JP4592197B2

JP4592197B2 - 誘導発熱ローラ装置

Info

Publication number: JP4592197B2
Application number: JP2001046294A
Authority: JP
Inventors: 徹外村
Original assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Current assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002246163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導コイルから中間タップを引出すことなくロールの表面温度の均一化を図ることができる構成とした、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６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】
【発明が解決しようとする課題】
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という問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、誘導コイルから中間タップを引出すことなくロールの表面温度の均一化を図ることができる、誘導発熱ローラ装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、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複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、前記三相交流電源の各相の電源をＥｕ、Ｅｖ、Ｅｗとし、一端を前記Ｅｕに接続して鉄心に巻回した第１の主巻線及びこの主巻線に対して逆極性に巻回した第２の主巻線と、一端を前記Ｅｖに接続して鉄心に巻回した第３の主巻線及びこの巻線に対して逆極性に巻回した第４の主巻線と、一端を前記Ｅｗに接続して鉄心に巻回した第５の主巻線及びこの巻線に対して逆極性に巻回した第６の主巻線との各主巻線の他端を共通に接続し、前記第１の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第６の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第５の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第２の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第４の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第３の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第３の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第２の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第１の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第４の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第６の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第５の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第５の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第４の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第３の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第６の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第２の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第１の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線とを備えた位相変換変圧器を設け、前記交流電源の各相間の電圧を印加する複数の誘導コイルと、前記各補助巻線の出力端間の電圧を印加する複数の誘導コイルとを電圧位相差２０度で順次並べて配置した構成とすることにより達成される。
【００１０】
本発明によれば、分かり易い簡素な巻線構成の位相変換変圧器で、三相電源の相間も含めて電圧位相差２０度にした、同電圧の１８相の電源に変換することができ、この１８相の電源に各誘導コイルを接続し、電圧位相差２０度をもつて配列しているので、従来のような誘導コイルから中間タップを引出す必要がなくなり、誘導コイルの製作を簡単化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１および図２を参照して説明する。図１において、ＴＰ、ＴＱ、ＴＲは鉄心に巻回した主巻線、−ＴＰ、−ＴＱ、−ＴＲは各ＴＰ、ＴＱ、ＴＲ主巻線の極性を反転して鉄心に巻回した主巻線、ｔｐ１、ｔｐ２は主巻線ＴＰに隣接して巻回された補助巻線、−ｔｐ１、−ｔｐ２は主巻線−ＴＰに隣接して巻回された補助巻線、ｔｑ１、ｔｑ２は主巻線ＴＱに隣接して巻回された補助巻線、−ｔｑ１、−ｔｑ２は主巻線−ＴＱに隣接して巻回された補助巻線、ｔｒ１、ｔｒ２は主巻線ＴＲに隣接して巻回された補助巻線、−ｔｒ１、-ｔｒ２は主巻線−ＴＲに隣接して巻回された補助巻線である。なお、各主巻線どうしの巻数は同じであり、各補助巻線どうしの巻数も同じである。
