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JP7503783B2 - Flux-controlled variable transformer - Google Patents

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JP7503783B2
JP7503783B2 JP2020072164A JP2020072164A JP7503783B2 JP 7503783 B2 JP7503783 B2 JP 7503783B2 JP 2020072164 A JP2020072164 A JP 2020072164A JP 2020072164 A JP2020072164 A JP 2020072164A JP 7503783 B2 JP7503783 B2 JP 7503783B2
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敬 大日向
理 一ノ倉
健司 有松
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Tohoku University NUC
Tohoku Electric Power Co Inc
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Tohoku University NUC
Tohoku Electric Power Co Inc
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Description

本発明は、磁束制御型可変変圧器に関する。 The present invention relates to a flux-controlled variable transformer.

近年,太陽光発電を中心とした再生可能エネルギーの導入拡大が進みつつあり、これら再生可能エネルギーの導入拡大によって、特に配電線を中心とした電力系統において、発電出力の変動に伴う系統電圧の変動や,発電出力が電力系統の需要を上回ることで異なる電力潮流(逆潮流)を発生させ、系統電圧の上昇の要因となるなど、電力系統の電力品質低下の要因となっている。このため、電力品質を維持する、低コストで効果的な電圧調整装置が求められている。 In recent years, the introduction of renewable energy, primarily solar power generation, has been expanding. This expansion of the introduction of renewable energy has led to a deterioration in the power quality of the power system, particularly in power systems centered on distribution lines, where fluctuations in power generation output cause system voltage fluctuations, and power generation output exceeds demand in the power system, generating a different power flow (reverse flow) and causing an increase in system voltage. For this reason, there is a demand for a low-cost, effective voltage regulator that maintains power quality.

電圧調整装置の従来技術として、図12に通常の変圧器の基本構成を示す。この変圧器の基本特性は、一次巻線11、二次巻線12及び磁心13により定まり、一次側と二次側の電圧・電流の関係はほぼ固定である。したがって、従来技術における変圧器による電圧変動への対応は、一次側と二次側の電圧の関係に関わる一次巻線と二次巻線の巻数比を、巻線に設けたタップを機械的な接点を用いて変更する(所謂タップ切換機構)ことにより行ってきた。このため、接点部の磨耗や接触不良、動作機構の動作時間遅れなどに伴う保守・性能上の制約があった。 As a conventional technology for voltage regulation devices, Figure 12 shows the basic configuration of a normal transformer. The basic characteristics of this transformer are determined by the primary winding 11, secondary winding 12, and magnetic core 13, and the relationship between the voltage and current on the primary and secondary sides is almost fixed. Therefore, in conventional technology, voltage fluctuations are dealt with by transformers by changing the turns ratio of the primary and secondary windings, which is related to the relationship between the voltage on the primary and secondary sides, using mechanical contacts to change the taps on the windings (the so-called tap changing mechanism). This has resulted in maintenance and performance constraints due to wear and contact failures in the contacts, and operating time delays in the operating mechanism.

機械的な接点を有せず、制御電流の調整により二次(負荷)電圧を高速且つ連続的に制御する機能をもつ可変変圧器の従来技術としては、例えば、鎖交磁束制御形変圧器装置(特許文献1)、可変変圧器(特許文献2)、電圧調整変圧器(特許文献3)、あるいは、磁束制御型可変変圧器(特許文献4)などがある。 Conventional technologies for variable transformers that do not have mechanical contacts and have the function of controlling the secondary (load) voltage quickly and continuously by adjusting the control current include, for example, a flux-linkage controlled transformer device (Patent Document 1), a variable transformer (Patent Document 2), a voltage regulating transformer (Patent Document 3), and a flux-controlled variable transformer (Patent Document 4).

図13は、本出願人が先に提案した鎖交磁束制御形可変変圧器装置の一例を説明する接続図である。この鎖交磁束制御形可変変圧器装置は、図13に示すように、一次巻線20、二次巻線21、漏洩磁束制御巻線26、磁束制御巻線27及び捩れ方向に90度回転させて接触したU形カットコア22、23並びに捩れ方向に90度回転させて接触したU形カットコア24、25で構成される。なお、U形カットコア22、23及びU形カットコア24、25のような構造を直交磁心と呼ぶ。 Figure 13 is a connection diagram explaining an example of a flux linkage control type variable transformer device previously proposed by the present applicant. As shown in Figure 13, this flux linkage control type variable transformer device is composed of a primary winding 20, a secondary winding 21, a leakage flux control winding 26, a flux control winding 27, and U-shaped cut cores 22 and 23 that are rotated 90 degrees in the torsional direction and in contact with each other, as well as U-shaped cut cores 24 and 25 that are rotated 90 degrees in the torsional direction and in contact with each other. Note that structures such as the U-shaped cut cores 22 and 23 and the U-shaped cut cores 24 and 25 are called orthogonal magnetic cores.

この変圧器の二次電圧V2は、一次巻線20による磁束φ1-1、φ1-2の内、二次巻線21と鎖交するφ1-2の値によって決まる。二次巻線に負荷電流I2が流れるとφ1-2と逆方向に磁束φ2が生じ、φ1-2はφ1-1の磁気回路側へシフトして減少し、二次側電圧は低下する。 The secondary voltage V2 of this transformer is determined by the value of φ1-2, which is linked to the secondary winding 21, of the magnetic fluxes φ1-1 and φ1-2 generated by the primary winding 20. When a load current I2 flows through the secondary winding, a magnetic flux φ2 is generated in the opposite direction to φ1-2, and φ1-2 shifts toward the magnetic circuit side of φ1-1 and decreases, causing the secondary voltage to drop.

そこで漏洩磁束制御巻線26に制御電流Ic1を流すとU形カットコアの接触部28が磁気飽和し、φ1-1の磁気回路の磁気抵抗が大きくなることで、φ1-1、φ1-2の磁束配分が変化するので二次側電圧を上昇させることができる。無負荷時の場合にあっては、磁束制御巻線27に制御電流Ic2を流すことによりU形カットコアの接触部29が磁気飽和し、φ1-2の磁気回路の磁気抵抗が大きくなり、φ1-1、φ1-2の磁束配分が変化するので電圧上昇を抑制することができる。 When a control current Ic1 is passed through the leakage flux control winding 26, the contact portion 28 of the U-shaped cut core is magnetically saturated, and the magnetic resistance of the magnetic circuit of φ1-1 increases, changing the magnetic flux distribution of φ1-1 and φ1-2, thereby making it possible to increase the secondary side voltage. When there is no load, a control current Ic2 is passed through the flux control winding 27, causing the contact portion 29 of the U-shaped cut core to be magnetically saturated, increasing the magnetic resistance of the magnetic circuit of φ1-2, changing the magnetic flux distribution of φ1-1 and φ1-2, thereby suppressing the voltage increase.

図14は、本出願人が先に提案した可変変圧器の一例を説明する接続図である。この可変変圧器は、磁心32の磁気回路上に一次巻線30と二次巻線31を巻回し、磁心32の磁気回路上の一部には、窓33を設け、窓の2つの辺部に夫々制御巻線34a、34bを巻回した磁束制御回路で構成される。 Figure 14 is a connection diagram explaining an example of a variable transformer previously proposed by the present applicant. This variable transformer is composed of a flux control circuit in which a primary winding 30 and a secondary winding 31 are wound on the magnetic circuit of a magnetic core 32, a window 33 is provided in a portion of the magnetic circuit of the magnetic core 32, and control windings 34a and 34b are wound around the two sides of the window, respectively.

制御巻線に制御電流Icを流すと、制御巻線の巻数Ncと制御電流Icの積で表わされる起磁力Nc×Ic(アンペアターン)で生じる制御磁束φcによって磁束が通る磁心の一部を磁気飽和させることができ、一次巻線又は二次巻線による磁束の磁気回路の透磁率を低下させ、これにより、変圧器の励磁リアクタンス値が低下するとともに、一次巻線又は二次巻線の漏洩磁束が大きくなり、漏洩リアクタンス値を増加させることができる。 When a control current Ic is passed through the control winding, the control magnetic flux φc generated by the magnetomotive force Nc x Ic (ampere turns), which is expressed as the product of the number of turns Nc of the control winding and the control current Ic, can magnetically saturate a part of the magnetic core through which the magnetic flux passes, reducing the permeability of the magnetic circuit of the magnetic flux from the primary winding or secondary winding. This reduces the excitation reactance value of the transformer and increases the leakage magnetic flux of the primary winding or secondary winding, allowing the leakage reactance value to be increased.

すなわち、励磁リアクタンスを制御することは、等価回路としてみれば、変圧器の一次側に並列に挿入されたリアクタンスの値が制御されることになり遅れ無効電力が制御される。また、一次巻線の漏洩リアクタンスを制御することは、等価回路としてみれば、変圧器の一次側に直列に挿入されたリアクタンスの値が制御されることになり、それによって二次電圧V2が制御される。 In other words, when viewed as an equivalent circuit, controlling the excitation reactance controls the value of the reactance inserted in parallel on the primary side of the transformer, thereby controlling the lagging reactive power. Also, when viewed as an equivalent circuit, controlling the leakage reactance of the primary winding controls the value of the reactance inserted in series on the primary side of the transformer, thereby controlling the secondary voltage V2.

また、二次巻線の漏洩リアクタンスを制御することは、等価回路としてみれば、変圧器の二次側に直列に挿入されたリアクタンスの値が制御されることになり、それによって二次電圧V2が制御される。 In addition, controlling the leakage reactance of the secondary winding means, when viewed as an equivalent circuit, controlling the value of the reactance inserted in series on the secondary side of the transformer, thereby controlling the secondary voltage V2.

