特許 6025059 三相電磁機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6025059

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】三相電磁機器

(51)【国際特許分類】

   H01F 29/14 20060101AFI20161107BHJP

   H01F 30/12 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   H01F29/14 A

   H01F30/12 N

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-164016(P2013-164016)

(22)【出願日】2013年8月7日

(65)【公開番号】特開2015-32814(P2015-32814A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2015年10月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000222037

【氏名又は名称】東北電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】100153110

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100131037

【弁理士】

【氏名又は名称】坪井 健児

(72)【発明者】

【氏名】大日向 敬

(72)【発明者】

【氏名】有松 健司

(72)【発明者】

【氏名】中村 健二

(72)【発明者】

【氏名】一ノ倉 理

【審査官】 井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１７７５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４２０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６１５４０１９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５１１３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０６１６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ２９／１４

Ｈ０１Ｆ ３０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心側が連結され放射状に対称的に配列した６つの直線磁心を有し、各前記直線磁心の周辺端部を連結磁心により連結した６脚磁心を備えた三相電磁機器であって、
各前記直線磁心に主巻線及び制御巻線を巻回し、２つの主巻線を１対として３対の主巻線とし、各対の主巻線を三相交流電源の各相に対応させて直列又は並列に接続し、
前記制御巻線を前記３対の主巻線による主磁束によって生じる誘起電圧を打消すように直列又は並列に接続するとともに前記制御巻線の開放端子側に制御回路を接続し、
該制御回路から前記制御巻線に直流制御電流を供給することにより直流制御磁束を発生させ、前記主磁束と前記直流制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し主巻線のリアクタンスを連続的に可変させることを特徴とする三相電磁機器。

【請求項2】

前記１対の主巻線を巻回した直線磁心は、同一軸上に位置する２つの前記直線磁心であることを特徴とする請求項１記載の三相電磁機器。

【請求項3】

前記１対の主巻線を巻回した直線磁心は、隣接する２つの前記直線磁心であることを特徴とする請求項１記載の三相電磁機器。

【請求項4】

前記１対の主巻線となる２つの主巻線から生じる磁束の方向が前記中心側に向かって同方向となるように、前記１対の主巻線を直列又は並列に接続したことを特徴とする請求項２または３に記載の三相電磁機器。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１に記載した三相電磁機器において、各相の主巻線及び制御巻線を巻回した直線磁心に二次巻線を追加配置したことを特徴とする三相電磁機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、三相形のリアクタンスを可変できる電磁機器に関し、詳しくは、巻線の占積率が大きく巻装構造が簡単な三相電磁機器に関する。

【背景技術】

【0002】

三相交流電源に対応した三相形のリアクタンスを可変できる従来の技術としては、本出願人が先に提案した三相形電磁機器（特許文献１）や三相電磁機器（特許文献２）がある。

【0003】

図１１は、本出願人が先に提案した三相形電磁機器（特許文献１）の一例を説明するための接続図である。この三相形電磁機器は、６つの直線磁心４３ａａ〜４３ｃｂを、隣接する直線磁心との角度が６０゜となるように配置し、さらに６つの直線磁心の一端を６つの鉄心窓部が形成されるように連結磁心４３ｄで連結している。

【0004】

６つの直線磁心４３ａａ〜４３ｃｂには３対の主巻線４１ａａ〜４１ｃｂを巻装し、それぞれの対の主巻線から生じる磁束が同一方向になるように直列又は並列に接続している。そして、直線磁心を連結した６個の連結磁心４３ｄには、それぞれに制御巻線４２ａ〜４２ｆを巻装し、制御巻線に直流制御電流Ｉｃを流すことで、主磁束と制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し、主巻線のリアクタンスを連続的に可変している。

【0005】

また、図１２は、本出願人が先に提案した三相電磁機器（特許文献２）の一例を説明するための接続図である。この三相電磁機器は、１８個の直線磁心５３ａａ〜５３ｄＬを放射状に配置し、さらに、１８個の直線磁心の中心側（内側）端部及び周辺側（外側）端部を１８個の鉄心窓部が形成されるように連結磁心５３ｅおよび５３ｆで連結している。

