JPS6074607A - 多相アセンブリ - 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〕 本発明は交流装置を制御するための多相アセンブリ、特
にうず電流によるエネルギー損失（以下うず電流積と言
う）を利用して実質的な抵抗骨をもつ電気的インピーダ
ンスを生じることができるアセンブリに関する。

〔従来の技術とその問題点〕

一般的に知られた多相装置、例えば三相リアクトルは、
平行に配列された３つの磁極片がそれらの端部で交差片
により相互に連結されてなる鉄心により構成されている
。各磁極片には、他の２つと位相の異なる励磁交流源に
接続されるように適合されたコイルが巻かれている。各
コイルによって発生した磁束はそれぞれの磁極片に沿っ
て分布し、既知のように、前記鉄心の中心点において交
わる交番磁束の合計は零となる。

この種のりアクドルの鉄心の構造は、磁束をぜ凰 鉄心の遇々まで連続的かつなめらかに透過させるために
比較的高度な精度を必要とする。この必要性と鉄心の物
理的な嵩高さはこのような装置をかなり高価にしている
。

したがって、本発明は従来の多相装置よりも嵩低く、し
かも単純な構造であり、したがって製造が容易で信頼性
のある多相アセンブリを提供することを広い目的とする
。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の目
的に従って、−軸方向に伸びたコア上にそのコアに沿っ
て各相が別個に巻かれた複数の巻線を有し、前記コアは
少なくとも１つの強磁性体により構成され、少なくとも
前記巻線によりおおわれた前記コアの部分の空気境界と
空気境界間の厚さが１．６　ｒｔｖｎをこえ、交流装置
を制御し、実質的な抵抗骨をもつ電気的インピーダンス
を生じる：ことができる多相アセンブリが提供される。

ここに使用されている「空気境界と空気境界間の厚さ」
という用語は、前記コアが例えば単純なロッドすなわち
バ〜によって構成されている場合はもちろん前記コアが
例えば管状の要素によって構成されている場合をも定義
することを意図している。この後者の場合において空気
境界と空気境界間の厚さは、管状要素の壁の厚さを定義
し、その要素の直径を定義するものではない。さらにま
た、前記用語は数枚を積層してなるコアをも含むことを
意図する。本発明においてはその積層された各々の層の
空気境界と空気境界間の最小限度の厚さは１．６　ｒｒ
ｖｎである。

薄い鋼が積層されてなるコアを有する既知の多相装置に
おいては、前記装置の総インピーダンスＺは比較的大き
な誘導分Ｘとかなり小さな抵抗骨ｋから構成されており
、すなわち、Ｒぐさて、力率ｃｏｓψ−γは零に近い。

このような既知の装置と対比して、本発明においては実
質的なうず電流積によるインピーダンスＺが生じ、その
場合、抵抗骨ｋが誘導分Ｘのオーダー内であり、すなわ
ちＲ２Ｘであり、したがって力率はｃｏｓψ＜０．８で
ある。

したがって「実質的な抵抗骨をもつ電気的インピーダン
ス」という用語は、総インピーダンスの抵抗分が総イン
ピーダンスの誘導分と同オーダーである場合を示すこと
を意図している。

こうような装置のコア内で実質的なうず電流積を達成す
るために、そのコア本体は、そノ中に誘導された交番磁
界を吸収し、すなわち収容することができるような十分
な厚さすなわち深さを持たなければならない。

強磁性体における磁界の浸透深さδは次の公式から計算
することができる。

ここで Ｈｍは強磁性体の外側表面上の正弦波磁界の振幅、 Ｂｍは同領域上の磁気誘導の振幅、 σは前記強磁性体物質の導電率、 ｆ（ま前記交番磁界の周波数である。

一般的な構成要素の鋼からなるコアを用いて実験が行な
われ、その結果を次表に示す。

Ｈｍ　［Ａ、　／ｍ］　Ｂｍ　［Ｔｓ　〕　δ〔ｍｍ〕
５００　０．８９　０．８３ １．０００　１．２２　０．９９ １．５００　１．３１　１．１７ ２．０００　１．３７　１．３３ ２．５００　１．４０　１．４６ ３．０００　１．４４．　１．５８ ３．５００　１゜４８　１．６９ コア本体内のエネルギー損失の大部分、例えば８６から
９８％までは本体の外側表面からδｍｍ　の深さ内で起
こるので、磁気飽和が達成されたときに浸透深さは約１
．６　ｍｍであるということを上記の計算から知ること
ができる。なお、本発明による実際の装置を設計したと
ころ、装置の全体の寸法を減少することによって、誘起
される磁界の実際の浸透深さがｌ、　５　ｍｍをこえて
例えば３　ｍｍになることがわかった。