図15は、電圧調整変圧器の一例を説明する接続図である。この電圧調整変圧器は、積層された閉磁路を形成する二分割された第一、第二の鉄心(磁心)40、41からなる主鉄心と、同様に二分割されたバイパス鉄心42、43と、これらすべてを囲むように巻かれた一次巻線44と、第一、第二の鉄心40、41を囲むように巻かれた二次巻線45と、第一、第二の鉄心40、41に、直列に、且つ互いに逆方向に同一巻数に巻かれた制御巻線46a、46bと、二分割されたバイパス鉄心42、43に、直列に、且つ互いに逆方向に同一巻数に巻かれたバイパス鉄心制御巻線47a、47bから構成される。 Figure 15 is a connection diagram for explaining an example of a voltage regulating transformer. This voltage regulating transformer is composed of a main core consisting of first and second iron cores (magnetic cores) 40, 41 divided into two parts that form a laminated closed magnetic circuit, bypass iron cores 42, 43 similarly divided into two parts, a primary winding 44 wound around all of these, a secondary winding 45 wound around the first and second iron cores 40, 41, control windings 46a, 46b wound in series and in opposite directions with the same number of turns around the first and second iron cores 40, 41, and bypass iron core control windings 47a, 47b wound in series and in opposite directions with the same number of turns around the two bypass iron cores 42, 43.

制御電流を流さない状態においては、一次巻線44に交流電圧を印加すると、第一、第二の鉄心40、41、バイパス鉄心42、43には磁束φ1、φ2、バイパス磁束φ3、φ4が誘起し、バイパス鉄心42、43によってバイパスした分、バイパス磁束φ3、φ4だけ磁束が減少するため、二次電圧もその比率で低下する。そして、バイパス鉄心制御巻線47a,47bに制御電流Ic2を流すとバイパス鉄心42、43の透磁率が低下して磁気抵抗が増加し、バイパス磁束φ3、φ4が減少するので、二次電圧は上昇する。 When no control current is flowing, when an AC voltage is applied to the primary winding 44, magnetic fluxes φ1, φ2 and bypass magnetic fluxes φ3, φ4 are induced in the first and second iron cores 40, 41 and the bypass iron cores 42, 43, and the magnetic flux is reduced by the bypass magnetic fluxes φ3, φ4 due to the amount bypassed by the bypass iron cores 42, 43, so the secondary voltage also decreases by the same ratio. Then, when a control current Ic2 is flowed through the bypass iron core control windings 47a, 47b, the magnetic permeability of the bypass iron cores 42, 43 decreases, the magnetic resistance increases, and the bypass magnetic fluxes φ3, φ4 decrease, so the secondary voltage increases.

また、制御巻線46a,46bに制御電流Ic1を流すと、第一、第二の鉄心40、41の透磁率が低下して磁気抵抗が増加し、バイパス磁束φ3、φ4が増加するので、二次電圧は低下する。すなわち、制御巻線46a,46b又はバイパス鉄心制御巻線47a,47bに制御電流Ic1又はIc2を流すことにより、バイパス磁束量を加減することができ、主鉄心の磁束量が制御でき、したがって二次電圧を可変制御できる。 Furthermore, when the control current Ic1 is passed through the control windings 46a, 46b, the magnetic permeability of the first and second iron cores 40, 41 decreases, the magnetic resistance increases, and the bypass magnetic flux φ3, φ4 increases, so the secondary voltage decreases. In other words, by passing the control current Ic1 or Ic2 through the control windings 46a, 46b or the bypass iron core control windings 47a, 47b, the amount of bypass magnetic flux can be increased or decreased, the amount of magnetic flux in the main iron core can be controlled, and therefore the secondary voltage can be variably controlled.

図16は、磁束制御型可変変圧器の一例を説明する接続図である。この磁束制御型可変変圧器は、一次巻線53に交流の一次電圧V1を印加すると、三脚磁心51の中央脚には磁束φ1が誘起し、外脚それぞれには1/2φ1の磁束が分流する。同様に、三脚磁心52の中央脚には磁束φ2が誘起し、外脚それぞれには1/2φ2の磁束が分流する。制御を行わない場合は、磁束φ1及びφ2は等しくなる。 Figure 16 is a connection diagram explaining an example of a flux-controlled variable transformer. In this flux-controlled variable transformer, when an AC primary voltage V1 is applied to the primary winding 53, a magnetic flux φ1 is induced in the central leg of the three-legged core 51, and a magnetic flux of 1/2φ1 is branched to each of the outer legs. Similarly, a magnetic flux φ2 is induced in the central leg of the three-legged core 52, and a magnetic flux of 1/2φ2 is branched to each of the outer legs. When no control is performed, the magnetic fluxes φ1 and φ2 are equal.

一方、制御回路より第一制御巻線56a及び第二制御巻線56bに制御電流を流すと、三脚磁心には制御巻線の巻数と制御電流の積で表わされる起磁力(アンペアターン)で生じる制御磁束が三脚磁心の外周部を還流し、磁気抵抗が増加する。制御磁束が還流する磁路は、磁束φ1の磁路と共通磁路であるため、磁束φ1が通りにくくなり、三脚磁心51及び三脚磁心52において、磁束φ1及び磁束φ2の磁束分担が制御される。同様に、制御回路より第三制御巻線57a及び第四制御巻線57bに制御電流を流すと、制御磁束が還流する磁路は、磁束φ2の磁路と共通磁路であるため、磁束φ2が通りにくくなり、三脚磁心51及び三脚磁心52において、磁束φ1及び磁束φ2の磁束分担が制御される。 On the other hand, when a control current is applied from the control circuit to the first control winding 56a and the second control winding 56b, the control magnetic flux generated by the magnetomotive force (ampere turn) represented by the product of the number of turns of the control winding and the control current flows back around the outer periphery of the three-legged magnetic core, increasing the magnetic resistance. The magnetic path through which the control magnetic flux flows is a common magnetic path with the magnetic path of the magnetic flux φ1, so the magnetic flux φ1 does not pass easily, and the magnetic flux distribution of the magnetic flux φ1 and the magnetic flux φ2 is controlled in the three-legged magnetic cores 51 and 52. Similarly, when a control current is applied from the control circuit to the third control winding 57a and the fourth control winding 57b, the magnetic path through which the control magnetic flux flows is a common magnetic path with the magnetic path of the magnetic flux φ2, so the magnetic flux φ2 does not pass easily, and the magnetic flux distribution of the magnetic flux φ1 and the magnetic flux φ2 is controlled in the three-legged magnetic cores 51 and 52.

制御電流により、三脚磁心51及び三脚磁心52における磁束分担が変化すると、二次巻線54と直列に接続した第一の補助巻線55a及び第二の補助巻線55bの誘起電圧が変化する。第一の補助巻線55a及び第二の補助巻線55bに誘起する電圧位相は、互いに逆向きであることから、磁束分担の変化即ち誘起電圧の変化に伴い、直列に接続した二次端子電圧(二次巻線54、第一の補助巻線55a及び第二の補助巻線55bの誘起電圧の和)は制御電流に応じて変化することになる。 When the magnetic flux distribution in the three-leg core 51 and the three-leg core 52 changes due to the control current, the induced voltage in the first auxiliary winding 55a and the second auxiliary winding 55b connected in series with the secondary winding 54 changes. Since the voltage phases induced in the first auxiliary winding 55a and the second auxiliary winding 55b are opposite to each other, the secondary terminal voltage connected in series (the sum of the induced voltages in the secondary winding 54, the first auxiliary winding 55a, and the second auxiliary winding 55b) changes in response to the control current as the magnetic flux distribution changes, i.e., the induced voltage changes.

すなわち、制御電流の制御により、二次端子電圧を制御することが可能となる。なお、負荷の増減による二次端子電圧の制御も基本的に変わりなく、負荷電流による磁束量の変化のみが影響するため、若干の電圧可変幅の変化に影響するのみである。 In other words, it is possible to control the secondary terminal voltage by controlling the control current. The control of the secondary terminal voltage due to an increase or decrease in the load is basically unchanged, and is only affected by the change in the amount of magnetic flux due to the load current, so it only affects a slight change in the voltage variable range.

特許第3343083号公報Japanese Patent No. 3343083 特許第3789285号公報Patent No. 3789285 特開2005-252113号公報JP 2005-252113 A 特許第5520613号公報Japanese Patent No. 5520613

しかし、上記の鎖交磁束制御形変圧器装置(特許文献1)は、直交磁心構造であるため、磁心構造が複雑となる。また、直交するU形カットコアの磁心接合面において生ずる渦電流発生の対策として、磁心接合面における積層鋼板間の短絡を防止するため、接合面に絶縁フィルムを挿入する必要があり、十分な耐久性を持つ絶縁フィルム材料を確保することは困難となっている。また、絶縁フィルムを介在させると磁気回路の磁気抵抗が増大し、大きなインダクタンスの変化が困難であるため、電圧可変幅が少なくなるという課題がある。 However, the above-mentioned flux linkage control transformer device (Patent Document 1) has an orthogonal core structure, which results in a complex core structure. In addition, as a countermeasure against eddy current generation at the core joint surface of the orthogonal U-shaped cut cores, an insulating film must be inserted at the joint surface to prevent short circuits between the laminated steel plates at the core joint surface, making it difficult to secure an insulating film material with sufficient durability. In addition, the inclusion of an insulating film increases the magnetic resistance of the magnetic circuit, making it difficult to make large inductance changes, resulting in a problem of a reduced voltage variable range.