【0006】

そして、１８個の直線磁心に、６個の交流主巻線５１ａａ〜５１ｃｂを２脚置きに卷装するとともに、他の１２脚のそれぞれに直流制御巻線５２ａ〜５２Ｌを巻装し、制御巻線に直流制御電流Ｉｃを流すことで、主磁束と制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し、主巻線のリアクタンスを連続的に可変にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許４６４６３２７号明細書

【特許文献2】特開２０１３−０４２０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１の三相形電磁機器については、主磁束と制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し、主巻線のリアクタンスを連続的に可変することが可能であるものの、一つの鉄心窓部に３個の主巻線乃至制御巻線が巻装されることから、巻線の占積率が低下してしまう。また、制御巻線を連結磁心へ巻装する必要があるため、磁心構成した後に手動による巻装を行う必要がある。

【0009】

さらに、リアクタンスを可変させるための主磁束と制御磁束の共通磁路は主に制御巻線が巻装される窓周辺部の磁路であり、磁気抵抗の調整範囲が狭いためリアクタンスの可変範囲も広くない。

【0010】

特許文献２の三相電磁機器は、特許文献１の三相形電磁機器の課題を踏まえて提案されたもので、制御巻線の連結磁心への巻装が不要な構成としたものであり、主巻線のリアクタンスを連続的に可変することが可能である。

【0011】

しかし、上記三相電磁機器は、直線磁心が１８個必要であり、容量にあわせて鉄心窓部を大きくする場合には、周辺側（外側）と中心側（内側）の連結磁心の径が大きくなるため、磁心全体が大きくなり、重量も重くなる傾向がある。さらに、主巻線６個に対して制御巻線が１２個必要であることから、機器組立工数が増加し、巻線重量も増加してしまうことになる。

【0012】

また、特許文献２の三相電磁機器は特許文献１の三相形電磁機器と同様に、リアクタンスを可変するための主磁束と制御磁束の共通磁路は主に制御巻線が巻装される窓周辺部の磁路であり、磁気抵抗の調整範囲が狭いことからリアクタンスの可変範囲も広くない。

【0013】

加えて、特許文献１の三相形電磁機器および特許文献２の三相電磁機器は、主巻線と制御巻線を分離して巻回することが必須であるため、スペースの低減や組み立てが容易な汎用技術の重ね巻きを適用することが困難であるという問題があった。

【0014】

本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、鉄心の突き合わせ面にギャップを必要とせず、タップを用いることなくリアクタンスを広範囲に可変できる三相電磁機器であって、磁気回路構造および巻線の巻装構造が簡単で、巻線の個数が少なく、組み立てが簡単で、かつ、巻線の占積率が大きく低損失な三相電磁機器を提供することをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、特許文献２に示す１８個の直線磁心に巻き回す１２個の制御巻線の巻線数量を低減するにあたって、従来は交流巻線の電流歪みが増大する原因となる直流磁束の重畳による偏磁を防止するため困難と言われていた、同一直線磁心への交流巻線と制御巻線との巻き回しに着目し、制御巻線に適切な巻き回し方向を設定することで、同一相の交流端子間に偏磁が生じないことを見出したことによるものである。さらに、交流巻線と制御巻線とを同一直線磁心に巻き回すことで、制御磁束が磁路全体に還流し、リアクタンスを広範囲に可変することができることを見出したことによるものである。

【0016】

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、中心側が連結され放射状に対称的に配列した６つの直線磁心を有し、各直線磁心の周辺端部を連結磁心により連結した６脚磁心を備えた三相電磁機器であって、各前記直線磁心に主巻線及び制御巻線を巻回し、２つの主巻線を１対として３対の主巻線とし、各対の主巻線を三相交流電源の各相に対応させて直列又は並列に接続し、前記制御巻線を前記３対の主巻線による主磁束によって生じる誘起電圧を打消すように直列又は並列に接続するとともに前記制御巻線の開放端子側に制御回路を接続し、該制御回路から前記制御巻線に直流制御電流を供給することにより直流制御磁束を発生させ、前記主磁束と前記直流制御磁束の共通磁路の磁気抵抗を制御し主巻線のリアクタンスを連続的に可変させることを特徴としている。

