても、電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓｂ、Ｓｄ、Ｓｆ、Ｓｈ、Ｓｊ、Ｓｌを誘導コイルｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌの配線に挿入することができる。この電流制御素子の挿入により、各誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ，ｉ，ｊ、ｋ、ｌに流入する電流を個別に制御することができ、これにより各誘導コイルの電力制御を他の誘導コイルに影響を与えることなく個別に行なうことができる。
【００３１】
ところで、図１〜図４に示す配線図において、中性点変圧器１２の巻線に誘起する電圧を印加するたとえば誘導コイルａの巻数をｎｘ、三相交流電源の相間の電圧を印加するたとえば誘導コイルｂの巻数をｎｙとする。また、誘導コイルａの電流をＩａ、誘導コイルｂの電流をＩｕとする。誘導コイルｂに印加される電圧をＥとすると、誘導コイルａに印加される電圧は、前記図１３のベクトル図で説明したように（１／√３）・Ｅとなる。
【００３２】
誘導コイルａのインピ−ダンスをＲａ、誘導コイルｂのインピ−ダンスをＲｂとすると、Ｉｕ＝Ｅ／Ｒａ、Ｉａ＝（１／√３・Ｒｂ）Ｅとなる。誘導コイルａ、ｂの巻数を等しくして、Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒとすると、Ｉａ＝（１／√３）・Ｉｕとなる。このように、各誘導コイルの巻数を等しくした場合には、各誘導コイルに流れる電流が相違することとなるため、この場合には、ロ−ル表面の発熱量が変動することになる。この変動をなくすためには、各誘導コイルa、ｂの巻数を変える必要がある。しかし、各誘導コイルa、bの巻数を変えるということは、その分誘導コイルの製造が複雑になる。
【００３３】
図５は、中性点変圧器の巻線で誘起する電圧と三相交流電源の相間の電圧を等しくすることのできる配線図である。中性点変圧器１２aは、鉄心に巻回した３個の巻線の端末を共通接続するとともに、各巻線のそれぞれの途中から三相交流電源の各相Ｅのそれぞれに接続する端子ｕ、ｖ，ｗを引き出し、各巻線の端部から誘導コイルに接続する端子Ｕ、Ｖ、Ｗと中性点端子を引き出した、いわゆるスター結線をした三相単巻変圧器で構成されており、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗには、入力電圧の√３倍となる電圧を得る構成としている。
【００３４】
図５に示す配線図は、この中性点変圧器１２aを図３に示す配線図における中性点変圧器１２に適用したもので、中性点変圧器１２ａの各巻線で誘起される電圧を印加する誘導コイルａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋには中性点端子Ｎと各相の間に発生する電圧の√３倍の電圧が印加される。この電圧の印加により各誘導コイルの巻数を等しくすることができる。つまり、たとえば誘導コイルａ、ｂの巻数ｎｘ、ｎｙを等しくすると、誘導コイルａに流れる電流Ｉａと、誘導コイルｂに流れる電流Ｉｕは等しくなる。他の誘導コイルｃ〜ｌについても、それぞれの巻数を等しくすると、各誘導コイルに流れる電流は等しくなる。したがって、電源として中性点変圧器を用いた場合でも誘導コイルの製造が簡略になり、ロ−ルの表面温度を均一にすることができる。勿論、図１に示す配線図においても中性点変圧器１２として、このスター結線をした三相端巻変圧器１２ａを用いることはできる。
【００３５】
図６および図７は、本発明の他の実施形態を示す配線図で、図１７に示す誘導発熱ロールと同様に、６個の誘導コイルを相回転方向に沿って並べた配線図で、図６はロール内に誘導コイルを配列した状態での配線、図７は三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。図６および図７において、１３は中性点変圧器である。中性点変圧器１３は、鉄心に６個の巻線Ｔｄ、Ｔｅ、Ｔｆ、Ｔｇ、Ｔｈ、Ｔｉが施され、巻線Ｔｄと巻線Ｔｉは互いに極性を反転して直列に接続され、その一端（巻線Ｔｄ側、端子Ｕ）は三相電源のＥｕ相に、巻線Ｔｅと巻線Ｔｆは互いに極性を反転して直列に接続され、その一端（巻線Ｔｆ側、端子Ｖ）は三相電源のＥｖ相に、巻線Ｔｈと巻線Ｔｇは互いに極性を反転して直列に接続され、その一端（巻線Ｔｈ側、端子Ｗ）は三相電源のＥｗ相にそれぞれ接続され，直列に接続した巻線の他端は共通に接続されている。つまり、スター結線をした千鳥形結線三相変圧器であり、共通に接続した中性点Ｎと、各端子Ｕ、Ｖ、Ｗが引き出されている。そして、６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは図１および図２に示す配線図と同様に、電流制御素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆを介して接続されている。
【００３６】
６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに印加する電圧は、図８に示すベクトル図で明らかなように、中性点ＮとＵ間の電圧Ｅａ、中性点ＮとＶ間の電圧Ｅｂ、中性点ＮとＷ間の電圧Ｅｃとし、ＥｕとＥｖの相間の電圧Ｅｕｖ、ＥｖとＥｗの相間の電圧Ｅｖｗ、ＥｗとＥｕの相間の電圧Ｅｗｕとすると、ＥａとＥｕｖ、ＥｂとＥｖｗ、ＥｃとＥｗｕとはそれぞれ３０度の位相差が発生する。したがって、６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに図１および図２に示す配線図と同様に印加すると、それぞれ隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差を３０度とすることができる。この場合においても電圧の大きさは、例えばＥａ＝（１／√３）Ｅｕｖである。
【００３７】
このようなスター結線をした千鳥形結線三相変圧器では、不平衡負荷であっても相電圧の不平衡が生じないという特性をもっている。このため、複数の誘導コイルを個別に電力制御することにより、三相交流電源からみて不平衡負荷となった場合でもこの変圧器を用いれば相電圧の不平衡が生じないという利点がある。
【００３８】
図９は、スター結線をした千鳥形結線三相変圧器で中性点端子Ｎと各相の間に発生する電圧を各相間の電圧に対して√３倍の電圧を得るようにした各巻線の結線図であり、図１０はその千鳥形結線三相変圧器のベクトル図である。図９の配線図に示す巻線ＴＡは図７に示す巻線Ｔｄに、巻線ＴＩは図７に示す巻線Ｔｉに、巻線ＴＤは図７に示す巻線Ｔｆに、巻線ＴＣは図７に示す巻線Ｔｌに、巻線ＴＧは図７に示す巻線Ｔｈに、巻線ＴＦは図７に示す巻線Ｔｇにそれぞれ対応し、巻線ＴＩ、巻線ＴＣ、巻線ＴＦの末端は共通に接続され中性点Ｎを形成している。
【００３９】
このスター結線をした千鳥形結線三相変圧器１３ａでは、巻線ＴＢ、巻線ＴＥ、巻線ＴＨが付加され、巻線ＴＢの一端は巻線ＴＩの中間部ｕ０に接続され、他端は出力端子ｕに接続されている。巻線ＴＥの一端は巻線ＴＣの中間部ｖ０に接続され、他端は出力端子ｖに接続されている。巻線ＴＨの一端は巻線ＴＦの中間部ｗ０に接続され、他端は出力端子ｗに接続されている。そして、出力端子ｕ−ｖ間の電圧をＶｕｖ、出力端子ｖ−ｗ間の電圧をＶｖｗ、出力端子ｗ−ｕ間の電圧をＶｗｕとして、Ｖｕｖ＝Ｖｖｗ＝Ｖｗｕ＝Ｅ、とする。
