JPH01293606A - エャ・ギャップを有する自己調節変圧器−誘導器装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、無効電力を自己制御しながら吸収することに
より電圧の調節を行なうよう設計された変圧器に関する
。

さらに詳しく言えば、昭和６１年ＩＯ月２８日に公告に
なった出願人の米国特許第４，６２０゜１４４号に記載
され特許が請求されている可変誘導器の３脚式磁心に取
り付けられた自己調節型変圧器−誘導器装置に関する。

（従来の技術） 本発明者らは、上述の米国特許第４，６２０゜１４４号
に記載され特許が請求されている可変誘導器の磁心上に
補足的な巻線を設けることにより、効率的かつ自律的な
電圧調節型装置あるいは電源の電圧と負荷の供給電圧の
調節を効率的かつ自律的に行ないながら、交流電圧源、
たとえば、容量源から負荷を供給する能力を備えた変圧
器を得ることを発見したのである。

（課題を解決する手段と作用） それぞれ第１の端部と第２の端部を有する第１の脚と第
２の脚と第３の脚を限定している磁心を備えた変圧器が
本発明に従って提供されたのである。３つの脚の第１の
端部は磁心の第１の共通点を介して互に接続されており
、一方、３つの脚の第２の端部は磁心の第２の共通点を
介して互に接続されている。変圧器はさらに、磁心の脚
のうち少なくとも１つのまわりに巻きつけられていて、
電気エネルギー源により交流が供給される第１の巻線手
段、すなわち、１次巻線手段ならびに磁極の脚のうち少
なくとも１つのまわりに巻きつけられていて、電気エネ
ルギー源が発生した交流が供給される第２の巻線手段を
備えている。これらの第１と第２の巻線手段を流れる２
つの交流磁束に結合されるよう第１と第２の巻線手段が
磁心の上に位置ぎめされている。制御巻線手段に直流が
供給されるとともに、この直流が第２と第３の脚のそれ
ぞれに直流磁束を誘導するよう制御巻線手段が磁心の上
に配置されている。第２と第３の脚のうちの一方の中を
流れる交流と直流の磁束は互に助けあっており、一方、
第２と第３の脚の他方の中を流れる交流と直流の磁束は
互に関し反対の向きに作用している。本変圧器はさらに
、第２の巻線の中を流れる交流を制御巻線に供給される
直流に変換する手段を備えている。したがって、制御巻
線手段に供給される直流は、第２巻線手段の中を流れる
交流の振幅とともに変動し、これにより第２と第３の脚
の中を流れる直流磁束の密度を変えるとともに、交流磁
束に対する第２と第３の脚の透磁率を制御する振幅を有
する。２次巻線手段は、第２と第３の脚を流れる交流磁
束の作用をうけるとともに、電気的な負荷を供給するよ
う電気的な負荷に接続されている。

第２の脚がこの第２の脚の中で誘導された結果として生
じた磁束が横切る第１のギャップ手段を備えており、他
方、第３の脚がこの第３の脚の中で誘導された結果とし
て生じた磁束が横切る第２のギャップ手段を備えている
ことが有利である。

本発明の好適した実施態様によれば、電流変換手段は、
第２の巻線手段の中を流れる交流を整流するとともに、
整流された電流を制御巻線に供給されるダイオード・ブ
リッジより成る。したがって、整流された電流は、制御
巻線手段に供給される直流を構成している。本変圧器は
さらに、第２の巻線手段と並列に接続された固定値の誘
導器かつ／または２次巻線の交流に応答するとともに、
この交流が横切るダイオード・ブリッジの入力と出力に
それぞれ接続された２つのターミナルを有する電流変圧
器を備えている。

本発明の別の好適した実施態様によれば、１次巻線手段
は第１の脚のまわりに巻きつけられており、第２の巻線
手段は、直列に接続されていて、それぞれ第２と第３の
脚上に配置された第１と第２の交流巻線より成り、制御
巻線手段は直列に接続されていて、それぞれ第２と第３
の脚上に配置された第１と第２の制御巻線より成る。し
たがって、１次巻線手段の中を流れる交流と第２の巻線
手段の第１と第２の交流巻線を流れる高流派、第１と第
２の脚により限定された閉回路の中を流れる第１の交流
磁束に結合されているとともに、第１と第３の脚により
限定された閉磁気回路の中を流れる第２の交流磁束に結
合されており、第１と第２の制御巻線を流れる直流は、
第２と第３の脚により限定された閉磁気回路の中を流れ
る直流磁束を誘導する。

好適には、２次巻線手段は、第１の脚のまわりに巻きつ
けられていて、（ａ）外側の負荷に接続された巻線と、
（ｂ）第２の巻線手段の第１と第２の交流巻線と並列に
接続され、こられ２つの交流巻線手段に交流を供給する
巻線と、（ｃ）外側の負荷に接続された第１の巻線と第
２の巻線手段の２つの交流巻線と並列に接続された第２
の巻線とを備えている。

１次と２次の巻線手段は、複数のタップを備えた単一の
巻線により形成されてもさしつかえない。

本発明の目的と特長とその他の特徴は、添付図面を参照
して例示された自己調節型変圧器−誘導蓋装置の好適な
実施例を詳細に説明した以下の記載を精読することによ
り明らかとなろう。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図解した添付図面を参照しなが
ら本発明の詳細な説明する。