また、上記の可変変圧器(特許文献2)は、二次側の電圧を可変させることが可能であるものの、励磁リアクタンス及び漏洩リアクタンスの制御によるため、二次側の電圧変化のためには、遅れ無効電力の変化が伴い、電力損失の増大や力率低下を生ずる課題があった。また、漏洩リアクタンスの制御により電圧を可変するため、大きな漏洩磁束が生ずることとなり、この漏洩磁束により可変変圧器を収納する周辺部材の過熱や装置損失が増大するという課題があった。 Although the variable transformer (Patent Document 2) described above is capable of varying the voltage on the secondary side, this is achieved by controlling the excitation reactance and leakage reactance, and therefore a change in the voltage on the secondary side is accompanied by a change in the lagging reactive power, resulting in problems such as increased power loss and a decrease in power factor. In addition, since the voltage is varied by controlling the leakage reactance, a large leakage magnetic flux is generated, which causes problems such as overheating of the peripheral components housing the variable transformer and increased equipment loss.

また、上記の電圧調整変圧器(特許文献3)は、二次側の電圧を可変させることが可能であるものの、非制御時においては、バイパス鉄心を通過する磁束によって主鉄心を通過する磁束が減少し、通常の変圧器における二次巻線の巻回数に対して、多くの巻回数が必要となるほか、漏洩インピーダンスの増加に伴い、負荷電流による二次電圧低下が懸念される。また、この対策のために例えば、バイパス鉄心制御巻線に常時制御電流を流すことが必要になり、制御損失が増加するなどの問題も懸念される。 Although the voltage regulation transformer (Patent Document 3) described above is capable of varying the voltage on the secondary side, when not in control, the magnetic flux passing through the bypass core reduces the magnetic flux passing through the main core, requiring a greater number of turns compared to the number of turns of the secondary winding in a normal transformer, and there is concern that the load current may cause a drop in the secondary voltage due to the increased leakage impedance. To address this issue, for example, it may become necessary to constantly pass a control current through the bypass core control winding, which may lead to problems such as increased control loss.

また、上記の磁束制御型可変変圧器(特許文献4)は、二次側の電圧を可変させることが可能であるものの、2つの鉄心と8個の巻線から構成されていることから構成部品が多く、重量が重くなり、鉄損や銅損が増加する傾向にあるほか、組み立て工数も増加し、製造コストが増加する課題があった。 In addition, while the above-mentioned magnetic flux control type variable transformer (Patent Document 4) is capable of varying the voltage on the secondary side, it is composed of two iron cores and eight windings, which means that it has many components, is heavy, and tends to increase iron loss and copper loss. In addition, the number of assembly steps also increases, which raises the issue of increased manufacturing costs.

本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、小型で漏洩磁束の影響や制御損失が小さく、連続的に二次電圧を変化させることが可能な磁束制御型可変変圧器を提供することをその目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a flux-controlled variable transformer that is small, has little effect on leakage flux and control loss, and is capable of continuously changing the secondary voltage.

上記課題を解決するために、請求項1の技術手段は、磁束制御型可変変圧器であって、第1磁心、第2磁心と、前記第1磁心と前記第2磁心とにそれぞれ磁気結合された第1脚磁心、第2脚磁心、及び、第3脚磁心を備え、前記第2脚磁心の磁路が2分割された分割磁路部を有し、前記第3脚磁心の磁路中に空隙部を有するコアと、少なくとも前記第1脚磁心に卷回された一次巻線と、少なくとも前記第2脚磁心に卷回された二次巻線と、前記第2脚磁心の前記分割磁路部のそれぞれの磁路に卷回された第1制御巻線を備え、該第1制御巻線が、前記一次巻線に鎖交する磁束によって前記第1制御巻線に生じる誘起電圧が打消されるように直列接続されて第1直流電源回路に接続され、前記第1制御巻線に直流制御電流を流して、前記分割磁路部で形成される閉磁路に制御磁束を還流させ、前記磁束が通る前記第2脚磁心の磁路の一部を飽和させて、前記第2脚磁心の磁路の磁気抵抗を制御するとともに、前記第3脚磁心に前記磁束の一部を分流させることを特徴とするものである。 In order to solve the above problem, the technical means of claim 1 is a flux-controlled variable transformer comprising a first magnetic core, a second magnetic core, and a first leg magnetic core, a second leg magnetic core, and a third leg magnetic core, which are magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core, respectively, the second leg magnetic core having a split magnetic path portion in which the magnetic path of the second leg magnetic core is split into two, a core having an air gap in the magnetic path of the third leg magnetic core, a primary winding wound around at least the first leg magnetic core, a secondary winding wound around at least the second leg magnetic core, and a magnetic path of each of the split magnetic path portions of the second leg magnetic core. The motor has a wound first control winding, which is connected in series to a first DC power supply circuit so that an induced voltage generated in the first control winding by the magnetic flux interlinked with the primary winding is cancelled, and a DC control current is passed through the first control winding to return the control magnetic flux to the closed magnetic path formed by the split magnetic path section, saturating a portion of the magnetic path of the second leg magnetic core through which the magnetic flux passes, thereby controlling the magnetic resistance of the magnetic path of the second leg magnetic core and shunting a portion of the magnetic flux to the third leg magnetic core.

第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記第1脚磁心に前記二次巻線が卷回され、前記第2脚磁心に卷回された前記二次巻線と直列接続されていることを特徴とするものである。 The second technical means is the first technical means, characterized in that the secondary winding is wound around the first leg core and is connected in series with the secondary winding wound around the second leg core.

第3の技術手段は、第1又は第2の技術手段において、前記分割磁路部の任意の箇所に楔形の空隙を設けたことを特徴とするものである。 The third technical means is the first or second technical means, characterized in that a wedge-shaped gap is provided at any location in the divided magnetic path section.

第4の技術手段は、第1から第3のいずれか1の技術手段において、前記第1磁心と前記第2磁心にそれぞれ磁気結合された第4脚磁心と第5脚磁心、及び、前記第4脚磁心に卷回された第2の一次巻線をさらに有し、前記第4脚磁心に卷回された前記第2の一次巻線と前記第1脚磁心に卷回された前記一次巻線とが直列接続され、前記第5脚磁心の磁路中に空隙部を有し、前記第2脚磁心に対して、前記第1脚磁心と前記第4脚磁心、及び、前記第3脚磁心と前記第5脚磁心とがそれぞれ対称となる位置に配置されていることを特徴とするものである。 The fourth technical means is any one of the first to third technical means, further comprising a fourth leg core and a fifth leg core magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core, respectively, and a second primary winding wound around the fourth leg core, the second primary winding wound around the fourth leg core and the primary winding wound around the first leg core are connected in series, there is an air gap in the magnetic path of the fifth leg core, and the first leg core and the fourth leg core, and the third leg core and the fifth leg core are each arranged in a symmetrical position with respect to the second leg core.

第5の技術手段は、第1から第3のいずれか1の技術手段において、前記第1磁心と前記第2磁心にそれぞれ磁気結合された第4脚磁心をさらに有し、該第4脚磁心の磁路が2分割された第2分割磁路部を有し、前記第4脚磁心に卷回された第2の二次巻線と前記第2脚磁心に卷回された前記二次巻線とが直列接続され、前記第4脚磁心の前記第2分割磁路部のそれぞれの磁路に卷回された第2制御巻線を備え、該第2制御巻線が、前記一次巻線に鎖交する前記磁束によって前記第2制御巻線に生じる誘起電圧が打消されるように直列接続されて第2直流電源回路に接続され、前記第2制御巻線に直流制御電流を流して、前記第2分割磁路部で形成される閉磁路に制御磁束を還流し、前記磁束が通る前記第4脚磁心の磁路の一部を飽和させて、前記第4脚磁心の磁路の磁気抵抗を制御するとともに、前記第3脚磁心に前記磁束の一部を分流させることを特徴とするものである。 The fifth technical means is any one of the first to third technical means, further comprising a fourth leg core magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core, the magnetic path of the fourth leg core having a second divided magnetic path section in which the magnetic path is divided into two, a second secondary winding wound around the fourth leg core and the secondary winding wound around the second leg core are connected in series, and a second control winding is provided wound around each of the magnetic paths of the second divided magnetic path section of the fourth leg core, and the second control winding is connected to the first control winding. The second control winding is connected in series to a second DC power supply circuit so that the induced voltage generated in the second control winding by the magnetic flux linking with the secondary winding is cancelled out, and a DC control current is passed through the second control winding to return the control magnetic flux to the closed magnetic path formed by the second divided magnetic path section, saturating a portion of the magnetic path of the fourth leg magnetic core through which the magnetic flux passes, thereby controlling the magnetic resistance of the magnetic path of the fourth leg magnetic core and shunting a portion of the magnetic flux to the third leg magnetic core.

第6の技術手段は、第5の技術手段において、前記第1磁心と前記第2磁心にそれぞれ磁気結合された第5脚磁心をさらに有し、該第5脚磁心の磁路中に空隙部を有することを特徴とするものである。 The sixth technical means is the fifth technical means, further comprising a fifth leg core magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core, and characterized in that the fifth leg core has an air gap in its magnetic path.

本発明によれば、小型で漏洩磁束の影響や制御損失が小さく、連続的に二次電圧を変化させることが可能な磁束制御型可変変圧器を得ることができる。 The present invention makes it possible to obtain a flux-controlled variable transformer that is small, has little effect on leakage flux and control loss, and is capable of continuously changing the secondary voltage.

本発明の第1の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。1 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux control type variable transformer according to a first embodiment of the present invention; 図1に示す磁束制御型可変変圧器における動作を説明するための図である。2 is a diagram for explaining the operation of the flux control type variable transformer shown in FIG. 1 . 図1に示す磁束制御型可変変圧器の制御特性例を示す図である。2 is a diagram showing an example of control characteristics of the magnetic flux control type variable transformer shown in FIG. 1 . 図1に示す磁束制御型可変変圧器の変形例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a modified example of the flux control type variable transformer shown in FIG. 1 . 図1に示す磁束制御型可変変圧器の変形例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a modified example of the flux control type variable transformer shown in FIG. 1 . 本発明の第2の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux control type variable transformer according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux control type variable transformer according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux control type variable transformer according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux control type variable transformer according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux control type variable transformer according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第7の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux control type variable transformer according to a seventh embodiment of the present invention. 従来の変圧器の一例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a conventional transformer. 従来例の鎖交磁束制御形変圧器装置を示す接続図である。FIG. 1 is a connection diagram showing a conventional flux linkage control transformer device. 従来例の可変変圧器を示す接続図である。FIG. 1 is a connection diagram showing a variable transformer of a conventional example. 従来例の電圧調整変圧器を示す接続図である。FIG. 1 is a connection diagram showing a conventional voltage regulating transformer. 従来例の磁束制御形可変変圧器を示す接続図である。FIG. 1 is a connection diagram showing a conventional flux-controlled variable transformer.