【００４０】
出力端子Ｕ−Ｎ間に得られる出力電圧をＶ（ＵＮ）、出力端子Ｖ−Ｎ間に得られる出力電圧をＶ（ＶＮ）、出力端子Ｗ−Ｎ間に得られる出力電圧をＶ（ＷＮ）、Ｖ（ＵＶ）＝Ｖ（ＶＷ）＝Ｖ（ＷＵ）＝Ｅ、とする。このように、入力電圧と出力電圧をＥとなるように等しくするには、この千鳥形結線三相変圧器１３ａの巻数と磁束の発生方向を適宜設定する。例えば、図９において、巻線ＴＡの巻数をＮｘ、磁束φｘを矢視方向に発生させるものとする。また、巻線ＴＩの全体の巻数をＮｙ、磁束φｙを矢視方向に発生させ、ａ−ｕ０間の巻数をＮｂ、磁束φｂを矢視方向に発生させるものとする。
【００４１】
次に、巻線ＴＢの巻数をＮａ、磁束φａを矢視方向に発生させるものとする。また、巻線Ｔｃのｂ−ｖ０間の巻数をＮｃ、磁束φｃを矢視方向に発生させるものとする。更に、巻線ＴＥの巻数をＮｄ、磁束φｄを矢視方向に発生させるものとする。この場合に、入力端子ｕ−ｖ間の巻数はＮａ＋Ｎｂ＋Ｎｃ＋Ｎｄ、出力端子Ｕ−Ｎ間の巻数はＮｘ＋Ｎｙ、となる。したがって、（Ｎａ＋Ｎｂ＋Ｎｃ＋Ｎｄ）＝（Ｎｘ＋Ｎｙ）、となるように巻数を選定して、図示のように磁束φの発生方向を規定する。そして、磁束の強さを（φｘ＋φｙ）＝（φａ＋φｂ＋φｃ＋φｄ）に設定することにより、入力電圧と出力電圧を等しくすることができる。
【００４２】
図９において、巻線ＴＣのｖ0端子、巻線ＴＦのｗ0端子、巻線ＴＩのｕ0端子は、入力電圧Ｅの（１／３）の電圧を発生する端子である。また、巻線ＴＣのＶ0端子、巻線ＴＦのＷ0端子、巻線ＴＩのＵ0端子は、入力電圧Ｅの（１／√３）の電圧、すなわち、前記ｖ0端子、ｗ0端子、ｕ0端子から発生する電圧の√３倍の電圧を発生する端子である。次に、この点について説明する。
【００４３】
図１０のベクトル図において、例えば入力端子ｕ−ｖ間の入力電圧はＥである。ここに、Ｅ＝ｕ−ｖ＝（ｕ−ｕ0）＋（ｕ0−ｕｘ）＋（ｕｘ−ｖ）である。また、二等辺三角形の性質からｕ0−Ｎ＝ｕ−ｕ0＝ｕ0−ｕｘ、である。更に、三角形ｕ0−ｕｗ−ｕｘと三角形ｕ0−ｖ0−ｖは相似形で、かつｕ0−ｕｗ＝ｖ0−ｕｗであるから、ｕ0−ｕｘ＝ｕｘ−ｖ、となる。
【００４４】
すなわち、Ｖ（ｕ0−Ｎ）＝Ｅ・（１／３）となる。同様にして、Ｖ（ｕ0−Ｎ）＝Ｖ（ｖ0−Ｎ）＝Ｖ（ｗ0−Ｎ）＝Ｅ・（１／３）、が得られる。また、Ｖ（ｕ−ｕ0）＝Ｖ（ｖ−ｖ0）＝Ｖ（ｗ−ｗ0）＝Ｅ・（１／３）、となる。
【００４５】
次に、図１０においてＵ0からＵ−Ｎに引いた垂線とＵ−Ｎとの交点をｕｙとする。このときに、Ｕ−ｕｙ＝Ｙ、Ｎ−ｕｙ＝Ｘ、とすると、Ｘ＝Ｙ＝Ｅ・（１／２）、である。また、（Ｎ−ｕｙ／Ｕ0−Ｎ）＝ｃｏｓ３０°＝（√３／２）、が成立する。これより、Ｕ0−Ｎ＝（２／√３）・Ｎ−ｕｙ＝Ｅ・（１／√３）、したがって、Ｖ（Ｕ0−Ｎ）＝Ｅ・（１／√３）、となる。前記のように、Ｖ（ｕ−ｕ0）＝Ｅ・（１／３）、であるから、図１０の巻線ＴＩにおいて、Ｕ0−Ｎ端子の出力電圧は、端子ｕ0−Ｎの電圧の√３倍となる。
【００４６】
同様にして、端子Ｖ0−Ｎ間の出力電圧Ｖ（Ｖ0−Ｎ）、端子Ｗ0−Ｎ間の出力電圧Ｖ（Ｗ0−Ｎ）もＥ・（１／√３）、となる。更に、図１１を参照して、Ｕ0−Ｎ＝Ｕ−Ｕ0、Ｖ0−Ｎ＝Ｖ−Ｖ0、Ｗ0−Ｎ＝Ｗ−Ｗ0、であるから、Ｖ（Ｕ−Ｕ0）＝Ｖ（Ｖ−Ｖ0）＝Ｖ（Ｗ−Ｗ0）＝Ｅ・（１／√３）、となる。また、Ｖ（Ｕ−Ｎ）＝Ｖ（Ｖ−Ｎ）＝Ｖ（Ｗ−Ｎ）＝Ｅ、である。
【００４７】
このように、スター結線をした千鳥形結線三相変圧器を用いる場合にも、√３倍電圧の端子を設けることにより、各誘導コイルの巻数を等しくしたときに、各誘導コイルに流れる電流を等しくすることができ、ロ−ル表面温度の分布を均一にすることができる。
【００４８】
図１１は、一部の誘導コイルを三相交流電源に接続する例を示す構成図である。図１１において、５は誘導コイル、１２は中性点変圧器、１４ａ〜１４ｌは電流制御素子、２０は三相交流電源である。誘導コイル５は１２個配置されるが、第１のグル−プと第２のグル−プに６個づつ分割する。第１のグル−プの誘導コイル５１〜５６は三相交流電源に接続する。また、第２のグル−プの誘導コイル６１〜６６は中性点変圧器１２に接続する。第１のグル−プの誘導コイル５１〜５６の中で、誘導コイル５２にはＶ相の電圧を逆相にして印加し、誘導コイル５４にはＵ相の電圧を逆相にして印加する。また、誘導コイル５６にはＷ相の電圧を逆相にして印加する。
【００４９】
図１３は、三相交流電源の一相の電圧を逆相とする例のベクトル図、図１４は図１２のベクトル図が形成される誘導コイルの接続例を示す回路図である。図１３においては、Ｗ相の電圧位相を１８０度移相した例を示している。この場合には、三相交流電源のＵ相−Ｘ端子間に接続される誘導コイルと、電圧位相を１８０度移相した三相交流電源のＷ相−Ｚ端子間に接続される誘導コイルＢの位相差は６０度となる。また、三相交流電源のＶ相−Ｙ端子間に接続される誘導コイルと、電圧位相を１８０度移相した三相交流電源のＷ相−Ｚ端子間に接続される誘導コイルＢの位相差も６０度となる。
【００５０】
図１４において、誘導コイルＡ、Ｂ、Ｃを三相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続する。誘導コイルＡ、誘導コイルＣは、それぞれ端子Ａａ−Ａｂ間、および端子Ｃａ−Ｃｂ間に順方向に接続される。誘導コイルＢは端子Ｂａ−Ｂｂ間に逆方向に接続して、印加する電圧位相を１８０度移相している。
【００５１】
図１１の例では、誘導コイル５２に印加される電圧は、誘導コイル５１に印加される電圧とは６０度の位相差がある。また、誘導コイル５４に印加される電圧は、誘導コイル５３に印加される電圧とは６０度の位相差がある。さらに、誘導コイル５６に印加される電圧は、誘導コイル５５に印加される電圧とは６０度の位相差がある。
【００５２】
第２のグル−プの誘導コイル６１〜６６は、中性点変圧器１２に接続されているので、前記のように三相交流電源の電圧とは３０度の位相差のある電圧が印加される。例えば、誘導コイル６１に印加される電圧は、Ｕ相の電源に接続される誘導コイル５１の電圧とは３０度の位相差がある。
【００５３】
図１２は、図１１の例において、各誘導コイルに印加される電圧の電圧位相を示すベクトル図である。各誘導コイル５１〜６６には、図示のようなベクトルの電圧が印加される。すなわち、隣接して配置される各誘導コイルには、均等に３０度の位相差の電圧が印加されるので、ロ−ル表面の温度分布を均一にすることができる。また、中性点変圧器１２は第２のグル−プの誘導コイル６１〜６６にのみ接続されている。このように、中性点変圧器１２はすべての誘導コイルには接続されていないので、中性点変圧器１２の容量を低減することができる。
【００５４】