〔実施例〕

本発明がより十分に理解されるように、以下、図を参照
していくつかの好ましい実施例に関して記述する。

詳細な図を参照することにより、以下に記載した詳細は
単に例示であり、本発明の好ましい実施例の例示的な説
明のためであり、本発明の原理と概念的側面の最も有用
にして容易に理解可能な記述であると思われるところを
提示するために示されるものであることが明らかである
。

この点に関しては、本発明の基本的理解のために必要で
ある以上に本発明の構造的な詳細を示す試みはなされて
おらず、図に関して行う説明により本発明のいくつかの
形態がいかにして実施可能であるかを当業者に明らかに
するものである。

第１図に本発明による多相アセンブリの概要図を示す。

このアセンブリはｌ、　５　ｍｍをこえる厚さａの１つ
の強磁性体のロンドすなわちバーにより構成されたコア
１からなる。コア１上にはそれぞれコイルすなわち巻線
が巻かれ、巻線４はターミナルＲ，Ｘを有し、巻線６は
ターミナルＳ、Ｙを有し、巻線８はターミナルＴ、Ｚを
有する。ターミナルの多対は、他の２つと位相の異なる
励磁交流源に接続できる。図示のように、各々の巻線は
コア１上に別個に巻かれており、隣接した巻線には重な
っていない。巻線４．６及び８はすべてが同方向にコア
１の周囲に巻かれていてもよく、あるいはまた巻線が複
数あるアセンブリの少なくとも１つの巻線が他の巻線と
反対方向に巻かれていてもよい。

第２図には、強磁性体のフレームｌｏ内に配した壁厚ａ
の管状のコアを有する多相アセンブリが図示されている
。前記フレーム１０は個々の金属板１２，１４，１６及
び１８により構成され、−軸方向に伸びたコア２及び閉
磁路を有するアセンブリを形成している。したがってこ
のようなアセンブリでは、発生した磁束の大部分は前記
金属フレーム内に分布する。

第３図には、第２図に示したアセンブリの動作中の磁束
の状態が図示されている。強磁性体のフレーム１０内に
取付けられたコア２は、空気境界と空気境界間の厚さ、
すなわち壁厚ａ〉ｌ、　５　ｍｍの管状要素から構成さ
れている。図示のように３つの巻線４，６及び８は、軸
方向に伸びた中空のコア２のほぼ全長の周囲に巻かれて
いる。

励磁電流ＩＲ，ＩＳ、及びＩＴがそれぞれ巻線１ に泣加されると、各々の巻線によってそれぞれ漏れ磁束
、ΦａＲ＋Φａ８及びΦａ〒、（これらの漏れ磁束の合
計Φ、）　とフレーム１０内で誘導された相互磁束ΦＭ
とが生じる。したがって前記アセンブリ内の合計の磁束
は ΦΣｉ　−Φや＋Φｏ　〔１〕 となる。第３図のアセンブリにおいてはΦＭ＝　ｒ、ｇ
ＮＩＨ＋ｒｌＩＮＩｓ＋　ｒ、、ＮＩＴ−ｒｌｌＮ　（
ＩＲ十ＩＳ＋　ＩＴ　）ここで ｒμ−透磁率、 Ｎ−各巻線の巻数、 ｌＲ２ｌ５及び■Ｔ−巻線内の電流及びＩａ−各巻線内
の電流の振幅の値である。

たとえ理論面からは、前記アセンブリの相の間に完全な
対称が存在するときにはΦＭ＝０　であっても、実際に
はこのような完全な対称は成し遂げられないので、Φや
は大変率さいが零ではない。

したがって第３図及び、同様に第１図及び第２図の多相
アセンブリにおいては総磁束ΦΣｉの大部分は漏れ磁束
Φ。であるということが〔１〕式から見い出される。す
なわち、 ΦΣｉ二Φ。　〔２〕 今、このような電磁装置のインピーダンスＺｉについて
（電圧と）電流の既知のＳｉｎ関数を考慮すると ここで Ｋは装置のコアの形状と周波数とこれに印加された電流
に依存する係数であり、 Ｎｉ　＝＝巻線の巻数、 １ｉ　−コイルに流れる電流、 ω−雷電流角周波数である。

０．２〜Ｑ、　５　ｍｍの厚さの成層コアを有する三相
変圧器においては既知のように、磁束のほとんどは強磁
性体のコア内に分布し、わずかだけ、する。もし〔３〕
式にこの三相変圧器のような従来の電磁装置の典型的な
値を代入すると、１つの巻線のインピーダンスＺｉｎは だから〕 となる。