以下、図面を参照しながら、本発明の磁束制御型可変変圧器に係る好適な実施形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。なお、本発明はこれらの実施形態での例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内及び均等の範囲内におけるすべての変更を含む。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。 Below, with reference to the drawings, a preferred embodiment of the magnetic flux controlled variable transformer of the present invention will be described. In the following description, configurations with the same reference numerals in different drawings are considered to be similar, and their description may be omitted. Note that the present invention is not limited to the examples of these embodiments, and includes all modifications within the scope of the matters described in the claims and within the scope of equivalents. Furthermore, to the extent that multiple embodiments can be combined, the present invention includes any combination of the embodiments.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図であり、図1(A)は磁気回路及び巻線構成を示しており、図1(B)は、図1(A)に示した構成回路の可変変圧器部分の等価回路を示している。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux-controlled variable transformer according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1(A) shows the magnetic circuit and the winding configuration, and FIG. 1(B) shows an equivalent circuit of the variable transformer portion of the component circuit shown in FIG. 1(A).

図1(A)に示すように、本実施形態は、単相回路の一実施例を示したものであり、磁束制御型可変変圧器100Aは、第1磁心104、第2磁心105と、第1磁心104と第2磁心105とにそれぞれ両端部で磁気結合された第1脚磁心101、第2脚磁心102、及び、第3脚磁心103を有するコアを備えている。磁束制御型可変変圧器100Aのコアは、一般的には三脚磁心とも呼ばれる構造を有している。そして、第2脚磁心102は、窓120によって磁路が2分割された分割磁路102a、102bからなる分割磁路部を有している。また、第3脚磁心103は、磁路の途中に空隙部Gを有している。 As shown in FIG. 1A, this embodiment shows an example of a single-phase circuit, and the flux-controlled variable transformer 100A includes a core having a first magnetic core 104, a second magnetic core 105, and a first leg magnetic core 101, a second leg magnetic core 102, and a third leg magnetic core 103 that are magnetically coupled at both ends to the first magnetic core 104 and the second magnetic core 105, respectively. The core of the flux-controlled variable transformer 100A has a structure generally known as a three-leg core. The second leg magnetic core 102 has a split magnetic path portion consisting of split magnetic paths 102a and 102b in which the magnetic path is divided into two by a window 120. The third leg magnetic core 103 also has a gap portion G in the middle of the magnetic path.

本実施形態の第1脚磁心101には、一次巻線111と二次巻線112が卷回され、第2脚磁心102には、二次巻線113が卷回されている。一次巻線111には交流の一次電圧Vが印加される。二次巻線112と113とは直列接続されており、両端が負荷に接続されている。本実施形態では、一次巻線111と二次巻線112,113は、絶縁変圧器と同等の構造となっている。第2脚磁心102の分割磁路102a、102bのそれぞれには、制御巻線114aと114bからなる制御巻線114が卷回されている。制御巻線114aと114bには、一次巻線111を流れる電流によって一次巻線111に鎖交する磁束が変化した際に誘起電圧が発生するが、両者の誘起電圧が打消されるように直列に接続されて、第1直流電源回路110に接続されている。したがって、制御巻線114には、一次巻線111に鎖交する磁束による誘起電圧が加わることはない。制御巻線114は、本発明の第1制御巻線に相当する。 In this embodiment, a primary winding 111 and a secondary winding 112 are wound around the first leg core 101, and a secondary winding 113 is wound around the second leg core 102. An AC primary voltage V1 is applied to the primary winding 111. The secondary windings 112 and 113 are connected in series, and both ends are connected to a load. In this embodiment, the primary winding 111 and the secondary windings 112, 113 have a structure equivalent to that of an insulating transformer. A control winding 114 consisting of control windings 114a and 114b is wound around each of the divided magnetic paths 102a, 102b of the second leg core 102. Although an induced voltage is generated in the control windings 114a and 114b when the magnetic flux linking the primary winding 111 changes due to the current flowing through the primary winding 111, the control windings 114a and 114b are connected in series to cancel out both induced voltages, and are connected to the first DC power supply circuit 110. Therefore, no induced voltage due to the magnetic flux linking the primary winding 111 is applied to the control winding 114. The control winding 114 corresponds to the first control winding of the present invention.

図1(B)に示す等価回路では、||印部分(縦の二重線部分)は通常の変圧器磁心の配列記号を示し、一次巻線111及び二次巻線112,113と、90度回転させて表示した制御巻線114a、114bを示している。本実施形態では、二次巻線112と113とに誘起される電圧は加算されるように接続されている。 In the equivalent circuit shown in FIG. 1(B), the || mark (vertical double line portion) indicates the arrangement symbol of a normal transformer core, and shows the primary winding 111 and secondary windings 112 and 113, and the control windings 114a and 114b rotated by 90 degrees. In this embodiment, the voltages induced in the secondary windings 112 and 113 are connected so as to be added.

次に、本実施形態において、制御巻線114に制御電流Icを流した場合の、磁束制御型可変変圧器100Aの動作について説明する。図2は、図1に示す磁束制御型可変変圧器における動作を説明するための図であり、図2(A)は、制御電流Icを流していない場合、図2(B)は、制御電流Icを流した場合を示している。 Next, the operation of the flux-controlled variable transformer 100A in this embodiment when the control current Ic is passed through the control winding 114 will be described. Figure 2 is a diagram for explaining the operation of the flux-controlled variable transformer shown in Figure 1, where Figure 2(A) shows the case where the control current Ic is not passed and Figure 2(B) shows the case where the control current Ic is passed.

制御巻線114に制御電流Icを流していない場合、第1脚磁心101には、一次巻線111に流れる電流Iと一次巻線の巻数をNの積で表される起磁力N×I(アンペアターン)が発生し、第1脚磁心101、第1磁心104、第2脚磁心102、第2磁心105を流れる磁束φが流れる。ここで、第3脚磁心103は、磁路の途中に空隙(ギャップ)部Gが設けられており、大きな磁気抵抗を有しているため、第3脚磁心103には、一次巻線111を流れる電流Iによる磁束はほとんど流れない。なお、第2脚磁心102の分割磁路102a、102bは、磁束φが流れた場合でも磁気飽和しない磁気抵抗を有している。 When control current Ic is not flowing through control winding 114, magnetomotive force N1 × I1 (ampere turns) is generated in first leg core 101, which is expressed as the product of current I1 flowing through primary winding 111 and the number of turns of the primary winding N1 , and magnetic flux φ flows through first leg core 101, first magnetic core 104, second leg core 102, and second magnetic core 105. Here, third leg core 103 has an air gap G in the middle of the magnetic path and has a large magnetic resistance, so that almost no magnetic flux due to current I1 flowing through primary winding 111 flows through third leg core 103. Note that divided magnetic paths 102a and 102b of second leg core 102 have a magnetic resistance that does not become magnetically saturated even when magnetic flux φ flows.

このように、制御巻線114に制御電流Iを流していない場合、磁束制御型可変変圧器100Aは、制御巻線114a,114b、第1直流電源回路110、第2脚磁心102上に設けた窓120からなる、制御可能な磁束制御回路を有する以外は、通常の単相変圧器と同様の巻線構成となっている。これにより、二次巻線112,113には、一次巻線の巻数をN、二次巻線の巻数をN2-1,N2-2とした場合、V=V×(N2-1+N2-2)/Nの二次電圧Vが生じる。 In this way, when no control current I C is flowing through the control winding 114, the flux-controlled variable transformer 100A has the same winding configuration as a normal single-phase transformer, except that it has a controllable flux control circuit consisting of the control windings 114a, 114b, the first DC power supply circuit 110, and the window 120 provided on the second leg core 102. As a result, a secondary voltage V 2 of V 2 = V 1 × (N 2-1 + N 2-2 )/N 1 is generated in the secondary windings 112, 113, where N 1 is the number of turns in the primary winding and N 2-1 , N 2-2 are the numbers of turns in the secondary windings.

次に、図2(B)で示すように、制御巻線114に直流の制御電流Icを流した場合、分割磁路102a、102bで形成される閉磁路には、制御磁束φcが還流される。制御磁束φcは、制御巻線114a、114bの巻数Ncと制御電流Icの積で表わされる起磁力2Nc×I(アンペアターン)で生じる制御磁束φcであり、磁束φが通る磁心の一部を磁気飽和させる。これにより、第2脚磁心102の透磁率が低下するため、一次巻線111に鎖交する磁束φは、第2脚磁心102を通る量が減少し、主に第1脚磁心101、第1磁心104、第3脚磁心103、第2磁心105の経路からなる磁路に分流することになり、二次巻線113に誘起される電圧が低下する。なお、制御磁束φcが還流することによって、分割磁路102a、102b以外の磁路である、例えば、第1磁心104が磁気飽和することがないように、窓120を設ける位置を調整しておくことが望ましい。 Next, as shown in Fig. 2B, when a DC control current Ic is passed through the control winding 114, a control magnetic flux φc is returned to the closed magnetic path formed by the divided magnetic paths 102a and 102b. The control magnetic flux φc is a control magnetic flux φc generated by a magnetomotive force 2Nc x Ic (ampere turns) represented by the product of the number of turns Nc of the control windings 114a and 114b and the control current Ic, and magnetically saturates a part of the magnetic core through which the magnetic flux φ passes. As a result, the permeability of the second leg core 102 decreases, so that the amount of the magnetic flux φ that links with the primary winding 111 that passes through the second leg core 102 decreases, and the magnetic flux φ is divided into a magnetic path mainly consisting of the path of the first leg core 101, the first magnetic core 104, the third leg core 103, and the second magnetic core 105, and the voltage induced in the secondary winding 113 decreases. It is desirable to adjust the position of the window 120 so that the return of the control magnetic flux φc does not cause magnetic saturation in magnetic paths other than the divided magnetic paths 102a and 102b, for example, in the first magnetic core 104.