【0017】

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記１対の主巻線を巻回した直線磁心は、同一軸上に位置する２つの直線磁心であることを特徴としている。
第３の技術手段は、第１の技術手段において、前記一対の主巻線を巻回した直線磁心は、隣接する２つの直線磁心であることを特徴としている。

【0018】

第４の技術手段は、第２または第３の技術手段において、前記１対の主巻線となる２つの主巻線から生じる磁束の方向が前記中心側に向かって同方向となるように、前記１対の主巻線を直列又は並列に接続したことを特徴としている。

【0019】

第５の技術手段は、第１〜４のいずれか１の技術手段において、各相の主巻線及び制御巻線を巻回した直線磁心に二次巻線を追加配置したことを特徴としている。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、鉄心の突き合わせ面にギャップを必要とせず、タップを用いることなくリアクタンスを広範囲に可変できる三相電磁機器であって、磁気回路構造および巻線の巻装構造が簡単で、巻線の個数が少なく、組み立てが簡単で、かつ、巻線の占積率が大きく低損失な三相電磁機器を実現することができる。

【0021】

また、本発明を電力系統に使用することにより、近年の電力需要の増大や負荷の多様化による電力系統の電圧の変動等に対応可能で、フレキシブルな電力設備の提供が図られ、電力系統の電圧安定化や力率及び潮流のより適切な制御に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明による三相電磁機器の基本構成例を示す図である。

【図2】本発明の三相電磁機器の等価回路を示す図である。

【図3】本発明による三相電磁機器の磁心の構成及び巻線の接続を説明するための図である。

【図4】本発明による三相電磁機器の磁心組立例を示す図である。

【図5】本発明による三相電磁機器の磁心構成例を示す図である。

【図6】本発明による三相電磁機器の巻線構成例を示す図である。

【図7】本発明による三相電磁機器の制御磁束例を説明するための図である。

【図8】本発明の三相電磁機器の制御特性例を示す図である。

【図9】本発明による変圧機能を有する三相電磁機器の例を示す図である。

【図10】本発明の無効電力補償装置への適用例を示す図である。

【図11】従来の三相形電磁機器の例を示す図である。

【図12】従来の三相電磁機器の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照しながら、本発明の三相電磁機器に係る好適な実施の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。

【0024】

図１は、本発明による三相電磁機器の磁心及び巻線の基本構成例を示す図、図２は、本発明の三相電磁機器を等価的に回路表示した回路構成を示す図、図３は、図１で示した三相電磁機器の磁心の構成及び巻線の接続を説明するための図である。

【0025】

本三相電磁機器を構成する磁心は、図３の如く、６つの直線磁心３ａａ、３ａｂ、３ｂａ、３ｂｂ、３ｃａ及び３ｃｂの夫々の一端部（中心側）を集合させて接合し、隣接する直線磁心がなす角度が６０゜となるように配置して６つの脚部を形成している。さらに、６つの脚部を形成する直線磁心の他方の端部（周辺端部）を６つの鉄心窓部が形成されるように、環状ヨークとなる連結磁心３ｄで連結した６脚磁心を構成している。なお、直線磁心３ａａ、３ａｂ、３ｂａ、３ｂｂ、３ｃａ及び３ｃｂの夫々の接合部及び連結磁心３ｄとの接合部は、磁心を構成する各々の積層鋼板を平行になるように突き合わせて構成することができる。

【0026】

６つの直線磁心には、各々交流主巻線（以下、「主巻線」と言う。）及び直流制御巻線（以下、「制御巻線」と言う。）を巻装する。具体的には、第１の直線磁心３ａａには主巻線１ａａ及び制御巻線２ａを、第１の直線磁心３ａａと同一軸上に配置された第２の直線磁心３ａｂには主巻線１ａｂ及び制御巻線２ｄを巻回する。ここで、主巻線１ａａ及び１ａｂは一対の主巻線として、三相交流電源の１相に対応するものであり、両主巻線から生じる磁束φａ１及びφａ２が中心方向に向かって対向するように、すなわち中心側に向かって同じ方向になるように直列又は並列に接続する。