上記の説明により、本発明によるアセンブリにおいて、
０．２〜Ｑ、　５　ｍｍの厚さを有する従来の成層コア
が使用されるならば、上記の〔３〕式に適切な、値を代
入して となる。すなわち、この数字は実質的には２次巻線にお
ける短絡に等価である。

したがって、前記コアが上に定義したような１．５　ｍ
ｍをこえる厚さを有する大きくて重い１つ又は複数の本
体から成ることは、この発明の条件である。このような
コアを用いるとその外周面においてうず電流が発生し、
このうず電流慢 により磁束がコアの内部に浸入することが防止され、こ
れにより発生した磁束の多くの量が空間を通過して、又
はコア本体と空間とを通過して帰環するものであり、上
記の公知の装置の場合のように強磁性体のコアのみを通
過して、又は主として強磁性体のコアを通過して帰環す
るのではないのである。

例えば第３図に示された種類のアセンブリであることが
見い出された。

アセンブリのコア内で誘起されたうず電流の強度を増加
するために、従来のりアクドルに使用されている鋼の要
素と比較してＳｉ　のパーセントが低い、例えばＳ　ｉ
　（１％　の鋼からなるコアを使用することが賢明であ
る。

次に第４図〜第７図につき説明する。第４図及び第５図
には、本発明による星形結線及び三角結線されたアセン
ブリが図示されている。しかし、巻線が星形及び三角と
いう従来の方法でなく、第６図に示されているような非
対称な方法で結線されているならば、アセンブリの力率
は改善され、そして各相の巻線がコアの別個の枝の周囲
に巻かれている公知の従来の装置の力率と同オーダーに
なる。

第２図のアセンブリにおいては、巻線４及び８が金属板
１８及び１４にそれぞれ接近した位置にあるが、巻線６
はフレーム板から離れて位置しているのでこの場合も非
対称が生じる。このゆえ、巻線６のインピーダンスは他
の２つよ巻数を減少させることによってまた、第７図に
示すように磁気遮蔽要素２４及び２６を挿入することに
よって修正することができる。これらの磁気遮蔽要素は
簡単な金属リングで形成されており、このようなアセン
ブリを用いた実験では、このアセンブリの動作は既知の
交流制御装置の動作に大変類似しているということが示
された。

第８図には、管状コア３０の周囲に巻かれた制御コイル
２８が付加されている本発明による一軸コアの多相アセ
ンブリが示されている。異なった位相の各励磁電流を流
す３つの巻線３２゜３４及び３６は制御巻線２８の周囲
に巻かれている。磁気フレーム３７は一軸コア及びその
巻線を取り囲んでいる。

第９図〜第１１図には、第８図において示されたアセン
ブリの出力を電気的に制御するさまざまな方法が図示さ
れている。第９図には第１の方法が図示されており、こ
れは制御巻線２８の両端に可変インピーダンスが接続さ
れたものである。調整可能なインピーダンスの値Ｚｃ　
が制御巻線２８に流れる電流Ｉｃを決定することは明ら
かである。したがって可変インピーダンスの値が減少す
るとそれぞれの巻線Ｒ，Ｓ、及びＴに流れる電流は増加
し、すなわちアセンブリのインピーダンスもまた増加す
る。同様に可変インピーダンスの値が増加すると、アセ
ンブリノインヒータンスは増加する。このように本発明
の一軸コアの多相アセンブリではただ１つの制御巻線に
より多相のインピーダンスを制御することが可能である
ことがわかる。

アセンブリのインピーダンスの制御は、制御巻線４４の
巻数を調整する接点４０　、４２　（第１０図）によっ
てもまた可能である。制御巻線４４の巻数の増加はアセ
ンブリが利用できる電流の増加を引き起こし、その結果
としてそのアセンブリのインピーダンスの減少を引き起
こす。

第１１図には、アセンブリの出力を制御する第、３の方
法が示されている。制御巻線２８は直流整流器４６に接
続され、それによって電流が供給され、この整流器４６
は３相の交流電源に接続可能な単巻変圧器により電流が
供給されている。チョーク５０は制御巻線２８と直列に
任意に接続可能である。理解されるように、制御巻線２
８に印加された直流電流の変化は、コア３０内の直接的
な磁界の変化を引き起こし、その結果として、アセンブ
リのインピーダンスの変化が起こる。

第８図には、はぼコア全体に沿って広がっている１つの
制御巻線が示されているが、他の構付けられた構成のも
のである。

本発明が上記の実施例の詳細に制限されないこと及び本
発明が発明の意図又は本質からはずれることなしに、他
の特定の形態で具体化され得ることは、当業者にとって
は明白であろう。