なお、いろいろな図面中、同じ要素は同じ参照数字によ
り表示されている。

第１図に示されているように、エヤ・ギャップを有する
自己調節型変圧器−誘導蓋装置は中央の脚２と２つの外
側の脚３と４より成る３脚式磁心１を備えている。脚２
と３と４の上端は磁心１の第１の共通点を介して互に接
続されており、−方、脚２と３と４の下端は磁心１の第
２の共通点を介して互に接続されている。

なお、この開示書と特許請求の範囲に記載されている“
脚”なる用語は磁心１の２つの共通点５と６を互に接続
している３つの磁気回路の径路それぞれを表示したもの
である。

３つの脚２と３と４の横断面積が同一であることが有利
である。外側の脚３と４の横断面積が同一であって、中
央の脚２の横断面積が外側の脚３と４の横断面積と同じ
であってもよく、外側の脚３と４の横断面積より大きく
てもさしつかえないことは重要なことである。

エヤ・ギャップが外側の脚３の中央に設けられており、
一方、エヤ・ギャップ８が外側の脚４の中央に設けられ
ている。エヤ・ギャップ７と８の寸法は等しい。

交流巻線９ａと直流制御巻線１０ａが外側の脚３のまわ
りに取り付けられており、交流巻線９λと直流制御巻線
１０ｂが外側の脚４のまわりに取り付けられている。巻
線９＆と９ｂは互に直列に接続されていて、巻数は同じ
である。直流制御巻線１０ａと１０ｂも互に直列に接続
されていて、巻数は同じである。

複数のダイオードを備えていて、この技術分野の普通の
仕様に従って構成された全波整流器ブリッジ１１は、直
列に接続された巻線９λと９ｂを直列に接続された巻線
１０ａとＪｏｂと直列に接続しており、これにより巻線
９ａと９ｂを通って流れる交流は整流され、このように
して整流された電流は巻線１０ａとＪｏｂに供給される
。巻線１０ａとｌＯｂに供給される整流された電流を“
直流°と呼ぶのが好都合である。第１図を参照して上述
されたエヤ・ギャップを有する自己調節型変圧器−誘導
蓋装置の構造は、昭和６１年１０月２８日に公告された
出願人の米国特許第４，６２０．１４４号に記載され特
許が請求されている可変誘導器の構造に相等している。

１次巻線１２が中央の脚２のまわりに巻かれていて、電
源１３から交流が１次巻線１２に供給されている。巻線
１２の交流は、中央の脚２のまわりに巻きつけられた２
次巻線１６を横切る交流磁束を中央の脚２の中で誘導し
、これにより２次巻線１６は交流を発生する。

巻線１６は、巻線９ａの開放端ターミナルに接続された
第１のターミナルとダイオード・ブリッジ１１の交流側
出力１９に接続された第２のターミナルを備えている。

したがって、第２の巻線１６を通って発生した交流は、
直列に接続された巻線９ａと９ｂに供給されるとともに
、直列に接続された制御巻線１０ａと１０ｂに供給され
るようダイオード・ブリッジＩＩを通って整流される。

巻線１２と１６間の巻線比を適当に選択することにより
、巻線９ａと９ｂに印加される交流電圧のレベルを要求
通り下げることができる。したがって、この機能を果す
ようにするため、外設逓降変圧器を必要としない。

第３図に示されているように、電源Ｉ３の電圧が適当な
レベルにある場合、電源１３から直接交流を巻線９ａと
９ｂに供給することができる。

この特殊な場合、電源Ｉ３の第１のターミナルは巻線９
ａの開放端ターミナルに接続されており、一方、電源１
３の第２のターミナルはダイオード・ブリッジ１１の交
流出力１９に接続されている。

電源１３から巻線９ａと９ｂに供給された交流は、直流
制御巻線１０ａとＩＯｂに供給されるようダイオード・
ブリッジ１１を通って整流される。

図面の第１図と第３図に示されているように、巻線１０
ａとＩＯｂに供給された直流しく整流された電流）がエ
ヤ・ギャップ７と８を有する２つの外側の脚３と４によ
り限定された閉磁気回路を流れる直流磁束ＦＣを誘導す
るよう巻線１０ａと１０ｂはそれぞれ外側の脚３と４の
まわりに巻きつけられるとともに、互に接続されている
。中央の脚２には直流磁束は流れない。

第１図と第３図に示されているように、巻線９ａと９ｂ
と巻線１６は同極となるよう巻線されている。したがっ
て、巻線１２の交流と巻線９ａと９ｂと２次−巻線１６
の交流は、脚２と３により限定された閉磁気回路を流れ
る第１の交流磁束に連結されているとともに、脚２と４
により限定された閉磁気回路を流れる第２の交流磁束に
連結されている。これらの第１と第２の交流磁束は、中
央の脚２で互に助けあっている。

電源１３から流れてきた交流の６正の半サイクルの間と
１次巻線９＆と９ｂと巻線１６の６正の半サイクルの間
、外側の脚３を流れる直流磁束と第！の交流磁束は互に
反対の向きをなしているので、直流磁束は交流磁束に対
する脚３の透磁率を増加させる。これとは逆に、外側の
脚４を流れる直流磁束と交流磁束は第２の交流磁束に対
する脚４の透磁率を減少させる。

電源１３から流れる交流の６正の半サイクルの間、直流
磁束と交流磁束が上述のように重なりあっていることは
もちろんのことである。電源１３から流れる交流の各員
の半サイクルの間、逆の現象が生じることは容易に理解
していただけよう。