【００１２】
主巻線ＴＰの一端は三相交流電源のＥｕ相に接続されて出力する出力端子Ｕに、主巻線ＴＱの一端は三相交流電源のＥｖ相に接続されて出力する出力端子Ｖに、主巻線ＴＲの一端は三相交流電源のＥｗ相に接続されて出力する出力端子Ｗにそれぞれ接続され、他端は共通に接続されて中性点Ｎを形成している。また、主巻線−ＴＰの一端は中性点Ｎに接続され、他端は出力端子−Ｕに、主巻線−ＴＱの一端は中性点Ｎに接続され、他端は出力端子−Ｖに、主巻線−ＴＲの一端は中性点Ｎに接続され、他端は出力端子−Ｗにそれぞれ接続されている。
【００１３】
各主巻線ＴＰ、ＴＱ、ＴＲ、−ＴＰ、−ＴＱ、−ＴＲには、中性点Ｎからの巻数を同じくした中間タップＵ０、Ｖ０、Ｗ０、−Ｕ０、−Ｖ０、−Ｗ０が設けられ、主巻線ＴＰに隣接して巻回された補助巻線ｔｐ１は一端を出力端子−ｗ１に接続し、他端は主巻線−ＴＲの中間タップ−Ｗ０と補助巻線−ｔｑ１の一端に接続され、補助巻線−ｔｑ１の他端は−ｗ２の出力端子に接続されている。また、補助巻線ｔｐ２は一端を出力端子ｗ１に接続し、他端は主巻線ＴＲの中間タップＷ０と補助巻線−ｔｑ２の一端に接続され、補助巻線−ｔｑ２の他端はｗ２の出力端子に接続されている。
【００１４】
主巻線ＴＱに隣接して巻回された補助巻線ｔｑ１は一端を出力端子−ｕ１に接続し、他端は主巻線−ＴＰの中間タップ−Ｕ０と補助巻線−ｔｒ１の一端に接続され、補助巻線ｔｒ１の他端は−ｕ２の出力端子に接続されている。また、補助巻線ｔｑ２は一端を出力端子ｕ１に接続し、他端は主巻線ＴＰの中間タップＵ０と補助巻線−ｔｒ２の一端に接続され、補助巻線−ｔｒ２の他端はｕ２の出力端子に接続されている。
【００１５】
以上のように構成された変圧器１２を本発明においては位相変換変圧器と言う。この位相変換変圧器の出力端子Ｕの電圧は主巻線ＴＰで誘起される中性点Ｎからの電圧、出力端子Ｖの電圧は主巻線ＴＱで誘起される中性点Ｎからの電圧、出力端子Ｗの電圧は主巻線ＴＲで誘起される中性点Ｎからの電圧、出力端子−Ｕの電圧は主巻線−ＴＰで誘起される中性点Ｎからの電圧、出力端子−Ｖの電圧は主巻線−ＴＱで誘起される中性点Ｎからの電圧、出力端子−Ｗの電圧は主巻線−ＴＲで誘起される中性点Ｎからの電圧である。出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗの電圧は、図２に示すように中性点Ｎを中心に中性点Ｎからの電圧を半径とする円周上にあり、位相差１２０度である。同様に、出力端子−Ｕ、−Ｖ、−Ｗの電圧は、図２に示すようにその円周上にあり、位相差１２０度であり、出力端子−Ｗの電圧の位相は出力端子Ｕの電圧の位相に対して６０度、出力端子−Ｕの電圧の位相は出力端子Ｖの電圧の位相に対して６０度、出力端子−Ｖの電圧の位相は出力端子Ｗの電圧の位相に対して６０度の位相差がある。
【００１６】
また、図２に示すように出力端子ｕ１の電圧は、中性点Ｎから主巻線ＴＰの中間タップＵ０で誘起される電圧ａと補助巻線ｔｑ２に誘起される電圧ｂを合成した電圧で、主巻線ＴＰで誘起する電圧の位相に対して２０度進んだ前記円周上にある。これは中間タップＵ０の位置によって設定できる。出力端子ｕ２の電圧は、中性点Ｎから主巻線ＴＰの中間タップＵ０で誘起される電圧ａと補助巻線−ｔｒ２に誘起される電圧（この場合の電圧もｂ）を合成した電圧で、主巻線ＴＰで誘起する電圧の位相に対して２０度遅れた前記円周上にある。
【００１７】
出力端子ｖ１の電圧は中性点Ｎから主巻線ＴＱの中間タップＶ０で誘起される電圧と補助巻線ｔｒ２に誘起される電圧を合成した電圧で、主巻線ＴＱで誘起する電圧の位相に対して２０度進んだ前記円周上にある。出力端子ｖ２の電圧は、中性点Ｎから主巻線ＴＱの中間タップＶ０で誘起される電圧と補助巻線−ｔｐ２に誘起される電圧を合成した電圧で、主巻線ＴＱで誘起する電圧の位相に対して２０度遅れた前記円周上にある。
【００１８】
出力端子ｗ１の電圧は中性点Ｎから主巻線ＴＲの中間タップＷ０で誘起される電圧と補助巻線ｔｐ２に誘起される電圧を合成した電圧で、主巻線ＴＲで誘起する電圧の位相に対して２０度遅れた前記円周上にある。出力端子ｗ２の電圧は、中性点Ｎから主巻線ＴＲの中間タップＷ０で誘起される電圧と補助巻線−ｔｑ２に誘起される電圧を合成した電圧で、主巻線ＴＲで誘起する電圧の位相に対して２０度進んだ前記円周上にある。以下、同様に−ｕ１、−ｕ２、−ｖ１、−ｖ２、−ｗ１、−ｗ２が設定されている。
【００１７】
すなわち、例えば主巻線ＴＰで誘起する中性点Ｎからの電圧を半径とする円周と、中性点Ｎから２０度間隔で放射上に広がる直線との交点に各出力端子Ｕ、ｕ２、−ｗ１、−Ｗ、−ｗ２、ｖ１、Ｖ、ｖ２、−ｕ１、−Ｕ、−ｕ２、ｗ１、Ｗ、ｗ２、−ｖ１、−Ｖ、−ｖ１、ｕ１の電圧が時計方向に順次設定される。この設定で、出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗを結ぶ直線は正三角形となり、出力端子ｕ２、ｖ２、ｗ２を結ぶ直線は正三角形となり、出力端子−ｗ１、−ｕ１、−ｖ１を結ぶ直線は正三角形となり、出力端子−Ｗ、−Ｕ、−Ｖを結ぶ直線は正三角形となり，出力端子−ｗ２、−ｕ２、−ｖ１を結ぶ直線は正三角形となり、出力端子ｖ１、ｗ１、ｕ１を結ぶ直線は正三角形となり、この６個の正三角形の一辺の長さはすべて等しくなる。つまりその辺の両端に位置する出力端子間の電圧はすべて等しくなる。