したがって、」−記実施例はあらゆる点において例示的
であり、限定的ではないと考えられるべきであり、本発
明の範囲は前記の発明の詳細な説明ではなく特許請求の
範囲により示されており、特許請求の範囲と均等な意味
及び範囲内のすべての変更が特許請求の範囲に包含すべ
く意図されたものである。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明の多相アセンブリは従来の多
相装置よりも嵩低く、しかも単純な構造であり、したが
って製造が容易で信頼性がある。

〔発明の概要〕

交流装置を制御し、実質的な抵抗分をもつ電気的インピ
ーダンスを生じることが可能な多相アセンブリが提供さ
れる。そのアセンブリは一軸方向に伸びたコア上にその
コアに沿って各相が別個に巻かれた複数の巻線を有する
。前記コアは少なくとも前記巻線によっておおわれた前
記コアの部分の空気境界と空気境界間の厚さが１、６　
ｍｍをこえる少なくとも１つの強磁性体により構成され
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多相アセンブリを示す概要図、 第２図は閉磁路のフレーム内に設けられた多相アセンブ
リを示す概要図Ｊ鳴Ｈ− 第３図は第２図の実施例の作動中の磁束の状態を示す概
要図、 第４図は本発明による星形結線された多相アセンブリの
概要図、 第５図は本発明による三角結線された多相アセンブリの
概要図、 第６図は巻線の非対称結線を示す本発明による多相アセ
ンブリの概要図、 第７図は本発明によるアセンブリの他の実施例に係る断
面図、 第８図は制御巻線が付加された多相アセンブリの断面図
、 第９図は可変インピーダンスによってアセンブリの出力
を電気的に制御する第１の方法を示す第８図のアセンブ
リの概要図、 第１０図は接点によってアセンブリの出力を電気的に制
御する他の方法を示す第８図のアセンブリの概要図、 第１１図は磁気飽和によってアセンブリの出力を電気的
に制御するさらに他の方法を示す第８図のアセンブリの
概要図、 第１２図は１つのフレーム内に設けられた２つの多相ア
センブリの断面図である。 符号の説明 ＋１）　、　＋２１　、　（３０・・・コア、＋４１　
、　＋６）　、　ｆ８］　、　＋３２＋　、　（３４１
、＋３６１・・・巻線、特許出願人　ベン−グリオン　
ユニヅ子シティ　オブサ°′ネゲプ　リサーチ　アンド
　デベロップメント　オーソリティ 代理人　弁理士　蔦　１）璋　子 はか１名 ｅ３） 第１頁の続き ｏ発　明　者　ベンジャミン　シャリ　イスラエノア

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、−軸方向に伸びたコア上にそのコアに沿って各相が
   別個に巻かれた複数の巻線を有し、前記コアは少なくと
   も１つの強磁性体により構成され、少なくとも前記巻線
   によりおおわれた前記コアの部分の空気境界と空気境界
   間の厚さが１．６箇をこえ、交流装置を制御し、実質的
   な抵抗骨をもつ電気的インピーダンスを生じることがで
   きる多相アセンブリ。 ２、前記コアが１，６咽をこえる厚さの少なくとも１つ
   のバーからなる特許請求の範囲第１項記載のアセンブリ
   。 ３、前記コアが１．６閣をとえる壁厚を有する少なくと
   も１つの中空の管状要素からなる特許請求の範囲第１項
   記載のアセンブリ。 ４、前記コアが１％未満の含有量のＳｉ　を有する鋼か
   らなる特許請求の範囲第１項記載のアセンブリ。 ５、前記コアが強磁性体のフレーム内に設けられ、前記
   フレームがその中で誘起された磁束の閉路を構成する特
   許請求の範囲第１項記載のアセンブリ。 ６、少なくとも２つの隣接した巻線の中間において前記
   コアに設けられた少なくとも１つの磁気遮蔽要素を特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のアセンブリ。 ７、＠線の少なくとも１つの巻数が前記アセンブリの少
   なくとも１つの他の巻線と異なる特許請求の範囲第１項
   記載のアセンブリ。 ８、巻線の少なくとも１つが少なくとも１つの他の巻線
   に対して反対方向に前記コア上に巻かれている特許請求
   の範囲第１項記載のアセンブリ。 ９、前記コアの周囲に巻かれた少なくとも１つの制御巻
   線を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアセンブリ
   。 １０、前記巻線の少なくとも１つが前記制御巻線の少な
   くとも一部分の周囲に巻かれた特許請求の範囲第９項記
   載のアセンブリ。 １１．１つの強磁性体のフレーム内に設けられた複数の
   コアからな、す、前記コアの各々が、−軸方向に伸びた
   前記コア上にそのコアに沿って各相が別個に巻かれた複
   数の巻線を、有する特許請求の範囲第１項記載のアセン
   ブリ。