この場合、第１と第２交流磁束は、外側の脚３と４の中
を反対方向に流れる。

直流磁束ＦＣの機能は、第１と第２の交流磁束に対する
磁心ｌの透磁率を制御するよう磁心ｌを多かれ少なかれ
深く飽和させることである。直流磁束ＦＣが増加すると
、巻線９ａと９ｂと１２のインピーダンスが減少すると
ともに、これらのに巻線を流れる交流を増大させる。し
たがって、自己調節型変圧器−誘導蓋装置により吸収さ
れる無効電力の量は直流磁束ＦＣとともに変化する。

コイル１０ａと１０ｂを流れる直流（整流された直流）
の振幅と直流磁束ＦＣの密度は、コイル９ａと９ｂを流
れる交流の振幅とともに自動的にかつ比例して変化する
ので、磁心ｌの交流磁束に対する透磁率の自己制御が行
なわれ、したがって、本発明に係る変圧器により吸収さ
れる無効電力の自己制御が行なわれる。

以下の記載により詳しく説明されているように、変圧器
による無効電力の自己制御吸収により、電源電流の一定
の範囲内で直列に接続された巻線９ａと９ｂを横切る交
流電圧を調節することが可能となり、この結果、あるレ
ベルにおける電源１３の交流電圧を調節することが可能
となる。なお、前記レベルは、エヤ・ギャップを有する
自己調節型変圧器−誘電型装置のパラメーターを適宜調
節することにより調節することができる。

中央の脚２のまわりに巻きつけられた別の２次巻線１４
は、中央の脚２の中を流れる結果として生じた交流磁束
に応答して、外部負荷１５に供給される交流を発生する
。２次巻線１４のターミナル間に接続された負荷１５に
供給される電圧のレベルは、１次巻線１２と２次巻線１
４の巻数の比により決定されることはもちろんのことで
ある。

電源１３の交流電圧は調節されるので、巻線１４のター
ミナル間にある負荷１５の供給交流電圧も自動的に調節
される。

第２図に示されているように、コイル９ａと１０ａは、
エヤ・ギャップが外側の脚の中央に位置しているよう外
側の脚１３上に重ね巻きされている。同様に、コイル９
ａとＪｏｂも、エヤ・ギャップ８が外側の脚４の中央に
位置しているよう外側の脚４上に重ね巻きされている。

脚３と４の上にコイル９ａと９ｂと１０ａと１０ｂをこ
のように取り付けることにより得られる特長は、エヤ・
ギャップ７と８の領域における漏洩磁束を大幅に減らす
ことができることである。

中央の脚２のまわケに配置されている巻１１Ａ１２と１
４と１６は、図面の第２図に示されているように、重ね
巻きされていることが有利である。

・　別の実施例においては、図面の第４図に等価回路の
形で示されているように、中央の脚の巻線１２と１４と
１６を複数のタップ２２０より２２４までを備えた単一
の巻線２１と取り換えることができる。巻線２１は中央
の脚２のまわりに取り付けられていて、電源１３の交流
電圧と電流がタップ２２０と２２４をへて巻線２１に供
給される。

巻線２１のタップ２２２と２２４をへて交流が巻線９ａ
と９ｂの電流は制御巻線１０ａと１０ｂに供給するよう
ダイオード・ブリッジ１１により整流される。タップ２
２２と２２４をへて巻線２１により交流が負荷１５に供
給される。したがって、第４図に示されている変圧器は
単巻変圧器として動作する。

単一の巻線２１を使用することにより変圧器を構成する
ために必要とされる導電ワイヤの量をかなり減少させる
ことができる。さらに、あるクイブの回路では、導電ワ
イヤの直径を小さくすることができる。

さて、エヤ・ギャップを有する自己調節型変圧器−導電
器装置の動作の特性を第６図の曲線により説明する。こ
れらの曲線は、第５図に示されている回路を使用して得
られた測定結果をプロットしたものである。

第４図に示されている場合と同様、第５図に示されてい
る回路は、中央の脚２のまわりに巻き付けられていて、
タップ２２０より２２４までを備えた巻線２１より成る
。電源１３は巻線２１のタップ２２１と２２４の間に接
続されており、電源１３から直接交流が巻線９ａと９ｂ
に供給されている。さらに詳しく言えば、電源１３の第
１のターミナルはコイル９ユの開放端ターミナルに接続
されており、電源１３の第２のターミナルはダイオード
・ブリッジ１１の交流出力１９に接続されている。

まず第一に、本発明に係る自己調節型変圧器−誘導蓋装
置が下記の３つの機能を行なう１磁心装置であることを
注記しなければならない。すなわち、 一上記米国特許第４，６２０，１４４号に記載され、特
許が請求されているエヤ・ギャップを有する自己制御型
可変誘電器として、本装置は、あらかじめ設定されたあ
る電圧レベルから電圧のわずかな増加に応じて電源１３
から大壷の無効電力を吸収する能力を備えている（第７
図参照）。

このように吸収された無効電力は、電源電圧の増加にほ
ぼ比例し、電源１３からの電圧の調節を行なうよう変化
する。

一変圧器として使用されるとき、本装置は、参照数字】
４または２１のごとき２次巻線を通って参照数字１５の
ごとき外側負荷に所要の電圧を供給することができる。

電源１３の電圧が上述のごとく無効電力を吸収すること
により調節されるので、負荷を供給する電圧も調節され
る。

−２次巻線１６が用意されている場合、あるいは、単巻
変圧器回路（巻線２１）が使用さ′れる場合、電源１３
からの電圧より低い電圧を巻線９ａと９　ｂにより構成
された外側負荷に供給することができる。このような供
給方法は、電気的な絶縁と整流器ブリッジ菖１に使用さ
れる高電圧用ダイオードの購入に関連したコスト高のた
め経済的に興味がある。