このように、磁束制御型可変変圧器100Aでは、制御巻線114a、114bに制御電流Icを流すことにより、二次巻線113を卷回した第2脚磁心102の磁気回路の一部を飽和させるとともに、一次巻線111に交差する磁束φを第2脚磁心102とは異なる第3脚磁心103に分流させている。 In this way, in the flux-controlled variable transformer 100A, by passing a control current Ic through the control windings 114a and 114b, a portion of the magnetic circuit of the second leg core 102 around which the secondary winding 113 is wound is saturated, and the magnetic flux φ that intersects with the primary winding 111 is diverted to the third leg core 103, which is different from the second leg core 102.

ここで、例えば、第3脚磁心103を設けていない場合、制御巻線114を巻回した窓部120周辺の磁路のみが磁気飽和するため、窓部120周辺からの漏洩磁束によって、周辺の導電性機材に渦電流を発生させ、周辺の導電性機材の局所過熱や装置損失に対する対策が必要であった。本実施形態では、第2脚磁心102に対して、空隙部Gを有する第3脚磁心103を磁気的に並列に設けているため、第2脚磁心102の磁気抵抗が大きくなって第2脚磁心102を流れなくなった磁束φは、第3脚磁心103を流れるようになる。これにより、第2脚磁心102の窓部120周辺からの漏洩磁束を減少させることが可能となる。 For example, if the third leg core 103 is not provided, only the magnetic path around the window 120 around which the control winding 114 is wound is magnetically saturated, and the leakage magnetic flux from around the window 120 generates eddy currents in the surrounding conductive materials, making it necessary to take measures against local overheating of the surrounding conductive materials and device loss. In this embodiment, the third leg core 103 having the gap G is provided magnetically in parallel with the second leg core 102, so that the magnetic flux φ that has stopped flowing through the second leg core 102 due to the increased magnetic resistance of the second leg core 102 begins to flow through the third leg core 103. This makes it possible to reduce the leakage magnetic flux from around the window 120 of the second leg core 102.

このように、第3脚磁心103は、制御巻線114に制御電流Icを流した場合に、一次巻線111に鎖交する磁束φが、窓部120周辺の空気層を通る漏洩磁束となるのを防止して、二次巻線113と鎖交しない漏れ磁束を流すためのバイパス磁路となっている。また、制御巻線114に制御電流Icを流さない場合に、一次巻線111に鎖交する磁束φが、第3脚磁心103に流れ込まないように、空隙部Gを設けて第3脚磁心103の磁気抵抗を大きくしている。 In this way, when a control current Ic is passed through the control winding 114, the third leg core 103 serves as a bypass magnetic path to prevent the magnetic flux φ interlinking with the primary winding 111 from becoming a leakage magnetic flux passing through the air layer around the window portion 120, and to pass the leakage magnetic flux that is not interlinked with the secondary winding 113. Also, when a control current Ic is not passed through the control winding 114, a gap portion G is provided to increase the magnetic resistance of the third leg core 103 so that the magnetic flux φ interlinking with the primary winding 111 does not flow into the third leg core 103.

図3は、図1に示す磁束制御型可変変圧器の制御特性例を示す図であり、縦軸は一次電圧Vを基準とした二次電圧Vの変圧比を表しており横軸は制御電流Icを表している。図1(B)の等価回路で示すように、二次巻線112と113とは、磁束の変化によって生じる電圧が加算されるように接続されている。このため、制御電流Icが増加するにしたがって、第2脚磁心102に流れる磁束φが減少し、第2脚磁心102に卷回された二次巻線113に励起される電圧が減少する。これにより、図3に示すように、制御電流Icの増加とともに、一次電圧Vに対する二次電圧Vは減少している。なお、二次電圧の最大可変幅は二次巻線112と113の巻線数を設定することにより、自由に設定できる。また、二次巻線113を二次巻線112とは逆接続することにより、制御電流Icの増加にともなって、一次電圧Vに対する二次電圧Vを増加させることも可能である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the control characteristics of the flux-controlled variable transformer shown in FIG. 1, where the vertical axis represents the transformation ratio of the secondary voltage V2 based on the primary voltage V1 , and the horizontal axis represents the control current Ic. As shown in the equivalent circuit of FIG. 1(B), the secondary windings 112 and 113 are connected so that the voltages generated by the change in magnetic flux are added. Therefore, as the control current Ic increases, the magnetic flux φ flowing through the second leg core 102 decreases, and the voltage excited in the secondary winding 113 wound around the second leg core 102 decreases. As a result, as shown in FIG. 3, the secondary voltage V2 relative to the primary voltage V1 decreases with an increase in the control current Ic. The maximum variable width of the secondary voltage can be freely set by setting the number of turns of the secondary windings 112 and 113. It is also possible to increase the secondary voltage V2 relative to the primary voltage V1 with an increase in the control current Ic by connecting the secondary winding 113 inversely to the secondary winding 112.

図4は、図1に示す磁束制御型可変変圧器の変形例を示す図である。図1(A)に示す磁束制御型可変変圧器100Aのコアは、ほぼ「日」の字形をしているが、図4に示す磁束制御型可変変圧器100A’では、第1磁心104’を中心部に、第2磁心105’を周辺部で同心円状に配置し、第1脚磁心101r、第2脚磁心102’、及び、第3脚磁心103rをそれぞれ放射状に設けたコアとして構成している。ここで、中心部の第1磁心104’は、リング状でなく中実であってもよい。また、第2磁心105’の第1脚磁心101rと第3脚磁心103rを繋ぐ下半分の磁心を省略してもよい。 Figure 4 is a diagram showing a modified example of the flux-controlled variable transformer shown in Figure 1. The core of the flux-controlled variable transformer 100A shown in Figure 1 (A) is approximately shaped like the character "日", but in the flux-controlled variable transformer 100A' shown in Figure 4, the first magnetic core 104' is arranged in the center, the second magnetic core 105' is arranged concentrically around the periphery, and the first leg magnetic core 101r, the second leg magnetic core 102', and the third leg magnetic core 103r are arranged radially. Here, the first magnetic core 104' in the center may be solid rather than ring-shaped. Also, the lower half of the magnetic core connecting the first leg magnetic core 101r and the third leg magnetic core 103r of the second magnetic core 105' may be omitted.

第1脚磁心101rには、一次巻線111と二次巻線112が卷回され、第2脚磁心102’は、二次巻線113が卷回されている。一次巻線111には交流の一次電圧V1が印加される。二次巻線112と113とは直列接続されており、両端が負荷に接続されている。磁束制御型可変変圧器100A’は、一次巻線111と二次巻線112,113は、絶縁変圧器と同等の構造となっている。第2脚磁心102’の分割磁路102a’、102b’のそれぞれには、制御巻線114aと114bからなる制御巻線114が卷回されている。制御巻線114aと114bには、一次巻線111を流れる電流による誘起電圧が打消されるように直列に接続されて、第1直流電源回路110に接続されている。図4に示す磁束制御型可変変圧器100A’は、図1に示した磁束制御型可変変圧器100Aとその作用効果や性能についても同じであるので、その説明を省略する。 The primary winding 111 and the secondary winding 112 are wound around the first leg core 101r, and the secondary winding 113 is wound around the second leg core 102'. An AC primary voltage V1 is applied to the primary winding 111. The secondary windings 112 and 113 are connected in series, and both ends are connected to the load. In the flux-controlled variable transformer 100A', the primary winding 111 and the secondary windings 112, 113 have a structure equivalent to that of an insulating transformer. A control winding 114 consisting of control windings 114a and 114b is wound around each of the divided magnetic paths 102a', 102b' of the second leg core 102'. The control windings 114a and 114b are connected in series so that the induced voltage due to the current flowing through the primary winding 111 is canceled, and are connected to the first DC power supply circuit 110. The flux-controlled variable transformer 100A' shown in FIG. 4 has the same effects and performance as the flux-controlled variable transformer 100A shown in FIG. 1, so a description of it will be omitted.

図5は、図1に示す磁束制御型可変変圧器の変形例を示す図である。図5では、各巻線の接続や、電源、負荷、第1直流電源回路110については図示していない。以降の説明においても共通しているが、本発明では、主巻線を卷回した脚磁心が第1脚磁心となり、分割磁路部を有し二次巻線を卷回した磁心が第2脚磁心となり、磁路中に空隙を有する脚磁心が第3脚磁心となる。 Figure 5 is a diagram showing a modified example of the flux-controlled variable transformer shown in Figure 1. In Figure 5, the connections of each winding, the power source, the load, and the first DC power supply circuit 110 are not shown. As is the case in the following explanations, in the present invention, the leg core around which the main winding is wound becomes the first leg core, the magnetic core having a split magnetic path section and around which the secondary winding is wound becomes the second leg core, and the leg core with an air gap in the magnetic path becomes the third leg core.