以上の例では、誘導コイルの個数を６個または１２個としているが、本発明は、一般に６ｘ個（ｘは１以上の整数）の誘導コイルを使用することができる。このように、６ｘ個の誘導コイルを使用する場合には、三相交流電源からの入力電流をバランスさせることができるという利点がある。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、三相交流電源の各相間の電圧を印加する誘導コイルと中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルを電圧位相差３０度で順次並べて配置するに際し、三相交流電源の各相を鉄心入り巻線を介して中性点を形成し（中性点変圧器）、中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルとして、この中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加するので、その各巻線の誘起電圧を各相間の電圧と等しくすることが簡単にでき（請求項２）、この場合、複数の誘導コイルの巻数を同じにしたときでも、各誘導コイルに流れる電流を同一にできるので、ロ−ル表面の温度分布を均一にすることができる。また、各誘導コイルの電力制御を電流制御手段により個別に行なうことができる（請求項５）。このように、各誘導コイルを個別に電力制御すれば、例えば熱放散が大きい−ル端部の発熱量を大きくする等の温度制御が可能となり、隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差が３０度であることと相俟って、ロ−ルの表面温度の均一化を図ることができる。
【００５６】
また、中性点変圧器として、千鳥形結線三相変圧器を用いる（請求項４）と、千鳥形結線の変圧器は、不平衡負荷であっても相電圧の不平衡が生じないという特性をもっている。このため、複数の誘導コイルを個別に電力制御することにより、三相電源からみて不平衡負荷となった場合でも千鳥形結線の変圧器を用いれば相電圧の不平衡が生じないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図２】図１に示す実施形態における三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図４】図３に示す実施形態における三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。
【図５】本発明の第３の実施形態（単巻変圧器）おけるロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図６】本発明の第４の実施形態（千鳥結線変圧器）ロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図７】図６に示す実施形態における三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。
【図８】図６の配線図におけるベクトル図である。
【図９】本発明の第５の実施形態（千鳥結線変圧器）を示す結線図である。
【図１０】図９に示す変圧器の出力ベクトル図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態を示すブロック回路図である。
【図１２】図１１のベクトル図である。
【図１３】図１１の説明用のベクトル図である。
【図１４】図１１の誘導コイルの接続説明図である。
【図１５】中性点変圧器の説明図である。
【図１６】中性点変圧器のベクトル図である。
【図１７】誘導コイル６個を配列した誘導発熱ロール装置の断面図である。
【図１８】図１７の誘導コイルを分離して配置した従来の配線図である。
【図１９】図１８の地形図（ベクトル図）である。
【図２０】誘導コイル１２個を配列した誘導発熱ロール装置の断面図である。
【図２１】図２０の誘導コイルを分離して配置した従来の配線図である。
【図２２】図２０の地形図（ベクトル図）である。
【符号の説明】
１ ロール
５ 誘導コイル
７ 誘導発熱機構
１２ 中性点変圧器
１３ 千鳥形結線の変圧器
１４ 電流制御素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロールの表面温度の均一化を図り各誘導コイルの電力制御を個別に行なえる構成とした誘導発熱ローラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導発熱ロール装置は、回転するロールの内部に、鉄心と、これに巻装された複数の誘導コイルとからなる誘導発熱機構を備えている。この構成の一例を図２０の断面図によって説明すると、１はロールで、架台２に対して軸受３によって回転可能に支持され、図示しない回転源によって回転駆動される。４はロール１の肉厚部分に形成されてあるジャケット室で、内部に気液二相の熱媒体が封入されてある。
【０００３】
ロール１の中空内部には、１２個の誘導コイル５とこれが巻装されている鉄心６とによって誘導発熱機構７が構成されている。８は各誘導コイル間に介在している磁性円板、９は誘導発熱機構７を支持する支持ロッドで、これは軸受１０を介してロール１に連なるジャーナル１１の内部に支持されている。５ａは誘導コイル５のリード線で、支持ロッド９内を通って外部に導出され、外部の交流電源に接続されている。
【０００４】
ところで誘導コイルの励磁に三相交流電源を利用することが行われている。これは、三相交流電源が電力会社から配電されており特別の施設を設けることなく利用できることに基づくものである。周知のように三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の相電圧の位相差は１２０度であるから、誘導コイルを３個用意し、そのそれぞれに前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相の相電圧を印加するとき、隣合う誘導コイルの間に対峠するロールの２個所において他の個所よりも表面温度が低くなることが知られている。
【０００５】
この温度低下を減少させるためには、隣合う誘導コイルに印加される電圧の位相差を小さくすればよいことが知られている。このような点に着目して、三相交流電圧をそのまま励磁電圧とし、たとえば１２個の誘導コイルをそれぞれデルタ結線（またはスター結線）された４個のグループに分ち、三相交流電圧により励磁される第１の誘導コイルに対して、三相交流電圧を１８０度移相した三相交流電圧により励磁される第２のグループの誘導コイルを相回転方向に沿って第１のグループの誘導コイルの間に配置し、さらに第１のグループの誘導コイルおよび第２のグループの誘導コイルの分電圧を合成した電圧を励磁電圧とする第３および第４のグループの誘導コイルを、第１のグループの誘導コイルおよび第２のグループの誘導コイルの間に配置した構成が、本発明者によってさきに提案されている（特願２０００−０５８１８２号（特開２００１−２５０６６９号公報））。
【０００６】
このような構成とすることにより、隣合う各誘導コイルに印加される励磁電圧の位相差は３０度となり、したがって多相変圧器を使用することなく、単に誘導コイル同志の接続のみによってロールの表面温度の均一化が図れるようになる。
【０００７】