さらに、本発明に係るエヤ・ギャップを有する自己調節
型変圧器−誘導蓋装置の動作が上記の米国特許第４，６
２０，１４４号に記載され、特許が請求されているエヤ
・ギャップを有する自己制御型可変誘導器に２次巻線を
通って給電する従来の変圧器の動作と異なっていること
は指摘されるべきである。たとえば、１次巻線１２と２
次巻線１４のごとき変圧器部分と可変誘導器部分、ずな
わら、巻線９ａと９ｂと１ｏａｌｏｂが同じ磁心、ずな
わら、磁心ｌ上に取り付けられているので、磁心１に流
れる第１と第２の交流磁気フラックスを介して互に影響
しあう。したがって、変圧器の動作の特性を表わす算数
的な表現も変更される。

まず第一に、第５図に表示されている変圧器の使用電圧
ｖ０のレベルは、各巻線９ａと９ｂの巻数と第１図に示
されている場合の２次巻線１６の巻数の間の比と、各巻
１ｓ９ａと９ｂの巻数と第３図に示されている場合の１
次巻線１２０巻数の間の比と、各巻線９ａと９ｂの巻数
と第４図に示されている場合のタップ２２２と２２４間
の巻線２１の部分の巻数の間の比と、各巻線９ａと９ｂ
の巻数と第５図に示されている場合のタップ２２１と２
２４間の巻線２１の部分の巻数の間の比とに左右される
。さらに、使用電圧Ｖ０のレベルと上記巻数の比との間
の関係は直線的ではない。

第６図は、とくに、上記のように限定された巻線比の関
係として使用電圧Ｖ。のレベルのこの変化を表示してい
るいくつかの曲線を示している。

なお、第６図に示されている曲線は、使用電圧Ｖ。対電
源電流１０の関係を表わしている（第５図参照）。

下記の第１表は、第６図の各曲線について、第５図に示
されている巻線２１のタップ２２１と２２４の間の巻数
ＮＰ１と、各巻数９ａと９ｂの巻数Ｎ８と、各巻線１０
ａと１０ｂの巻数ＮＩ０を示している。

ニー」−一り 巻数Ｎ□に対し巻数Ｎ―を変えることにより、エヤ・ギ
ャップを有する自己調節型変圧器−誘導蓋装置の使用電
圧Ｖ０のレベルを調節できることは、第５図の曲線と第
１表より容易に理解していただけよう。ここで、巻数Ｎ
□（６０巻）はすべての曲線について一定に保持されて
おり、一方、巻数ＮＰは曲線Ａ、とＡ、とＡ、の場合６
０であり、曲線Ｂ１とＢｔの場合、５０であり、曲線Ｃ
の場合、４０である。さらに、図面の第６図は、巻数比
ＮＳ／Ｎ□の関数として使用電圧■。のレベルが非直線
的に変化していることははっきりと論証している。

図面の２組の曲線、すなわち、曲線Ａ、とＡ。

とＡ３により形成された組と曲線Ｂ、とＢ、により形成
された組ならびに第１表は、巻数ＮＰ１とＮ。

が一定であると、巻数Ｎｅｏの変化が電圧調節の範囲内
における使用電圧ｖ０対使用電流ｉ。の関係を表示する
曲線の勾配を変更させるものであることを論証している
。さらに、この勾配が巻数比ＮＩＯ／ＮＰの変化に非常
に敏感であることは容易に理解していただけよう。

理論的に論証することもできるが、第６図の曲線は、電
圧調節の範囲内では使用電圧Ｖ０が比Ｎ　ａ　／　Ｎ　
、　、の関数であり、ｖ０対１０の曲線の勾配が比ＮＰ
。／ＮＰの関数であることを論証している。

１次巻線２１と交流巻線９λと９ｂが同じ磁心ｌ上に取
り付けられているので、これらの巻線は互に影響しあい
、これにより、比Ｎ　９　／　Ｎ□使用電圧ｖ０のレベ
ルに影響を及ぼしている。

比Ｎ　Ｉ　／　Ｎ□とＮ１゜／ＮＰを適切に調節するこ
とにより、電圧調節範囲内でゼロに等しいＶ。対１０曲
線の勾配を得ることができ、また電圧調節のこの領域内
における使用電圧Ｖ。を所要のレベルに調節することが
できる。

磁心ｌの中央の脚が飽和することを防止するため、脚２
の横断面の面積Ｓ、と巻数Ｎｔ＋と外側の脚３と４それ
ぞれの横断面の面積Ｓｓ、ａと巻数Ｎ８が次の関係を満
足させなければならないことを注記すべきことである。

ＮｔＩ”Ｓｔ、≧−Ｎｇ・Ｓ　ｊ！、４したがって、脚
２と３と４の横断面積が同じであれば、比Ｎ　ｓ／　Ｎ
　ｔ　ｔは１より小さいかあるいは１より小さくなけれ
ばならない。