図5(A)に示す磁束制御型可変変圧器100Aは、図1に示した磁束制御型可変変圧器100Aと同じであり、第1脚磁心101を左側に、第2脚磁心102を中央に、また第3脚磁心103を右側に配置した構成例を示している。図5(B)に示す磁束制御型可変変圧器100Bは、第1脚磁心101を左側に、第2脚磁心102を右側に、また第3脚磁心103を中央に配置した構成例を示している。さらに、図5(C)に示す磁束制御型可変変圧器100Cは、第1脚磁心101を中央に、第2脚磁心102を右側に、また第3脚磁心103を左側に配置した構成例を示している。このように、第1脚磁心101、第2脚磁心102、及び、第3脚磁心103の配置については、その順番を変更した場合も、磁気回路としては同じ構成となっており、その作用効果や磁束制御型可変変圧器としての性能についても同じである。 The flux-controlled variable transformer 100A shown in FIG. 5(A) is the same as the flux-controlled variable transformer 100A shown in FIG. 1, and shows an example configuration in which the first leg core 101 is arranged on the left side, the second leg core 102 is arranged in the center, and the third leg core 103 is arranged on the right side. The flux-controlled variable transformer 100B shown in FIG. 5(B) shows an example configuration in which the first leg core 101 is arranged on the left side, the second leg core 102 is arranged on the right side, and the third leg core 103 is arranged in the center. Furthermore, the flux-controlled variable transformer 100C shown in FIG. 5(C) shows an example configuration in which the first leg core 101 is arranged in the center, the second leg core 102 is arranged on the right side, and the third leg core 103 is arranged on the left side. In this way, even if the order of the arrangement of the first leg core 101, the second leg core 102, and the third leg core 103 is changed, the magnetic circuit has the same configuration, and the action and effect and performance as a flux-controlled variable transformer are also the same.

図5(D)に示す磁束制御型可変変圧器100Dは、第1脚磁心101を左側に、第2脚磁心102を中央に、また第3脚磁心103を右側に配置した例を示している。ここで、第3脚磁心103はコの字型をしており、第1磁心104及び第2磁心105との間にそれぞれ空隙部Gを有している。なお、空隙部Gは、いずれか一方のみに設けられていてもよい。このように、第3脚磁心に設けた空隙部Gは、第1磁心104あるいは第2磁心105との間に設けられていてもよい。磁束制御型可変変圧器100Dは、磁気回路の構成としては、他の磁束制御型可変変圧器100A~100Cと同じであり、その作用効果や磁束制御型可変変圧器の性能についても同じである。 The flux-controlled variable transformer 100D shown in FIG. 5(D) shows an example in which the first leg core 101 is arranged on the left side, the second leg core 102 in the center, and the third leg core 103 on the right side. Here, the third leg core 103 is U-shaped and has a gap G between the first core 104 and the second core 105. Note that the gap G may be provided on only one of the cores. In this way, the gap G provided in the third leg core may be provided between the first core 104 or the second core 105. The flux-controlled variable transformer 100D has the same magnetic circuit configuration as the other flux-controlled variable transformers 100A to 100C, and the effects and performance of the flux-controlled variable transformer are also the same.

[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。図1に示した磁束制御型可変変圧器100Aは、一次巻線111と二次巻線112.113とが電気的に絶縁され、絶縁変圧器と同等の構造となっているが、本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Eでは、一次巻線と二次巻線とが電気的に接続された、単巻変圧器と同等の構造となっている。
Second Embodiment
Fig. 6 is a diagram showing the magnetic circuit and winding configuration of a flux-controlled variable transformer according to a second embodiment of the present invention. In the flux-controlled variable transformer 100A shown in Fig. 1, the primary winding 111 and the secondary windings 112 and 113 are electrically insulated from each other, and the transformer has a structure equivalent to that of an insulating transformer, whereas the flux-controlled variable transformer 100E of this embodiment has a structure equivalent to that of an autotransformer, in which the primary winding and the secondary winding are electrically connected to each other.

具体的には、第1脚磁心101に一次巻線111が卷回され、二次巻線は、一次巻線111と第2脚磁心102に卷回された二次巻線113とが直列接続された巻線となっている。このように、磁束制御型可変変圧器100Eでは、一次巻線111が二次巻線と共通になっている。本実施形態では、一次巻線111によって生じる磁束の変化によって二次巻線113に生じる電圧が、一次電圧Vに対して減算されるように二次巻線113が卷回されているため、制御電流Icを増加させるにしたがって、二次電圧Vは増加する。 Specifically, the primary winding 111 is wound around the first leg core 101, and the secondary winding is a winding in which the primary winding 111 and the secondary winding 113 wound around the second leg core 102 are connected in series. In this manner, in the flux-controlled variable transformer 100E, the primary winding 111 is shared with the secondary winding. In this embodiment, the secondary winding 113 is wound such that the voltage generated in the secondary winding 113 by the change in magnetic flux generated by the primary winding 111 is subtracted from the primary voltage V1 , so that the secondary voltage V2 increases as the control current Ic increases.

[第3の実施形態]
図7は、本発明の第3の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Fは、電気的に絶縁された一次巻線111と二次巻線113とを有する絶縁変圧器と同等の構造となっている。本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Fは、制御電流Icを増加させるにしたがって、分割磁路102a,102bの一部が飽和し磁気抵抗が増加するため、二次巻線113に誘起される二次電圧Vは減少する。
[Third embodiment]
7 is a diagram showing the magnetic circuit and winding configuration of a flux-controlled variable transformer according to a third embodiment of the present invention. The flux-controlled variable transformer 100F of this embodiment has a structure equivalent to that of an insulating transformer having an electrically insulated primary winding 111 and secondary winding 113. In the flux-controlled variable transformer 100F of this embodiment, as the control current Ic increases, a part of the divided magnetic paths 102a and 102b becomes saturated and the magnetic resistance increases, so that the secondary voltage V2 induced in the secondary winding 113 decreases.

[第4の実施形態]
図8は、本発明の第4の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。図8では、各巻線の接続や、電源、負荷、第1直流電源回路110については図示していない。本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Gは、第1の実施形態の磁束制御型可変変圧器100Aに比べて、第2脚磁心102に設けた分割磁路102aと102bのそれぞれに切込みを入れ、楔型の空隙120aと120bを設けている。楔型の空隙120aと120bは、電流歪みの抑制を目的としている。
[Fourth embodiment]
Fig. 8 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux-controlled variable transformer according to a fourth embodiment of the present invention. In Fig. 8, the connection of each winding, the power source, the load, and the first DC power source circuit 110 are not shown. In the flux-controlled variable transformer 100G of this embodiment, compared to the flux-controlled variable transformer 100A of the first embodiment, notches are made in the divided magnetic paths 102a and 102b provided in the second leg core 102, and wedge-shaped gaps 120a and 120b are provided. The wedge-shaped gaps 120a and 120b are intended to suppress current distortion.

本実施形態によれば、分割磁路102aと102bの一部に切り込みを入れることにより、分割磁路102aの磁路は、切り込みを設けた連結部分と楔型の空隙120aとの並列回路で構成され、分割磁路102bの磁路は、切り込みを設けた連結部分と楔型の空隙120bとの並列回路で構成されるので、磁気特性が改善され、一次巻線111の電流Iは高調波成分の少ない低電流歪となる。 According to this embodiment, by making cuts in parts of the divided magnetic paths 102a and 102b, the magnetic path of the divided magnetic path 102a is composed of a parallel circuit of the connecting part where the cut is made and the wedge-shaped gap 120a, and the magnetic path of the divided magnetic path 102b is composed of a parallel circuit of the connecting part where the cut is made and the wedge-shaped gap 120b, so that the magnetic characteristics are improved and the current I1 in the primary winding 111 has low current distortion with few harmonic components.

[第5の実施形態]
図9は、本発明の第5の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。図9では、各巻線の接続や、電源、負荷、第1直流電源回路110については図示していない。本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Hは、第1の実施形態の磁束制御型可変変圧器100Aに比べて、第2脚磁心102に設けた窓120を大きくし、第2脚磁心102全体をほぼ分割磁路102aと102bから構成している。そして、二次巻線113を分割磁路102aと102bに跨って卷回している。磁気回路の構成としては、他の磁束制御型可変変圧器100A~100Cと同じであり、その作用効果や磁束制御型可変変圧器の性能についても同じである。
[Fifth embodiment]
FIG. 9 is a diagram showing the magnetic circuit and winding configuration of a flux-controlled variable transformer according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 9, the connection of each winding, the power source, the load, and the first DC power source circuit 110 are not shown. In the flux-controlled variable transformer 100H of this embodiment, the window 120 provided in the second leg core 102 is made larger than that of the flux-controlled variable transformer 100A of the first embodiment, and the second leg core 102 is composed of the divided magnetic paths 102a and 102b in its entirety. The secondary winding 113 is wound across the divided magnetic paths 102a and 102b. The magnetic circuit configuration is the same as that of the other flux-controlled variable transformers 100A to 100C, and the effects and performance of the flux-controlled variable transformer are also the same.

[第6の実施形態]
図10は、本発明の第6の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。図10では、各巻線の接続や、電源、負荷、第1直流電源回路110については図示していない。本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Iは、図10で示す中央から左側の構成は、図5(C)で示した磁束制御型可変変圧器100Cと同じであり、左から順番に、第1の第3脚磁心103、第1の第1脚磁心101、第2脚磁心102を配置している。さらに、第2脚磁心102の右側には、第4脚磁心として第2の第1脚磁心101’、及び、第5脚磁心として第2の第3脚磁心103’を配置している。第1の第3脚磁心103及び第2の第3脚磁心103’には、磁路の途中に空隙部Gが設けられている。第1~第5脚磁心は、第1磁心104と第2磁心105にそれぞれ両端部で磁気結合されている。
Sixth embodiment
FIG. 10 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux-controlled variable transformer according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 10, the connection of each winding, the power supply, the load, and the first DC power supply circuit 110 are not shown. In the flux-controlled variable transformer 100I of this embodiment, the configuration from the center to the left shown in FIG. 10 is the same as that of the flux-controlled variable transformer 100C shown in FIG. 5(C), and the first third leg core 103, the first first leg core 101, and the second leg core 102 are arranged in order from the left. Furthermore, on the right side of the second leg core 102, the second first leg core 101' as the fourth leg core and the second third leg core 103' as the fifth leg core are arranged. The first third leg core 103 and the second third leg core 103' have gaps G in the middle of the magnetic path. The first to fifth leg cores are magnetically coupled to the first magnetic core 104 and the second magnetic core 105 at both ends thereof.