しかしながら、上記構成によれば、第３および第４のグループの誘導コイルには、第１および第２のグループの誘導コイルの分電圧を合成して印加する必要があり、そのために第１および第２のグループの誘導コイルから中間タップを引出し、この中間タップ間に第３および第４のグループの誘導コイルを接続しなければならない。したがってその構成は煩雑となり、製作も容易ではない。
【０００８】
そこで、誘導コイルに中間タップを設けることなく誘導コイル同志の接続のみによって、位相差が３０度の励磁電圧の印加を可能にする誘導発熱ローラ装置が提案されている（特願２０００−３２０３１７号（特開２００２−０８３６７５号））。この例について、図２１の配線図、図２２のベクトル図により説明する。
【０００９】
図２１に示すように誘導コイル５を１２個用意し、これを４個のグループに分ける。第１のグループの３個の誘導コイルｌ、ｄ、ｈは、三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の相間にデルタ結線される。第２のグループの３個の誘導コイルａ、ｅ、ｉは、同じ三相交流電源の相間にスター結線される。第３のグループの３個の誘導コイルｂ、ｆ、ｊは、三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧を１８０度移相した三相交流電圧の相間にデルタ結線される。第４のグループの３個の誘導コイルｃ、ｇ、ｋは、同じく三相交流電源の電圧を１８０度移相した三相交流電圧の相間にスター結線される。
【００１０】
三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の各タップをｕ、ｖ、ｗとした場合、タップｕ、ｖ、ｗ間に第１のグループの誘導コイルをデルタ結線し、第２のグループの誘導コイルをスター結線する。次いで三相交流電源のＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧を１８０度移相した電圧が与えられる三相交流電源の各タップをｘ、ｙ、ｚとした場合、タップｘ、ｙ、ｚ間に第３のグループの誘導コイルをデルタ結線し、また第４のグループの誘導コイルをスター結線する。Ｎ１、Ｎ２は各スター結線の中性点である。
【００１１】
このような接続関係においては、第１および第２のグループの各誘導コイルに印加される電圧の位相差はそれぞれ１２０度であるが、第１および第２のグループの各誘導コイルは共通のタップｕ、ｖ、ｗに接続されているので、誘導コイルｌ、ａに印加される電圧の位相差は３０度となる。以下同様に同じタップに接続されている第１及び第２のグループの誘導コイルに印加される電圧の位相差は３０度となる。第３および第４のグループの誘導コイルについても同じことが言える。各誘導コイルの印加電圧の位相差の関係を示したのが図２２の地形図（ベクトル図）である。
【００１２】
各誘導コイルをロール１の内部に軸方向に沿って配置し、三相交流電源によって励磁すれば、隣合う誘導コイルの励磁電圧の位相差はすべて３０度となる。これによって隣合う誘導コイルの間と向かいあうロール表面の温度低下は極力小さくなり、ロール表面の温度分布は均一化されるようになる。
【００１３】
図２０〜図２２の例では１２個の誘導コイルを用いているが、誘導コイルを６個とした場合にも、隣合う誘導コイルの励磁電圧の位相差を３０度とすることができる。図１８は配線図、図１９は図１８の例の地形図（ベクトル図）、図１７は誘導発熱ロール装置の断面図である。
【００１４】
次に、図１７〜図１９に示された例について説明する。この例においては、図２１の配線図において三相交流電源にスタ−結線されている誘導コイルｉ、三相交流電源にデルタ結線されている誘導コイルｌ、ｈを除去する。また、１８０度移相した三相交流電源にスタ−結線されている誘導コイルｇ、ｋを除去する。更に、１８０度移相した三相交流電源にデルタ結線されている誘導コイルｊを除去する。すなわち、１２個の誘導コイルから６個の誘導コイルを除去して、誘導コイルの個数を６個としている。
【００１５】
図１９のベクトル図を参照すると、図１８のような構成においても、隣接位置に配置された誘導コイルに印加される電圧の位相差は３０度となっている。すなわち、隣接位置に配置された誘導コイル（ａ、ｂ）、（ｂ、ｃ）、（ｃ、ｄ）、（ｄ、ｅ）、（ｅ、ｆ）に印加される電圧の位相差は、３０度である。
【００１６】
この場合の誘導コイルの配置は、図１７に示されているように、ロ−ル１の中空内部に長手方向に６個の誘導コイル５を鉄心６に巻装する。このように、６個の誘導コイルを用いる場合においても隣合う誘導コイルの励磁電圧の位相差を３０度とすることができるので、多相変圧器を使用する必要なく、ロールの表面温度の均一化を図ることができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前記図１７〜図２２の例では、多相変圧器を用いずに三相交流電源に直接各誘導コイルを接続しており、スタ−結線された誘導コイルの中性点Ｎ１、Ｎ２はロ−ル１の中空内部に形成されることになる。このため、図２１の例では、スタ−結線されている誘導コイルａ、ｅ、ｉの電流は互いに影響を及ぼすので、例えば誘導コイルａのみを独立して電力制御を行なうことはできなかった。このように、図１７〜図２２の例では、複数の誘導コイルを個別に電力制御することができないという問題があった。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ロ−ルの表面温度の均一化を図ると共に、各誘導コイルの電力制御を個別に行なうことができる誘導発熱ローラ装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転する中空のロールと、前記ロールの中空内に、前記ロールの軸方向に沿って順次並んで配置された６ｘ個（ｘは１以上の整数）の誘導コイルとを有し、前記各誘導コイルに三相交流電源からの交流電圧を印加することにより前記ロールを誘導発熱してなる誘導発熱ローラ装置であって、鉄心に巻回した複数の巻線の端末を共通接続するとともに、各巻線それぞれの他端を前記三相交流電源の各相のそれぞれに接続する中性点変圧器を設け、前記三相交流電源の各相間の電圧を印加する誘導コイルと前記中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加する誘導コイルとを電圧位相差３０度で順次並べて配置したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の特徴によれば、三相交流電源の各相間の電圧を印加する誘導コイルと中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルを電圧位相差３０度で順次並べて配置するに際し、三相交流電源の各相を鉄心入り巻線を介して中性点を形成し（中性点変圧器）、中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルとして、この中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加するので、その各巻線の誘起電圧を各相間の電圧と等しくすることが簡単にでき（請求項２）、この場合、複数の誘導コイルの巻数を同じにしたときでも、各誘導コイルに流れる電流を同一にできるので、ロ−ル表面の温度分布を均一にすることができる。また、各誘導コイルの電力制御を電流制御手段により個別に行なうことができる（請求項５）。このように、各誘導コイルを個別に電力制御すれば、例えば熱放散が大きい−ル端部の発熱量を大きくする等の温度制御が可能となり、隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差が３０度であることと相俟って、ロ−ルの表面温度の均一化を図ることができる。