したがって、エヤ・ギャップを有する自己調節形変圧器
−誘導器装置の動作は、昭和６１年ｌＯ月２８日に公告
になった出願人の米国特許第４゜６２０．１４４号に記
載され特許が請求されているエヤ・ギャップを有する自
己調節型可変誘導器の動作とは異なる。

しかし、この可変誘導器の場合と同様、エヤ・ギャップ
７と８は、これらの変圧器のいろいろな磁心の不一致や
上記の米国特許第４，６２０，１４４号に詳細に論述さ
れている他の好ましくない現象にあわせて動作の特性の
感度をかなり減少させるので、変圧器の磁心１のエヤ・
ギャップ７と８は本発明に従って構成された変圧器の動
作の特性を一様化している。

昭和６１年１０月２８日に公告された米国特許第４，６
２０，１４４号に詳細に説明されている動作の調節を本
発明に係る変圧器について行なうことができることが可
能であることはもちろんのことである。

しかし、本発明はさらに、エヤ・ギャップを有する自己
調節型変圧器−誘導蓋装置の動作の特性を調節する下記
の補足的な手段を提案するものである。

本発明の第１の変更態様によれば、固定値を有する誘導
器２０は、直列に互に接続された巻線９ａと９ｂと並列
に接続されている（第１図と第３図参照）。電源１３が
発生し、誘導器２０のインダクタンスの値に左右される
振幅を有する交流はこの誘導器を通って流れる。このよ
うな電流は整流され、このように整流された電流は巻線
１０ａと１０ｂに供給される。これにより、バイアス直
流磁束が作られ、外側の脚３と４により限定された閉磁
気回路を通って流れる。このバイアス磁束と巻線９ａと
９ｂからの整流された交流により発生した直流磁束は互
に助けあう。誘導器２０のインダクタンスの値を変える
ことにより、電圧調節領域にある使用電圧■。のレベル
を正確に調節することができる。誘導器２０はリニヤに
動作するかあるいは過度に励磁される（飽和しゃすくな
る）。

別のやり方は、ダイオード・ブリッジ１１の交流入力１
８に接続された第１のターミナルとダイオード・ブリッ
ジ１１の交流出力１９に接続された第２のターミナルを
備えた２次巻線より成る電流変圧器（第１図と第３図参
照）を使用することである。電流変圧器１７は、２次巻
線を通りかつ巻線９ａと９ｂとに給電する交流に応答し
て交流を発生する。この交流は、ダイオード・ブリッジ
１１により整流されるとともに、巻線１０ａとＴＯｂに
供給されて、巻線９ａと９ｂからの整流された電流が発
生した直流磁束と同じ方向に外側の脚３と４により限定
された閉磁気回路内を流れるバイアス直流磁束を発生す
る。変圧器１７が発生した電流は巻線９ａと９ｂを流れ
る電流値とともに変化する振幅をもつので、バイアス直
流磁束はそれに応じて変化する。電圧調節の範囲内にあ
る曲線Ｖ０対ｉ。の勾配は、適当な特性をもった変圧器
１７を選択することにより調節することができる、すな
わち、増加するかあるいは減少する。

必要な場合、エヤ・ギャップを有する自己調節型変圧器
−誘導蓋装置の動作の特性を調節するため、誘導器２０
と変圧器１７を同時に使用することができることはもち
ろんのことである。

第７図は、２次巻線、たとえば、巻線１４のターミナル
間に異なった負荷が接続されたときの本発明に従った変
圧器の動作を図解したものである。

さらに詳しく言えば、第７図の曲線Ｇは、変圧器が負荷
を供給しない（無負荷状態）のときのＶ０対ｉ。に対応
している。曲線りとＥとＦは、電源からの電力で負荷を
供給したときの変圧器の動作に対応しており、曲線Ｆに
対応した荷重は曲線りに対応した負荷より大きい。電圧
調節の領域では、電圧Ｖ。は、変圧器が負荷を供給しな
いときでさえ、負荷が変化しても比較的一定である（曲
線Ｇ参照）。

エヤ・ギャップを有する自己調節型変圧器−誘導蓋装置
が無効電力を自己制御しながら吸収することにより交流
電圧を調節する単純な装置を構成していることは当業者
であれば理解することができよう。

エヤ・ギャップを有する自己制御型変圧器−誘導品装置
の非常に興味ある適用例は、上記の米国特許第４，６２
０，１４４号の場合と同様、架空電線またはより一般的
には容量性電源（静電結合）により供給された電気的な
負荷に印加される交流電圧を調節することである。

このような適用例では、容量性電源が電源１３を構成し
ている。負荷は抵抗性であってもよくアクタンスをもつ
ものであってもよく、あるいは抵抗性でありしかもリア
クタンスをもつものであってもよい。図面の第７図によ
り論証されているように、本発明に係る変圧器は、電圧
ｖ０、したがって、比較的一定のレベルで負荷に供給さ
れた電圧を維持しながら、負荷に所要の電力を供給する
。

（静電結合を介して）容量性電源から電気エネルギーを
負荷に供給するために使用される場合、エヤ・ギャップ
を有する自己調節型変圧器−誘導品装置の内部の電気的
なロスは、この負荷に交流が供給されている状態で増加
することはない。本発明に係る変圧器により負荷に供給
される電流が増加すると、巻線９ａと９ｂの交流と巻線
１０ａと１０ｂの直流はともに減少する。