【００１８】
そして、回転するロールの内部に配列した１８個の誘導コイルに、その配列順に出力端子Ｕ、Ｖ間の電圧（三相交流電源のＥｕ、Ｅｖ相間の電圧）、出力端子ｕ２、ｖ２間の電圧、出力端子−ｗ２、−ｕ１間の電圧、出力端子−Ｗ、−Ｕ間の電圧（三相交流電源のＥｗ、Ｅｕ相間１８０度移相した電圧）、出力端子−ｗ２、−ｕ２間の電圧、出力端子ｖ１、ｗ１間の電圧、出力端子Ｖ、Ｗ間の電圧（三相交流電源のＥｖ、Ｅｗ相間の電圧）、出力端子ｖ２−ｗ２間の電圧、出力端子−ｕ１、−ｖ１間の電圧、出力端子−Ｕ、−Ｖ間の電圧（三相交流電源のＥｕ、Ｅｖ相間１８０度移相した電圧）、出力端子−ｕ２、−ｖ２間の電圧、出力端子ｗ１、ｕ１間の電圧、出力端子Ｗ、Ｕ間の電圧（三相交流電源のＥｗ、Ｅｕ相間の電圧）、出力端子ｗ２、ｕ２間の電圧、出力端子−ｖ１、−ｗ１間の電圧、出力端子−Ｖ、−Ｗ間の電圧（三相交流電源のＥｖ、Ｅｗ相間１８０度移相した電圧）、出力端子−ｖ２、−ｗ２間の電圧、出力端子ｕ１、ｖ１間の電圧を印加する。この配列と電圧の印加により、すべての誘導コイルに印加する電圧を等しくし、かつ、隣接の誘導コイル印加する電圧の位相差を２０度とすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分かり易い簡素な巻線構成の位相変換変圧器で、三相電源の相間も含めて電圧位相差２０度にした、同電圧の１８相の電源に変換することができ、この１８相の電源に各誘導コイルを接続し、電圧位相差２０度をもつて配列しているので、従来のような誘導コイルから中間タップを引出す必要がなくなり、誘導コイルの製作を簡単化することができる。また、隣接の誘導コイルに印加する電圧の位相差を２０度としているので、その位相差を３０度とした場合よりも誘導コイルの数が増加するもののロールの表面温度の均一化を一層図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る位相変換変圧器の結線図である。
【図２】図１の位相変換変圧器の出力電圧のベクトル図である。
【図３】誘導発熱ロール装置の断面図である。
【符号の説明】
１ロール
５誘導コイル
７誘導発熱機構
１２位相変換変圧器

Claims

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複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、前記三相交流電源の各相の電源をＥｕ、Ｅｖ、Ｅｗとし、一端を前記Ｅｕに接続して鉄心に巻回した第１の主巻線及びこの主巻線に対して逆極性に巻回した第２の主巻線と、一端を前記Ｅｖに接続して鉄心に巻回した第３の主巻線及びこの巻線に対して逆極性に巻回した第４の主巻線と、一端を前記Ｅｗに接続して鉄心に巻回した第５の主巻線及びこの巻線に対して逆極性に巻回した第６の主巻線との各主巻線の他端を共通に接続し、前記第１の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第６の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第５の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第２の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第４の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第３の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第３の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第２の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第１の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第４の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第６の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第５の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第５の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第４の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第３の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線と、前記第６の主巻線に隣接して巻回され、一端を前記第２の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線及び一端を前記第１の主巻線の中間部に接続され他端を出力端とする補助巻線とを備えた位相変換変圧器を設け、前記交流電源の各相間の電圧を印加する複数の誘導コイルと、前記各補助巻線の出力端間の電圧を印加する複数の誘導コイルとを電圧位相差２０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。