そして、左側の第1の第1脚磁心101には、一次巻線111を卷回するとともに、右側の第2の第1脚磁心101’にも、一次巻線111’を卷回し、一次巻線111と一次巻線111’を直列接続するとともに、図示しない交流電源に接続している。また、中央の第2脚磁心102、左側の第1の第1脚磁心101、及び、右側の第2の第1脚磁心101’に、それぞれ二次巻線113、112、及び、112’を卷回し、これらの二次巻線113、112、及び、112’を直列接続するとともに、図示しない負荷に接続している。このように、本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Iは、コアと巻線を左右対称に配置しているため、重量バランスが良く、設置に適している。第2の第1脚磁心101’に卷回した一次巻線111’は、本発明の第2の一次巻線に相当する。 The primary winding 111 is wound around the first first leg core 101 on the left side, and the primary winding 111' is also wound around the second first leg core 101' on the right side, and the primary winding 111 and the primary winding 111' are connected in series and connected to an AC power source (not shown). Secondary windings 113, 112, and 112' are wound around the second leg core 102 in the center, the first first leg core 101 on the left side, and the second first leg core 101' on the right side, respectively, and these secondary windings 113, 112, and 112' are connected in series and connected to a load (not shown). In this way, the flux-controlled variable transformer 100I of this embodiment has a good weight balance and is suitable for installation because the cores and windings are arranged symmetrically on the left and right sides. The primary winding 111' wound around the second first leg core 101' corresponds to the second primary winding of the present invention.

[第7の実施形態]
図11は、本発明の第7の実施形態に係る磁束制御型可変変圧器の磁気回路及び巻線構成を示す図である。図11(A)は、本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Jを示しており、図11(B)は、図11(A)に示す本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Jを説明するために、図11(A)の磁束制御型可変変圧器100Jを磁気的に2分割して示す図である。
[Seventh embodiment]
Fig. 11 is a diagram showing a magnetic circuit and a winding configuration of a flux-controlled variable transformer according to a seventh embodiment of the present invention. Fig. 11(A) shows a flux-controlled variable transformer 100J of this embodiment, and Fig. 11(B) shows the flux-controlled variable transformer 100J of Fig. 11(A) magnetically divided into two in order to explain the flux-controlled variable transformer 100J of this embodiment shown in Fig. 11(A).

まず、図11(B)において、右側に示した磁束制御型可変変圧器100Aは、第1の実施形態で説明した磁束制御型可変変圧器100Aと同じ構成を有している。また、左側に示した磁束制御型可変変圧器100A’は、右側の磁束制御型可変変圧器100Aを左右対称に反転させたものであり、磁束制御型可変変圧器100Aと同じ構成を有している。 First, in FIG. 11(B), the flux-controlled variable transformer 100A shown on the right has the same configuration as the flux-controlled variable transformer 100A described in the first embodiment. Also, the flux-controlled variable transformer 100A' shown on the left is a symmetrical inversion of the flux-controlled variable transformer 100A on the right, and has the same configuration as the flux-controlled variable transformer 100A.

そして、磁束制御型可変変圧器100Aの第1脚磁心101Aに卷回された二次巻線112Aと第2脚磁心102Aに卷回された二次巻線113Aとは、制御電流Ic1を増加させた際に、二次電圧Vが減少するように直列接続されている。また、磁束制御型可変変圧器100A’の第1脚磁心101Bに卷回された二次巻線112Bと第2脚磁心102Bに卷回された二次巻線113Bとは、制御電流Ic2を増加させた際に、二次電圧Vが増加するように直列接続されている。 The secondary winding 112A wound around the first leg core 101A and the secondary winding 113A wound around the second leg core 102A of the flux control variable transformer 100A are connected in series so that the secondary voltage V2 decreases when the control current Ic1 is increased. The secondary winding 112B wound around the first leg core 101B and the secondary winding 113B wound around the second leg core 102B of the flux control variable transformer 100A' are connected in series so that the secondary voltage V2 increases when the control current Ic2 is increased.

図11(A)に示す磁束制御型可変変圧器100Jは、図11(B)に示す磁束制御型可変変圧器100Aと磁束制御型可変変圧器100A’のそれぞれの第1脚磁心101Aと101Bとを、1つの第1脚磁心101として構成したものである。また、磁束制御型可変変圧器100Jは、磁束制御型可変変圧器100Aと100A’の第1脚磁心101Aと101Bにそれぞれ卷回した一次巻線111Aと一次巻線111Bとを1つの一次巻線111として構成するとともに、第1脚磁心101Aと101Bにそれぞれ卷回した二次巻線112Aと二次巻線112Bとを1つの二次巻線112として構成したものである。 The flux-controlled variable transformer 100J shown in FIG. 11(A) is configured by combining the first leg cores 101A and 101B of the flux-controlled variable transformer 100A and the flux-controlled variable transformer 100A' shown in FIG. 11(B) into a single first leg core 101. The flux-controlled variable transformer 100J is also configured by combining the primary windings 111A and 111B wound around the first leg cores 101A and 101B of the flux-controlled variable transformers 100A and 100A', respectively, into a single primary winding 111, and combining the secondary windings 112A and 112B wound around the first leg cores 101A and 101B, respectively, into a single secondary winding 112.

また、第1の第2脚磁心102Aに設けた分割磁心102aA,102bAにそれぞれ、制御巻線114aA,114bAを卷回し、制御巻線114aA,114bAは、一次巻線111の電流によって発生する磁束の変化による誘起電圧が打消されるように直列に接続されて、第1直流電源回路110Aに接続される。また、同様に、第2の第2脚磁心102Bに設けた分割磁心102aB,102bBにそれぞれ、制御巻線114aB,114bBを卷回し、制御巻線114aB,114bBは、一次巻線111を流れる電流によって発生する磁束の変化による誘起電圧が打消されるように直列に接続されて、第2直流電源回路110Bに接続される。第2の第2脚磁心102Bに設けた分割磁心102aB,102bBは、本発明の第2分割磁路部に相当し、制御巻線114aB,114bBは、本発明の第2制御巻線に相当する。 In addition, the control windings 114aA and 114bA are wound around the split cores 102aA and 102bA provided in the first second leg core 102A, respectively, and the control windings 114aA and 114bA are connected in series to the first DC power supply circuit 110A so that the induced voltage due to the change in magnetic flux generated by the current in the primary winding 111 is canceled. Similarly, the control windings 114aB and 114bB are wound around the split cores 102aB and 102bB provided in the second second leg core 102B, respectively, and the control windings 114aB and 114bB are connected in series to the second DC power supply circuit 110B so that the induced voltage due to the change in magnetic flux generated by the current flowing in the primary winding 111 is canceled. The split magnetic cores 102aB and 102bB provided in the second second leg magnetic core 102B correspond to the second split magnetic path section of the present invention, and the control windings 114aB and 114bB correspond to the second control winding of the present invention.

そして、中央の第1脚磁心101に卷回した二次巻線112と、右側の第1の第2脚磁心102Aに卷回した二次巻線113Aと、第4脚磁心として設けた左側の第2の第2脚磁心102Bに卷回した二次巻線113Bとを直列接続して、図示しない負荷に接続する。この場合、二次巻線112の起電力に対して、二次巻線113Aの起電力が加算されるように、二次巻線112と113Aを直列接続し、二次巻線112の起電力に対して、二次巻線113Bの起電力が減算されるように、二次巻線112と113Aを直列接続する。 The secondary winding 112 wound around the central first leg core 101, the secondary winding 113A wound around the first second leg core 102A on the right side, and the secondary winding 113B wound around the second second leg core 102B on the left side provided as the fourth leg core are connected in series and connected to a load not shown. In this case, the secondary windings 112 and 113A are connected in series so that the electromotive force of the secondary winding 113A is added to the electromotive force of the secondary winding 112, and the secondary windings 112 and 113A are connected in series so that the electromotive force of the secondary winding 113B is subtracted from the electromotive force of the secondary winding 112.

これにより、第1直流電源回路110Aからの制御電流Ic1の増加に伴い、直列接続された二次巻線112,113A,113Bに生じる二次電圧Vが減少し、第2直流電源回路110Bからの制御電流Ic2の増加に伴い、直列接続された二次巻線112,113A,113Bに生じる二次電圧Vが増大する。このように、本実施形態の磁束制御型可変変圧器100Jは、第1直流電源回路110Aからの制御電流Ic1と第2直流電源回路110Bからの制御電流Ic2のいずれかを変化させることにより、制御電流Ic1と制御電流Ic2を流さない場合に比べて、二次電圧Vを減少又は増加させることができる。二次巻線113Bは本発明の第2の二次巻線に相当する。 As a result, the secondary voltage V2 generated in the series-connected secondary windings 112, 113A, and 113B decreases with an increase in the control current Ic1 from the first DC power supply circuit 110A, and the secondary voltage V2 generated in the series-connected secondary windings 112, 113A, and 113B increases with an increase in the control current Ic2 from the second DC power supply circuit 110B. In this way, the flux-controlled variable transformer 100J of this embodiment can reduce or increase the secondary voltage V2 by changing either the control current Ic1 from the first DC power supply circuit 110A or the control current Ic2 from the second DC power supply circuit 110B, compared to the case where the control current Ic1 and the control current Ic2 are not flowing. The secondary winding 113B corresponds to the second secondary winding of the present invention.