エヤ・ギャップを有する自己調節型変圧器−誘導品装置
の好適な実施例について本発明を上記のように説明した
が、本発明の性質と範囲を変えたりあるいは変更しない
限り、特許請求の範囲内であれば、これらの実施例に変
更を加えることができ、また変圧器に他の適用のやり方
を実施してもさしつかえないことを注記しておかなけれ
ばならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係るエヤ・ギャップ
を有する自己調節型変圧器−誘導品装置を示す。第２図
は、第１図に示されている変圧器の３つの脚上に取り付
けられた巻線の重なりの状態を示す。第３図は、本発明
の第２の実施例に係るエヤ・ギャップを有する自己調節
型変圧器−誘導品装置を示す。第４図は、本発明の第３
図の実施例に係る自己調節型変圧器−誘導品装置の等価
回路を示す。第５図は、本発明の動作を示すために使用
されるエヤ・ギャップを有する自己調節型変圧器−誘導
品装置の等価回路を示す。第６図は、第５図の回路を使
用して得られた本発明に係る変圧器の動作曲線を示す。 第７図は、このような変圧器をへて供給される負荷の関
数として本発明に係る変圧器の動作を示す一連の曲線を
示す。 １・・・磁心、２・・・中央の脚、３・・・外側の脚、
４．５・・・共通点、７．８・・・エヤ・ギャップ、９
ａ、９ｂ・・・交流巻線、１０λ、ｉｏｂ・・・直流制
御巻線、１１・・・全波整流器ブリッジ、１２・・・１
次巻線、１３・・・電源、１４．１６・・・２次巻線、
１５・・・外部負荷、１７・・・電流変圧器、１８・・
・交流入力、１９・・・交流出力、２０・・・誘導器、
２１・・・巻線、２２０，２２１，２２２，２２３，２
２４・・・タップ。 Ｆｉｇ、７