【００２１】
また、中性点変圧器として、千鳥形結線三相変圧器を用いる（請求項４）と、千鳥形結線の変圧器は、不平衡負荷であっても相電圧の不平衡が生じないという特性をもっている。このため、複数の誘導コイルを個別に電力制御することにより、三相電源からみて不平衡負荷となった場合でも千鳥形結線の変圧器を用いれば相電圧の不平衡が生じないという利点がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明において使用する中性点変圧器について、図１５および図１６を参照して説明する。図１５において、１２は中性点変圧器である。中性点変圧器１２は、鉄心に３個の巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを施し、各の端末を共通接続Ｎする（いわゆるスタ−結線する）とともに、各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの他端を三相交流電源の各相Ｅｕ（Ｕ）、Ｅｖ（Ｖ）、Ｅｗ（Ｗ）のそれぞれに接続して構成（いわゆるスタ−結線された構成）されている。なお、Ｕ、Ｖ、Ｗは三相電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに接続される端子、Ｎは中性点である。
【００２３】
そして、誘導コイルＰを端子Ｕ−Ｎ間に、Ｑを端子Ｖ−Ｎ間に、Ｒを端子Ｗ−Ｎ間に接続する、つまり誘導コイルＰ、Ｑ、Ｒを各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃと並列に接続すると、誘導コイルＰ、Ｑ、Ｒには各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃによって誘起される電圧が印加されることとなる。この場合、例えば誘導コイルＰの電流は他の誘導コイルＱ、Ｒには影響を及ぼさない。同様に、誘導コイルＱ、Ｒについてもそれぞれ他の誘導コイルには影響を及ぼさない。このため、誘導コイルＰ、Ｑ、Ｒはそれぞれ個別に電力制御することができる。
【００２４】
ところで、三相交流電源Ｅｕ−Ｅｖ間の電圧（相間電圧）をＥｕｖ、Ｅｖ−Ｅｗ間の電圧（相間電圧）をＥｖｗ、Ｅｗ−Ｅｕ間の電圧（相間電圧）をＥｗｕとする。また、端子Ｕ−Ｎ間の電圧（巻線Ｔａの巻線間電圧）をＥａ、端子Ｖ−Ｎ間の電圧（巻線Ｔｂの巻線間電圧）をＥｂ、端子Ｗ−Ｎ間の電圧（巻線Ｔｃの巻線間電圧）をＥｃとすると、図１６に示すように、巻線Ｔａの巻線間電圧Ｅａは相間電圧Ｅｕｖと位相差が３０度であり、かつ、Ｅａ＝（１／√３）・Ｅｕｖ、である。同様に、巻線Ｔｂの巻線間電圧Ｅｂは相間電圧Ｅｖｗと位相差が３０度で、Ｅｂ＝（１／√３）・Ｅｖｗ、巻線Ｔｃの巻線間電圧Ｅｃは相間電圧Ｅｗｕと位相差が３０度で、Ｅｃ＝（１／√３）・Ｅｗｕ、である。なお、このような中性点変圧器は、励磁電流分のみを考慮した自己容量が小さな構成でよいので、通常の変圧器を用いる場合に比し、コストを低減できる。
【００２５】
本発明は、このように相間電圧と中性点変圧器１２の巻線間電圧との間に３０度の位相差を発生することを利用するものである。以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００２６】
図１および図２は本発明の基本的実施形態を示す配線図で、図１７に示す誘導発熱ロールと同様に、６個の誘導コイルを相回転方向に沿って並べた配線図である。なお、図１はロール内に誘導コイルを配列した状態での配線、図２は三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。次に、図１、図２に示す実施形態について説明する。
【００２７】
１２は前述の中性点変圧器で、巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの一端の入力端子Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれ三相交流電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗに接続され、巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの他端は共通に接続され、いわゆるスタ−結線されており、巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの一端から出力端子ｕ、ｖ、ｗと共通に接続した中性点端子Ｎが引き出されている。そして、誘導発熱ロール内に配列した６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ（ａ〜ｆは、配列順を示す。）について、図１および図２に示すように、誘導コイルａを中性点端子Ｎと出力端子ｕに、誘導コイルｂを三相交流電源ＥｕとＥｗに、誘導コイルｃを中性点端子Ｎと出力端子ｗに、誘導コイルｄを三相交流電源ＥｖとＥｗに、誘導コイルｅを出力端子ｖと中性点端子Ｎに、誘導コイルｆを三相交流電源ＥｕとＥｖにそれぞれ隣接に誘導コイルに印加する電圧の位相差が３０度となるように接続されている。なお、ｕａ，ｎａは誘導コイルａ、ｕｂ，ｗｂは誘導コイルｂ、ｎｃ，ｗｃは誘導コイルｃ、ｖｃ，ｗｄは誘導コイルｄ、ｖｅ，ｎｅは誘導コイルｅ、ｖｆ，ｕｆは誘導コイルｆの入力端子である。
【００２８】
このように、中性点変圧器１２を用い、中性点変圧器１２の各巻線Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃで誘起される電圧を誘導コイルａ、ｃ、ｅに印加するので、誘導コイルａ、ｃ、ｅに流入する電流を、サイリスタのような電子的スイッチング素子、可飽和リアクトル、電磁接触器のような電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓａ、Ｓｃ、Ｓｅを誘導コイルａ、ｃ、ｅの配線に挿入することができる。また、同様に、三相交流電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの相間電圧を印加する誘導コイルｂ，ｄ，ｆにおいても、電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓｂ、Ｓｄ、Ｓｆを誘導コイルｂ、ｄ、ｆの配線に挿入することができる。この電流制御素子の挿入により、各誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに流入する電流を個別に制御することができ、これにより各誘導コイルの電力制御を他の誘導コイルに影響を与えることなく個別に行なうことができる。