また、本実施形態では、第1の第3脚磁心103Aと第5脚磁心として第2の第3脚磁心103Bを設けており、第1の第3脚磁心103Aと第2の第3脚磁心103Bは、それぞれ磁路中に空隙部Gを有している。第1の第3脚磁心103Aと第2の第3脚磁心103Bとは、中央の第1脚磁心101に対して、左右対称に設けているため、本実施形態においても左右の重量バランスが良好となり望ましい。なお、軽量化のために、第1の第3脚磁心103Aと第2の第3脚磁心103Bのいずれか一方のみを設けた構成としてもよい。 In addition, in this embodiment, a first third leg core 103A and a second third leg core 103B are provided as the fifth leg core, and the first third leg core 103A and the second third leg core 103B each have a gap G in the magnetic path. The first third leg core 103A and the second third leg core 103B are provided symmetrically with respect to the central first leg core 101, so that the left and right weight balance is also good in this embodiment, which is desirable. Note that, in order to reduce weight, a configuration in which only one of the first third leg core 103A and the second third leg core 103B is provided may be used.

11…一次巻線、12…二次巻線、13…磁心、20…一次巻線、21…二次巻線、22~25…U形カットコア、26…漏洩磁束制御巻線、27…磁束制御巻線、28,29…接触部、30…一次巻線、31…二次巻線、32…磁心、33…窓、34a,34b…制御巻線、40,41…第二の鉄心、42,43…バイパス鉄心、44…一次巻線、45…二次巻線、46a,46b…制御巻線、47a,47b…バイパス鉄心制御巻線、51,52…三脚磁心、53…一次巻線、54…二次巻線、55a…第一の補助巻線、55b…第二の補助巻線、56a…第一制御巻線、56b…第二制御巻線、57a…第三制御巻線、57b…第四制御巻線、100A~100J…磁束制御型可変変圧器、101,101r,101',101A,101B…第1脚磁心、102,102’,102A,102B…第2脚磁心、102a,102b, 102aA,102aB,102bA,102bB…分割磁心、103,103r,103',103A,103B…第3脚磁心、104,104’…第1磁心、105,105’…第2磁心、110,110A…第1直流電源回路、110B…第2直流電源回路、111,111',111A,111B…一次巻線、112,112A,112B,113,113A,113B…二次巻線、114,114a,114aA,114aB,114b,114bA,114bB…制御巻線、120…窓、120a、120b…空隙。 11...primary winding, 12...secondary winding, 13...magnetic core, 20...primary winding, 21...secondary winding, 22-25...U-shaped cut core, 26...leakage flux control winding, 27...flux control winding, 28, 29...contact portion, 30...primary winding, 31...secondary winding, 32...magnetic core, 33...window, 34a, 34b...control winding, 40, 41...second core, 42, 43...bypass core, 44...primary winding, 45...secondary winding, 46a, 46b...control winding, 47a, 47b...bypass Pass core control winding, 51, 52...three-leg core, 53...primary winding, 54...secondary winding, 55a...first auxiliary winding, 55b...second auxiliary winding, 56a...first control winding, 56b...second control winding, 57a...third control winding, 57b...fourth control winding, 100A to 100J...flux-controlled variable transformer, 101, 101r, 101', 101A, 101B...first leg core, 102, 102', 102A, 102B...second leg core, 102a, 102b, 102aA, 102aB, 102bA, 102bB...split core, 103, 103r, 103', 103A, 103B...third leg core, 104, 104'...first core, 105, 105'...second core, 110, 110A...first DC power supply circuit, 110B...second DC power supply circuit, 111, 111', 111A, 111B...primary winding, 112, 112A, 112B, 113, 113A, 113B...secondary winding, 114, 114a, 114aA, 114aB, 114b, 114bA, 114bB...control winding, 120...window, 120a, 120b...air gap.

Claims (6)

第1磁心、第2磁心と、前記第1磁心と前記第2磁心とにそれぞれ磁気結合された第1脚磁心、第2脚磁心、及び、第3脚磁心を備え、前記第2脚磁心の磁路が2分割された分割磁路部を有し、前記第3脚磁心の磁路中に空隙部を有するコアと、
少なくとも前記第1脚磁心に卷回された一次巻線と、
少なくとも前記第2脚磁心に卷回された二次巻線と、
前記第2脚磁心の前記分割磁路部のそれぞれの磁路に卷回された第1制御巻線を備え、
該第1制御巻線が、前記一次巻線に鎖交する磁束によって前記第1制御巻線に生じる誘起電圧が打消されるように直列接続されて第1直流電源回路に接続され、
前記第1制御巻線に直流制御電流を流して、前記分割磁路部で形成される閉磁路に制御磁束を還流させ、前記磁束が通る前記第2脚磁心の磁路の一部を飽和させて、前記第2脚磁心の磁路の磁気抵抗を制御するとともに、前記第3脚磁心に前記磁束の一部を分流させることを特徴とする、磁束制御型可変変圧器。
a core including a first magnetic core, a second magnetic core, a first leg core, a second leg core, and a third leg core magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core, respectively, the core having a divided magnetic path portion in which the magnetic path of the second leg core is divided into two, and a gap portion in the magnetic path of the third leg core;
a primary winding wound around at least the first leg core;
a secondary winding wound around at least the second leg core;
a first control winding wound around each of the divided magnetic path portions of the second leg core;
the first control winding is connected in series to a first DC power supply circuit so that an induced voltage generated in the first control winding by a magnetic flux linking the primary winding is cancelled;
a DC control current is passed through the first control winding, causing a control flux to flow back through a closed magnetic path formed by the divided magnetic path portion, saturating a portion of the magnetic path of the second leg core through which the magnetic flux passes, thereby controlling the magnetic resistance of the magnetic path of the second leg core, and shunting a portion of the magnetic flux to the third leg core.
前記第1脚磁心に前記二次巻線が卷回され、前記第2脚磁心に卷回された前記二次巻線と直列接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の磁束制御型変変圧器。 2. The flux-controlled variable transformer according to claim 1, wherein the secondary winding is wound around the first leg core and is connected in series with the secondary winding wound around the second leg core. 前記分割磁路部の任意の箇所に楔形の空隙を設けたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の磁束制御型可変変圧器。 The magnetic flux control type variable transformer according to claim 1 or 2, characterized in that a wedge-shaped gap is provided at any location of the divided magnetic path section. 前記第1磁心と前記第2磁心にそれぞれ磁気結合された第4脚磁心と第5脚磁心、及び、前記第4脚磁心に卷回された第2の一次巻線をさらに有し、
前記第4脚磁心に卷回された前記第2の一次巻線と前記第1脚磁心に卷回された前記一次巻線とが直列接続され、
前記第5脚磁心の磁路中に空隙部を有し、
前記第2脚磁心に対して、前記第1脚磁心と前記第4脚磁心、及び、前記第3脚磁心と前記第5脚磁心とがそれぞれ対称となる位置に配置されていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の磁束制御型可変変圧器。
the rotor further includes a fourth leg core and a fifth leg core magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core, respectively, and a second primary winding wound around the fourth leg core,
the second primary winding wound around the fourth leg core and the primary winding wound around the first leg core are connected in series,
a gap is provided in the magnetic path of the fifth leg magnetic core,
4. A flux-controlled variable transformer according to claim 1, characterized in that the first leg core and the fourth leg core, and the third leg core and the fifth leg core are respectively arranged in symmetrical positions with respect to the second leg core.
前記第1磁心と前記第2磁心にそれぞれ磁気結合された第4脚磁心をさらに有し、
該第4脚磁心の磁路が2分割された第2分割磁路部を有し、
前記第4脚磁心に卷回された第2の二次巻線と前記第2脚磁心に卷回された前記二次巻線とが直列接続され、
前記第4脚磁心の前記第2分割磁路部のそれぞれの磁路に卷回された第2制御巻線を備え、
該第2制御巻線が、前記一次巻線に鎖交する前記磁束によって前記第2制御巻線に生じる誘起電圧が打消されるように直列接続されて第2直流電源回路に接続され、
前記第2制御巻線に直流制御電流を流して、前記第2分割磁路部で形成される閉磁路に制御磁束を還流し、前記磁束が通る前記第4脚磁心の磁路の一部を飽和させて、前記第4脚磁心の磁路の磁気抵抗を制御するとともに、前記第3脚磁心に前記磁束の一部を分流させることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の磁束制御型可変変圧器。
a fourth leg core magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core,
The magnetic path of the fourth leg core has a second divided magnetic path portion divided into two,
a second secondary winding wound around the fourth leg core and the secondary winding wound around the second leg core are connected in series,
a second control winding wound around each of the second divided magnetic path portions of the fourth leg magnetic core,
the second control winding is connected in series to a second DC power supply circuit such that an induced voltage generated in the second control winding by the magnetic flux interlinked with the primary winding is cancelled;
4. The flux-controlled variable transformer according to claim 1, characterized in that a DC control current is passed through the second control winding to return a control flux to a closed magnetic path formed by the second divided magnetic path portion, thereby saturating a portion of the magnetic path of the fourth leg core through which the magnetic flux passes, thereby controlling the magnetic resistance of the magnetic path of the fourth leg core, and shunting a portion of the magnetic flux to the third leg core.
前記第1磁心と前記第2磁心にそれぞれ磁気結合された第5脚磁心をさらに有し、該第5脚磁心の磁路中に空隙部を有することを特徴とする、請求項5項に記載の磁束制御型可変変圧器。
6. The flux-controlled variable transformer according to claim 5, further comprising a fifth leg core magnetically coupled to the first magnetic core and the second magnetic core, and a gap is provided in a magnetic path of the fifth leg core.
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