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. （１）　それぞれ第１の端部と第２の端部を有する第１
   の脚と第２の脚と第３の脚を限定している磁心と、前記
   第１の端部が磁心の第１の共通点を介して互いに接続さ
   れているとともに、前記第２の端部が前記磁心の第２の
   共通点を介して互に接続されていることと、 第１の巻線手段と、該１次巻線手段が磁心 の前記脚のうちの少なくとも１つのまわりに巻きつけら
   れていて、電気エネルギー源により交流が前記１次巻線
   手段に供給されることと、 磁心の前記脚のうちの少なくとも１つのま わりに巻きつけられていて、前記電気エネルギー源によ
   り発生した交流が供給される第２の巻線手段と、 第１と第２の巻線手段の中を流れる２つの 交流が第２と第３の脚それぞれに誘導された交流磁束に
   結合されるよう前記第１と第２の巻線手段が磁心上に位
   置ぎめされていることと、 直流が供給されるとともに、該直流が前記 第２と第３の脚それぞれの中に直流磁束を誘導するよう
   磁心上に配置された制御巻線手段と、第２と第３の脚の
   一方の中を流れる交流と 直流の磁束が互に助け合つており、一方、前記第２と第
   ３の脚の他方の中を流れる交流と直流の磁束が互に反対
   の向きをなしていることと、 交流を制御巻線手段に供給される直流に変 換する手段と、制御巻線手段に供給される直流が、第２
   と第３の脚の中を流れる直流磁束の密度を変えるよう第
   ２の巻線手段の中を流れる交流の振幅とともに変化する
   振幅を有するとともに、交流磁束に対する前記第２と第
   ３の脚の透磁率を制御することと、 前記第２と第３の脚の中を流れる交流磁束 の作用をうけるとともに、電気的な負荷を供給するよう
   前記電気的な負荷に接続された２次巻線手段と より成る変圧器。
2. （２）第２の脚が、該第２の脚の中を流れる結果として
   生じた磁束が横切るギャップ手段を備えており、第３の
   脚も、該第３の脚の中を流れる結果として生じた磁束が
   横切るギャップ手段を備えていることを特徴とする請求
   項１記載の装置。
3. （３）前記電流変換手段が、第２の巻線手段に供給され
   る交流を整流するとともに、制御巻線手段に整流された
   電流を供給するダイオード・ブリッジより成り、整流さ
   れた電流が制御巻線手段に供給される直流を構成してい
   ることを特徴とする請求項１記載の変圧器。
4. （４）本変圧器がさらに、前記第２の巻線手段に並列に
   接続された誘導器を備えていることを特徴とする請求項
   ３記載の変圧器。
5. （５）前記ダイオード・ブリッジが第２の巻線手段に供
   給された交流が横切る入力と出力を備えていることと、
   本変圧器がさらに、第２の巻線手段の中を流れる交流の
   作用をうけるとともに、グイオード・ブリッジの前記入
   力と出力にそれぞれ接続された第１と第２のクーミナル
   を備えた２次巻線を備えている電流変圧器より成ること
   を特徴とする請求項３記載の変圧器。
6. （６）前記１次と２次の巻線手段が、前記第１の脚上に
   取り付けられていて、複数のタップを備えた単一の巻線
   手段により形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の変圧器。
7. （７）前記１次巻線手段が第１の脚上に配置されていて
   、巻線Ｎ＿Ｐを有し、第２の巻線手段が直列に接続され
   ていて、それぞれ巻数Ｎ＿■を有する第２と第３の脚上
   に配置された第１と第２の巻線より成り、第１の脚が横
   断面積Ｓ＿１を有し、第２と第３の脚がそれぞれ横断面
   積Ｓ＿１を有し、パラメーターＮ＿ＰとＮ＿■とＳ＿１
   とＳ＿２＿３が下記の関係式、すなわち、 Ｎ＿Ｐ・Ｓ＿１≧Ｎ＿■・Ｓ＿２＿３ を満足していることを特徴とする請求項１記載の変圧器
   。
8. （８）前記２次巻線手段が第１の脚上に配置されていて
   巻数Ｎ＿Ｐを有し、第２の巻線手段が直列に接続されて
   いて、それぞれ巻数Ｎ＿■を有する第２と第３の脚上に
   配置された第１と第２の巻線より成り、第１の脚が横面
   積Ｓ＿１を有し、第２と第３の脚がそれぞれ横断面積Ｓ
   ＿２＿３を有し、パラメーターＮ＿ＰとＮ＿■とＳ＿１
   とＳ＿２＿３が下記の関係式、すなわち、 Ｎ＿Ｐ・Ｓ＿１≧Ｎ＿■・Ｓ＿２＿３ を満足していることを特徴とする請求項２に記載の変圧
   器。
9. （９）それぞれ第１の端部と第２の端部を有する第１の
   脚と第２の脚と第３の脚を限定している磁心と、前記第
   １の端部が磁心の第１の共通点を介して互に接続されて
   いるとともに、前記第２の端部が前記磁心の第２の共通
   点を介して互に接続されていることと、 第１の巻線手段と、該１次巻線手段が、前 記第１の脚のまわりに巻きつけられていて、電気エネル
   ギー源により交流が前記１次巻線手段に供給されること
   と、 磁心の前記脚のうちの少なくとも１つのま わりに巻き付けられていて、前記電気エネルギー源によ
   り交流が供給される第２の巻線手段と、第１と第２の巻
   線手段の中を流れる前記交 流が第１と第２の脚により限定された閉磁気回路の中を
   流れる第１の交流磁束に連結されているとともに、第１
   と第３脚により限定された閉磁気回路の中を流れる第２
   の交流磁束が第１の脚の中で互に助けあつていることと
   、 それぞれ第２と第３の脚のまわりに巻きつ けられた第１の制御巻線と第２の制御巻線と、前記直流
   が第２と第３の脚により限定された閉磁気回路の中を流
   れる直流磁束を誘導するよう前記第１と第２の制御巻線
   が直列に接続されていて、直流が前記第１と第２の制御
   巻線に供給されていることと、 交流を第１と第２の制御巻線に供給される 直流に変換する手段と、制御巻線に供給される直流が、
   前記直流磁束の密度を変えるよう第２の巻線手段の中を
   流れる交流の振幅とともに変化する振幅を有するととも
   に、第１と第２の交流の振幅を有するとともに、第１と
   第２の交流磁束に対する第２と第３の脚の透磁率を制御
   することと、前記第１の脚のまわりに巻きつけられてい て、第１の脚の中で互に助けあう第１と第２の交流磁束
   の作用をうけるとともに、電気的な負荷を供給するよう
   前記電気的な負荷に接続された２次巻線手段と より成る変圧器。
10. （１０）第２の脚が、該第２の脚の中を流れる結果とし
    て生じた磁束が横切るギャップ手段を備えていることと
    、第３の脚が、該第３の脚の中を流れる結果として生じ
    た磁束が横切る第２のギャップ手段を備えていることを
    特徴とする請求項９記載の変圧器。
11. （１１）前記第２の巻線手段が、直列に接続され、第２
    と第３の脚のまわりに配置された第１の交流巻線と第２
    の交流巻線より成ることを特徴とする請求項１０記載の
    変圧器。
12. （１２）前記負荷が外部負荷であることと、本変圧器が