【００２９】
図３および図４は、本発明の第２の実施形態を示す配線図で、図２０に示す誘導発熱ロールと同様に、１２個の誘導コイルを相回転方向に沿って並べた配線図である。なお、図３はロール内に誘導コイルを配列した状態での配線、図４は三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。誘導発熱ロール内に配列した１２個の誘導コイルａ〜ｌ（ａ〜ｌは、配列順を示す。）のうち、誘導コイルａ〜ｆおよび誘導コイルｇ〜ｌは図１および図２に示す基本的実施形態の配線と同様に配線され、誘導コイルｇ〜ｌに印加する電圧の極性は、誘導コイルａ〜ｆに印加する電圧の極性と反転している。このように配線しても、それぞれ隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差を３０度とすることができる。なお、ｎｇ，ｕｇは誘導コイルｇ、ｅｈ，ｕｈは誘導コイルｈ、ｗｉ，ｎｉは誘導コイルｉ、ｗｊ，ｖｊは誘導コイルｊ、ｎｋ，ｖｋは誘導コイルｋ、ｕｌ，ｖｌは誘導コイルｌの入力端子である。
【００３０】
このように構成しても図１および図２に示す基本的実施形態と同様に、誘導コイルａ、ｃ、ｅ、ｉ、ｇ、ｋに流入する電流を、サイリスタのような電子的スイッチング素子、可飽和リアクトル、電磁接触器のような電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓａ、Ｓｃ、Ｓｅ、Ｓｇ、Ｓｉ、Ｓｋを誘導コイルａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋの配線に挿入することができる。また、同様に、三相交流電源Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの相間電圧を印加する誘導コイルｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌにおいても、電流制御手段１４を構成する各電流制御素子Ｓｂ、Ｓｄ、Ｓｆ、Ｓｈ、Ｓｊ、Ｓｌを誘導コイルｂ、ｄ、ｆ、ｈ、ｊ、ｌの配線に挿入することができる。この電流制御素子の挿入により、各誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ，ｉ，ｊ、ｋ、ｌに流入する電流を個別に制御することができ、これにより各誘導コイルの電力制御を他の誘導コイルに影響を与えることなく個別に行なうことができる。
【００３１】
ところで、図１〜図４に示す配線図において、中性点変圧器１２の巻線に誘起する電圧を印加するたとえば誘導コイルａの巻数をｎｘ、三相交流電源の相間の電圧を印加するたとえば誘導コイルｂの巻数をｎｙとする。また、誘導コイルａの電流をＩａ、誘導コイルｂの電流をＩｕとする。誘導コイルｂに印加される電圧をＥとすると、誘導コイルａに印加される電圧は、前記図１３のベクトル図で説明したように（１／√３）・Ｅとなる。
【００３２】
誘導コイルａのインピ−ダンスをＲａ、誘導コイルｂのインピ−ダンスをＲｂとすると、Ｉｕ＝Ｅ／Ｒａ、Ｉａ＝（１／√３・Ｒｂ）Ｅとなる。誘導コイルａ、ｂの巻数を等しくして、Ｒａ＝Ｒｂ＝Ｒとすると、Ｉａ＝（１／√３）・Ｉｕとなる。このように、各誘導コイルの巻数を等しくした場合には、各誘導コイルに流れる電流が相違することとなるため、この場合には、ロ−ル表面の発熱量が変動することになる。この変動をなくすためには、各誘導コイルa、ｂの巻数を変える必要がある。しかし、各誘導コイルa、bの巻数を変えるということは、その分誘導コイルの製造が複雑になる。
【００３３】
図５は、中性点変圧器の巻線で誘起する電圧と三相交流電源の相間の電圧を等しくすることのできる配線図である。中性点変圧器１２aは、鉄心に巻回した３個の巻線の端末を共通接続するとともに、各巻線のそれぞれの途中から三相交流電源の各相Ｅのそれぞれに接続する端子ｕ、ｖ，ｗを引き出し、各巻線の端部から誘導コイルに接続する端子Ｕ、Ｖ、Ｗと中性点端子を引き出した、いわゆるスター結線をした三相単巻変圧器で構成されており、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗには、入力電圧の√３倍となる電圧を得る構成としている。
【００３４】
図５に示す配線図は、この中性点変圧器１２aを図３に示す配線図における中性点変圧器１２に適用したもので、中性点変圧器１２ａの各巻線で誘起される電圧を印加する誘導コイルａ、ｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋには中性点端子Ｎと各相の間に発生する電圧の√３倍の電圧が印加される。この電圧の印加により各誘導コイルの巻数を等しくすることができる。つまり、たとえば誘導コイルａ、ｂの巻数ｎｘ、ｎｙを等しくすると、誘導コイルａに流れる電流Ｉａと、誘導コイルｂに流れる電流Ｉｕは等しくなる。他の誘導コイルｃ〜ｌについても、それぞれの巻数を等しくすると、各誘導コイルに流れる電流は等しくなる。したがって、電源として中性点変圧器を用いた場合でも誘導コイルの製造が簡略になり、ロ−ルの表面温度を均一にすることができる。勿論、図１に示す配線図においても中性点変圧器１２として、このスター結線をした三相端巻変圧器１２ａを用いることはできる。
【００３５】
図６および図７は、本発明の他の実施形態を示す配線図で、図１７に示す誘導発熱ロールと同様に、６個の誘導コイルを相回転方向に沿って並べた配線図で、図６はロール内に誘導コイルを配列した状態での配線、図７は三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。図６および図７において、１３は中性点変圧器である。中性点変圧器１３は、鉄心に６個の巻線Ｔｄ、Ｔｅ、Ｔｆ、Ｔｇ、Ｔｈ、Ｔｉが施され、巻線Ｔｄと巻線Ｔｉは互いに極性を反転して直列に接続され、その一端（巻線Ｔｄ側、端子Ｕ）は三相電源のＥｕ相に、巻線Ｔｅと巻線Ｔｆは互いに極性を反転して直列に接続され、その一端（巻線Ｔｆ側、端子Ｖ）は三相電源のＥｖ相に、巻線Ｔｈと巻線Ｔｇは互いに極性を反転して直列に接続され、その一端（巻線Ｔｈ側、端子Ｗ）は三相電源のＥｗ相にそれぞれ接続され，直列に接続した巻線の他端は共通に接続されている。つまり、スター結線をした千鳥形結線三相変圧器であり、共通に接続した中性点Ｎと、各端子Ｕ、Ｖ、Ｗが引き出されている。そして、６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは図１および図２に示す配線図と同様に、電流制御素子Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆを介して接続されている。
【００３６】