    さらに、前記第１の脚のまわりに巻きつけられていると
    ともに、第２の巻線手段の第１と第２の交流巻線が直列
    に接続されている２つのターミナルを備えた捕足的な２
    次巻線手段を備えており、該補足的な２次巻線手段が、
    前記第１の脚の中で誘導された結果として生じた磁束に
    応じて第２の巻線手段の第１と第２の巻線に供給される
    交流を発生することを特徴とする請求項１１記載の変圧
    器。
13. （１３）前記電流変換手段が、第２の巻線手段に供給さ
    れる交流を整流するとともに、第１と第２の制御巻線に
    整流された電流を供給するダイオード・ブリッジより成
    り、整流された電流が第１と第２の制御巻線に供給され
    る直流を構成していることを特徴とする請求項１０記載
    の変圧器。
14. （１４）本変圧器がさらに、前記第２の巻線手段と並列
    に接続された誘導器を備えていることを特徴とする請求
    項１３記載の変圧器。
15. （１５）ダイオード・ブリッジが第２の巻線手段に供給
    される交流が横切る入力と出力を備えていることと、本
    変圧器がさらに、第２の巻線手段の中を流れる交流に応
    答するとともに、ダイオード・ブリッジの前記入力と出
    力にそれぞれ接続された第１と第２のターミナルを備え
    た２次巻線を有する電流変圧器を備えていることを特徴
    とする請求項１３に記載の変圧器。
16. （１６）前記電流変換手段が、第２の巻線手段に供給さ
    れる交流を整流するとともに、第１と第２の制御巻線に
    整流された電流を供給するダイオード・ブリッジより成
    り、整流された電流が第１と第２の制御巻線に供給され
    る直流を構成していることを特徴とする請求項１１記載
    の変圧器。
17. （１７）本変圧器がさらに、第２の巻線手段の直列に互
    に接続された第１と第２の巻線と並列に接続されている
    誘導器を備えていることを特徴とする請求項１６記載の
    変圧器。
18. （１８）前記ダイオード・ブリッジが第２の巻線手段の
    第１と第２の巻線に供給される交流が横切る入力と出力
    を備えていることと、本変圧器がさらに、第２の巻線手
    段の第１と第２の巻線の中を流れる交流に応答するとと
    もに、ダイオード・ブリッジの前記入力と出力にそれぞ
    れ接続された第１と第２のターミナルを備えた２次巻線
    を有する電流変圧器を備えていることを特徴とする請求
    項１６記載の変圧器。
19. （１９）前記第１のギャップ手段が第２の巻線手段の前
    記第１の巻線の中心に位置ぎめされているとともに、前
    記第１の制御巻線の中心に位置ぎめされているよう第２
    の巻線の前記第１の交流巻線と前記第１の制御巻線が重
    ねあわされていることと、前記第２のギャップ手段が第
    ２の巻線手段の前記第２の巻線の中心に位置ぎめされて
    いるとともに、前記第２の制御巻線の中心に位置ぎめさ
    れているよう第２の制御巻線手段の前記第２の交流巻線
    と前記第２の制御巻線が重ねあわされていることと、前
    記１次と２次の巻線手段が前記第１の脚のまわりに重ね
    あわされていることを特徴とする請求項１１記載の変圧
    器。
20. （２０）前記１次と２次の巻線手段が、前記第１の脚上
    に取り付けられていて、複数のタップを備えている単一
    の巻線により形成されていることを特徴とする請求項１
    ０記載の変圧器。
21. （２１）前記１次巻線手段と前記２つの２次巻線手段が
    、前記第１の脚のまわりに配置されていて、複数のタッ
    プを備えている単一の巻線により形成されていることを
    特徴とする請求項１２記載の変圧器。
22. （２２）第２の巻線手段の第１と第２の交流巻線に交流
    を供給する前記補足的な２次巻線手段が巻数Ｎ＿Ｓを有
    し、第２の巻線手段の第１と第２の交流巻線がそれぞれ
    巻数Ｎ＿Ａを有し、第１の脚が横断面積Ｓ＿１を有し、
    第２と第３の脚がそれぞれ横断面積Ｓ＿２＿３を有し、
    前記パラメーターが下記の関係式、すなわち、 Ｎ＿Ｓ・Ｓ＿１≦Ｎ＿Ａ・Ｓ＿２＿３ を満足していることを特徴とする請求項１２記載の変圧
    器。
23. （２３）それぞれ第１の端部と第２の端部を有する第１
    の脚と第２の脚と第３の脚を限定している磁心と、前記
    第１の端部が磁心の第１の共通点を介して互に接続され
    ているとともに、前記第２の端部が前記磁心の第２の共
    通点を介して互に接続されていることと、 前記第１の脚のまわりに巻きつけられてい て、電気エネルギー源により交流が供給される１次巻線
    と、 前記第２と第３の脚のまわりに配置されて いて、前記電源が発生した交流が供給される直列に接続
    された第１の交流巻線と第２の交流巻線と、１次巻線を
    流れる前記交流と第１と第２の 交流巻線を流れる前記交流が、第１と第２の脚により限
    定された閉磁気回路を流れる第１の交流磁束に連結され
    ているとともに、第１と第２の脚により限定された閉磁
    気回路に連結されていて、前記第１と第２の交流磁束が
    第１の脚の中で互に助けあつていることと、 それぞれ第２と第３の脚のまわりに配置さ れている第１の制御巻線と第２の制御巻線と、該第１と
    第２の制御巻線が直列に接続されていて、第２と第３の
    脚により限定された閉磁気回路の中を流れる直流磁束を
    誘導するよう前記第１と第２の制御巻線に直流が供給さ
    れていることと、第１と第２の交流巻線に供給される交
    流を 第１と第２の制御巻線に供給される直流に変換する手段
    と、前記巻線を流れる交流の振幅とともに変動し、これ
    により前記直流磁束の密度を変える振幅を有し、第１と
    第２の交流磁束それぞれに対する第２と第３の脚の透磁
    率を制御することと、第１の脚のまわりに巻きつけられ
    ていて、 前記第１の脚の中で互に助けあう第１と第２の交流磁束
    の作用をうける２次巻線と、該２次巻線が第１と第２の
    交流巻線が直列に接続されている２つのターミナルを介
    して前記第１と第２の交流巻線に供給されることと より成る変圧器。
24. （２４）前記第２の脚が該第２の脚の中を流れる結果と
    して生じた磁束が横切るギャップ手段を備えていること
    と、第３の脚も該第３の脚の中を流れる結果として生じ
    た磁束が横切るギャップ手段を備えていることを特徴と
    する請求項２３記載の変圧器。
25. （２５）第１の脚のまわりに巻きつけられていて、第１
    と第２の交流磁束の作用をうける前記第２の巻線が巻数
    Ｎ＿Ｓを有し、第１と第２の交流巻線がそれぞれ巻数Ｎ
    ＿Ａを有し、第１の脚が横断面積Ｓ＿２＿３を有し、前
    記パラメーターが下記の関係式、すなわち、 Ｎ＿Ｓ・Ｓ＿１≧Ｎ＿Ａ・Ｓ＿２＿３ を満足していることを特徴とする請求項２４記載の変圧
    器。