６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに印加する電圧は、図８に示すベクトル図で明らかなように、中性点ＮとＵ間の電圧Ｅａ、中性点ＮとＶ間の電圧Ｅｂ、中性点ＮとＷ間の電圧Ｅｃとし、ＥｕとＥｖの相間の電圧Ｅｕｖ、ＥｖとＥｗの相間の電圧Ｅｖｗ、ＥｗとＥｕの相間の電圧Ｅｗｕとすると、ＥａとＥｕｖ、ＥｂとＥｖｗ、ＥｃとＥｗｕとはそれぞれ３０度の位相差が発生する。したがって、６個の誘導コイルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに図１および図２に示す配線図と同様に印加すると、それぞれ隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差を３０度とすることができる。この場合においても電圧の大きさは、例えばＥａ＝（１／√３）Ｅｕｖである。
【００３７】
このようなスター結線をした千鳥形結線三相変圧器では、不平衡負荷であっても相電圧の不平衡が生じないという特性をもっている。このため、複数の誘導コイルを個別に電力制御することにより、三相交流電源からみて不平衡負荷となった場合でもこの変圧器を用いれば相電圧の不平衡が生じないという利点がある。
【００３８】
図９は、スター結線をした千鳥形結線三相変圧器で中性点端子Ｎと各相の間に発生する電圧を各相間の電圧に対して√３倍の電圧を得るようにした各巻線の結線図であり、図１０はその千鳥形結線三相変圧器のベクトル図である。図９の配線図に示す巻線ＴＡは図７に示す巻線Ｔｄに、巻線ＴＩは図７に示す巻線Ｔｉに、巻線ＴＤは図７に示す巻線Ｔｆに、巻線ＴＣは図７に示す巻線Ｔｌに、巻線ＴＧは図７に示す巻線Ｔｈに、巻線ＴＦは図７に示す巻線Ｔｇにそれぞれ対応し、巻線ＴＩ、巻線ＴＣ、巻線ＴＦの末端は共通に接続され中性点Ｎを形成している。
【００３９】
このスター結線をした千鳥形結線三相変圧器１３ａでは、巻線ＴＢ、巻線ＴＥ、巻線ＴＨが付加され、巻線ＴＢの一端は巻線ＴＩの中間部ｕ０に接続され、他端は出力端子ｕに接続されている。巻線ＴＥの一端は巻線ＴＣの中間部ｖ０に接続され、他端は出力端子ｖに接続されている。巻線ＴＨの一端は巻線ＴＦの中間部ｗ０に接続され、他端は出力端子ｗに接続されている。そして、出力端子ｕ−ｖ間の電圧をＶｕｖ、出力端子ｖ−ｗ間の電圧をＶｖｗ、出力端子ｗ−ｕ間の電圧をＶｗｕとして、Ｖｕｖ＝Ｖｖｗ＝Ｖｗｕ＝Ｅ、とする。
【００４０】
出力端子Ｕ−Ｎ間に得られる出力電圧をＶ（ＵＮ）、出力端子Ｖ−Ｎ間に得られる出力電圧をＶ（ＶＮ）、出力端子Ｗ−Ｎ間に得られる出力電圧をＶ（ＷＮ）、Ｖ（ＵＶ）＝Ｖ（ＶＷ）＝Ｖ（ＷＵ）＝Ｅ、とする。このように、入力電圧と出力電圧をＥとなるように等しくするには、この千鳥形結線三相変圧器１３ａの巻数と磁束の発生方向を適宜設定する。例えば、図９において、巻線ＴＡの巻数をＮｘ、磁束φｘを矢視方向に発生させるものとする。また、巻線ＴＩの全体の巻数をＮｙ、磁束φｙを矢視方向に発生させ、ａ−ｕ０間の巻数をＮｂ、磁束φｂを矢視方向に発生させるものとする。
【００４１】
次に、巻線ＴＢの巻数をＮａ、磁束φａを矢視方向に発生させるものとする。また、巻線Ｔｃのｂ−ｖ０間の巻数をＮｃ、磁束φｃを矢視方向に発生させるものとする。更に、巻線ＴＥの巻数をＮｄ、磁束φｄを矢視方向に発生させるものとする。この場合に、入力端子ｕ−ｖ間の巻数はＮａ＋Ｎｂ＋Ｎｃ＋Ｎｄ、出力端子Ｕ−Ｎ間の巻数はＮｘ＋Ｎｙ、となる。したがって、（Ｎａ＋Ｎｂ＋Ｎｃ＋Ｎｄ）＝（Ｎｘ＋Ｎｙ）、となるように巻数を選定して、図示のように磁束φの発生方向を規定する。そして、磁束の強さを（φｘ＋φｙ）＝（φａ＋φｂ＋φｃ＋φｄ）に設定することにより、入力電圧と出力電圧を等しくすることができる。
【００４２】
図９において、巻線ＴＣのｖ0端子、巻線ＴＦのｗ0端子、巻線ＴＩのｕ0端子は、入力電圧Ｅの（１／３）の電圧を発生する端子である。また、巻線ＴＣのＶ0端子、巻線ＴＦのＷ0端子、巻線ＴＩのＵ0端子は、入力電圧Ｅの（１／√３）の電圧、すなわち、前記ｖ0端子、ｗ0端子、ｕ0端子から発生する電圧の√３倍の電圧を発生する端子である。次に、この点について説明する。
【００４３】
図１０のベクトル図において、例えば入力端子ｕ−ｖ間の入力電圧はＥである。ここに、Ｅ＝ｕ−ｖ＝（ｕ−ｕ0）＋（ｕ0−ｕｘ）＋（ｕｘ−ｖ）である。また、二等辺三角形の性質からｕ0−Ｎ＝ｕ−ｕ0＝ｕ0−ｕｘ、である。更に、三角形ｕ0−ｕｗ−ｕｘと三角形ｕ0−ｖ0−ｖは相似形で、かつｕ0−ｕｗ＝ｖ0−ｕｗであるから、ｕ0−ｕｘ＝ｕｘ−ｖ、となる。
【００４４】
すなわち、Ｖ（ｕ0−Ｎ）＝Ｅ・（１／３）となる。同様にして、Ｖ（ｕ0−Ｎ）＝Ｖ（ｖ0−Ｎ）＝Ｖ（ｗ0−Ｎ）＝Ｅ・（１／３）、が得られる。また、Ｖ（ｕ−ｕ0）＝Ｖ（ｖ−ｖ0）＝Ｖ（ｗ−ｗ0）＝Ｅ・（１／３）、となる。
【００４５】
次に、図１０においてＵ0からＵ−Ｎに引いた垂線とＵ−Ｎとの交点をｕｙとする。このときに、Ｕ−ｕｙ＝Ｙ、Ｎ−ｕｙ＝Ｘ、とすると、Ｘ＝Ｙ＝Ｅ・（１／２）、である。また、（Ｎ−ｕｙ／Ｕ0−Ｎ）＝ｃｏｓ３０°＝（√３／２）、が成立する。これより、Ｕ0−Ｎ＝（２／√３）・Ｎ−ｕｙ＝Ｅ・（１／√３）、したがって、Ｖ（Ｕ0−Ｎ）＝Ｅ・（１／√３）、となる。前記のように、Ｖ（ｕ−ｕ0）＝Ｅ・（１／３）、であるから、図１０の巻線ＴＩにおいて、Ｕ0−Ｎ端子の出力電圧は、端子ｕ0−Ｎの電圧の√３倍となる。
【００４６】
同様にして、端子Ｖ0−Ｎ間の出力電圧Ｖ（Ｖ0−Ｎ）、端子Ｗ0−Ｎ間の出力電圧Ｖ（Ｗ0−Ｎ）もＥ・（１／√３）、となる。更に、図１１を参照して、Ｕ0−Ｎ＝Ｕ−Ｕ0、Ｖ0−Ｎ＝Ｖ−Ｖ0、Ｗ0−Ｎ＝Ｗ−Ｗ0、であるから、Ｖ（Ｕ−Ｕ0）＝Ｖ（Ｖ−Ｖ0）＝Ｖ（Ｗ−Ｗ0）＝Ｅ・（１／√３）、となる。また、Ｖ（Ｕ−Ｎ）＝Ｖ（Ｖ−Ｎ）＝Ｖ（Ｗ−Ｎ）＝Ｅ、である。
【００４７】
このように、スター結線をした千鳥形結線三相変圧器を用いる場合にも、√３倍電圧の端子を設けることにより、各誘導コイルの巻数を等しくしたときに、各誘導コイルに流れる電流を等しくすることができ、ロ−ル表面温度の分布を均一にすることができる。
【００４８】
図１１は、一部の誘導コイルを三相交流電源に接続する例を示す構成図である。図１１において、５は誘導コイル、１２は中性点変圧器、１４ａ〜１４ｌは電流制御素子、２０は三相交流電源である。誘導コイル５は１２個配置されるが、第１のグル−プと第２のグル−プに６個づつ分割する。第１のグル−プの誘導コイル５１〜５６は三相交流電源に接続する。また、第２のグル−プの誘導コイル６１〜６６は中性点変圧器１２に接続する。第１のグル−プの誘導コイル５１〜５６の中で、誘導コイル５２にはＶ相の電圧を逆相にして印加し、誘導コイル５４にはＵ相の電圧を逆相にして印加する。また、誘導コイル５６にはＷ相の電圧を逆相にして印加する。
【００４９】
図１３は、三相交流電源の一相の電圧を逆相とする例のベクトル図、図１４は図１２のベクトル図が形成される誘導コイルの接続例を示す回路図である。図１３においては、Ｗ相の電圧位相を１８０度移相した例を示している。この場合には、三相交流電源のＵ相−Ｘ端子間に接続される誘導コイルと、電圧位相を１８０度移相した三相交流電源のＷ相−Ｚ端子間に接続される誘導コイルＢの位相差は６０度となる。また、三相交流電源のＶ相−Ｙ端子間に接続される誘導コイルと、電圧位相を１８０度移相した三相交流電源のＷ相−Ｚ端子間に接続される誘導コイルＢの位相差も６０度となる。
【００５０】
図１４において、誘導コイルＡ、Ｂ、Ｃを三相交流電源のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続する。誘導コイルＡ、誘導コイルＣは、それぞれ端子Ａａ−Ａｂ間、および端子Ｃａ−Ｃｂ間に順方向に接続される。誘導コイルＢは端子Ｂａ−Ｂｂ間に逆方向に接続して、印加する電圧位相を１８０度移相している。
【００５１】
図１１の例では、誘導コイル５２に印加される電圧は、誘導コイル５１に印加される電圧とは６０度の位相差がある。また、誘導コイル５４に印加される電圧は、誘導コイル５３に印加される電圧とは６０度の位相差がある。さらに、誘導コイル５６に印加される電圧は、誘導コイル５５に印加される電圧とは６０度の位相差がある。
【００５２】
第２のグル−プの誘導コイル６１〜６６は、中性点変圧器１２に接続されているので、前記のように三相交流電源の電圧とは３０度の位相差のある電圧が印加される。例えば、誘導コイル６１に印加される電圧は、Ｕ相の電源に接続される誘導コイル５１の電圧とは３０度の位相差がある。
【００５３】
図１２は、図１１の例において、各誘導コイルに印加される電圧の電圧位相を示すベクトル図である。各誘導コイル５１〜６６には、図示のようなベクトルの電圧が印加される。すなわち、隣接して配置される各誘導コイルには、均等に３０度の位相差の電圧が印加されるので、ロ−ル表面の温度分布を均一にすることができる。また、中性点変圧器１２は第２のグル−プの誘導コイル６１〜６６にのみ接続されている。このように、中性点変圧器１２はすべての誘導コイルには接続されていないので、中性点変圧器１２の容量を低減することができる。
【００５４】
以上の例では、誘導コイルの個数を６個または１２個としているが、本発明は、一般に６ｘ個（ｘは１以上の整数）の誘導コイルを使用することができる。このように、６ｘ個の誘導コイルを使用する場合には、三相交流電源からの入力電流をバランスさせることができるという利点がある。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、三相交流電源の各相間の電圧を印加する誘導コイルと中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルを電圧位相差３０度で順次並べて配置するに際し、三相交流電源の各相を鉄心入り巻線を介して中性点を形成し（中性点変圧器）、中性点と各相間の電圧を印加する誘導コイルとして、この中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加するので、その各巻線の誘起電圧を各相間の電圧と等しくすることが簡単にでき（請求項２）、この場合、複数の誘導コイルの巻数を同じにしたときでも、各誘導コイルに流れる電流を同一にできるので、ロ−ル表面の温度分布を均一にすることができる。また、各誘導コイルの電力制御を電流制御手段により個別に行なうことができる（請求項５）。このように、各誘導コイルを個別に電力制御すれば、例えば熱放散が大きい−ル端部の発熱量を大きくする等の温度制御が可能となり、隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差が３０度であることと相俟って、ロ−ルの表面温度の均一化を図ることができる。
【００５６】
また、中性点変圧器として、千鳥形結線三相変圧器を用いる（請求項４）と、千鳥形結線の変圧器は、不平衡負荷であっても相電圧の不平衡が生じないという特性をもっている。このため、複数の誘導コイルを個別に電力制御することにより、三相電源からみて不平衡負荷となった場合でも千鳥形結線の変圧器を用いれば相電圧の不平衡が生じないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図２】図１に示す実施形態における三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図４】図３に示す実施形態における三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。
【図５】本発明の第３の実施形態（単巻変圧器）おけるロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図６】本発明の第４の実施形態（千鳥結線変圧器）ロール内に誘導コイルを配列した状態での配線図である。
【図７】図６に示す実施形態における三相交流電源に対する接続関係を示す配線図である。
【図８】図６の配線図におけるベクトル図である。
【図９】本発明の第５の実施形態（千鳥結線変圧器）を示す結線図である。
【図１０】図９に示す変圧器の出力ベクトル図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態を示すブロック回路図である。
【図１２】図１１のベクトル図である。
【図１３】図１１の説明用のベクトル図である。
【図１４】図１１の誘導コイルの接続説明図である。
【図１５】中性点変圧器の説明図である。
【図１６】中性点変圧器のベクトル図である。
【図１７】誘導コイル６個を配列した誘導発熱ロール装置の断面図である。
【図１８】図１７の誘導コイルを分離して配置した従来の配線図である。
【図１９】図１８の地形図（ベクトル図）である。
【図２０】誘導コイル１２個を配列した誘導発熱ロール装置の断面図である。
【図２１】図２０の誘導コイルを分離して配置した従来の配線図である。
【図２２】図２０の地形図（ベクトル図）である。
【符号の説明】
１ ロール
５ 誘導コイル
７ 誘導発熱機構
１２ 中性点変圧器
１３ 千鳥形結線の変圧器
１４ 電流制御素子
Claims (5)
- 回転する中空のロールと、前記ロールの中空内に、前記ロールの軸方向に沿って順次並んで配置された６ｘ個（ｘは１以上の整数）の誘導コイルとを有し、前記各誘導コイルに三相交流電源からの交流電圧を印加することにより前記ロールを誘導発熱してなる誘導発熱ローラ装置であって、鉄心に巻回した複数の巻線の端末を共通接続するとともに、各巻線それぞれの他端を前記三相交流電源の各相のそれぞれに接続する中性点変圧器を設け、前記三相交流電源の各相間の電圧を印加する誘導コイルと前記中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加する誘導コイルとを電圧位相差３０度で順次並べて配置したことを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
- 前記中性点変圧器の各巻線に、三相交流電源の相間電圧に対して√３倍の電圧を出力する端子を設け、前記中性点変圧器の各巻線の誘起電圧を印加する誘導コイルに三相交流電源の相間電圧に対して√３倍の電圧を印加してなることを特徴とする請求項１に記載の誘導発熱ローラ装置。
- 中性点変圧器が三相単巻き変圧器であることを特徴とする請求項１に記載の誘導発熱ローラ装置。
- 中性点変圧器が千鳥形結線三相変圧器であることを特徴とする請求項１に記載の誘導発熱ローラ装置。
- 各誘導コイルに印加する電流を個別に制御する電流制御手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の誘導発熱ローラ装置。
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