【0027】

同様に、第３の直線磁心３ｂａには主巻線１ｂａ及び制御巻線２ｃを、第３の直線磁心３ｂａと同一軸上に配置された第４の直線磁心３ｂｂには主巻線１ｂｂ及び制御巻線２ｆを巻回し、主巻線１ｂａ及び１ｂｂは、両主巻線から生じる磁束φｂ１及びφｂ２が中心方向に向かって対向するように直列又は並列に接続する。

【0028】

さらに、第５の直線磁心３ｃａには主巻線１ｃａ及び制御巻線２ｅを、第５の直線磁心３ｃａと同一軸上に配置された第６の直線磁心３ｃｂには主巻線１ｃｂ及び制御巻線２ｂを巻回し、主巻線１ｃａ及び１ｃｂは、両主巻線から生じる磁束φｃ１及びφｃ２が中心方向に向かって対向するように直列又は並列に接続する。

【0029】

直線磁心３ａａ、３ａｂ、３ｂａ、３ｂｂ、３ｃａ及び３ｃｂに巻回した６つの制御巻線２ａ、２ｄ、２ｃ、２ｆ、２ｅ及び２ｂは、主巻線１ａａ及び１ａｂ、主巻線１ｂａ及び１ｂｂ、並びに主巻線１ｃａ及び１ｃｂによる磁束で制御巻線２ａ、２ｄ、２ｃ、２ｆ、２ｅ及び２ｂに誘起する電圧が互いに打消されるように直列又は並列に接続され、その開放端子側に制御回路４を接続する。

【0030】

図３の例では、制御巻線２ａ、２ｃ及び２ｅは、制御直流電流Ｉｃと同方向に流れる電流が誘起されると、直線磁心の中心側に向かう磁束を発生するように、また、制御巻線２ｂ、２ｄ及び２ｆは、制御直流電流Ｉｃと同方向に流れる電流が誘起されると、直線磁心の周辺端部に向かう磁束を発生するように、直列接続されている。

【0031】

例えば、第１の直線磁心３ａａの主巻線１ａａに流れる電流によって生じる磁束φａ１の変化によって同じ直線磁心３ａａに巻回した制御巻線２ａに誘起される電圧と、第２の直線磁心３ａｂの主巻線１ａｂに流れる電流によって生じる磁束φａ２の変化によって制御巻線２ｄに誘起される電圧とが互いに打ち消されるように、制御巻線２ａと２ｄとが直列接続されている。同様に、制御巻線２ｂと２ｅ、及び制御巻線２ｃと２ｆとに誘起される電圧がそれぞれ互いに打ち消されるように直列接続されている。そして、主巻線には平衡三相交流電流が流れるので、制御巻線の誘起電圧は互いに打ち消される。

【0032】

それ故、図３に示すように、制御巻線を全て直列に接続することも可能であるし、制御巻線２ａと２ｄ、２ｂと２ｅ、２ｃと２ｆとをそれぞれ直列接続し、これらの直列接続したものを並列に直並列に接続することもできる。

【0033】

図３において、直線磁心に巻装して接続した主巻線の開放端子に三相交流電源を接続し、それぞれの主巻線に図示矢印方向の電流ＩＬｕ、ＩＬｖ、ＩＬｗが流れているとする。なお、電流矢印方向を正サイクルとした場合、負サイクルでは逆方向の電流が流れる。
上記構成の三相電磁機器は、制御巻線に直流制御電流を流さない場合には、主巻線１ａａ及び１ａｂ、主巻線１ｂａ及び１ｂｂ、主巻線１ｃａ及び１ｃｂより発生する各相各々の交流磁束は、直線磁心を連結した連結磁心を介して還流することになる。

【0034】

以下、主巻線１ａａを巻装した第１の直線磁心３ａａと主巻線１ａｂを巻装した第２の直線磁心３ａｂに着目して説明する。
電流ＩＬｕが流れると、磁路には主巻線１ａａにより主磁束φａ１、並びに主巻線１ａｂにより主磁束φａ２がそれぞれ発生する。発生した主磁束は、制御巻線に直流制御電流を流さない場合には、他の直線磁路部及び連結磁心３ｄを通過し、主巻線には巻数と磁心の磁気抵抗に応じたリアクタンスが生ずる。ここで、直線磁心及び連結磁心は、制御磁束φｄｃと主磁束φａ１、φａ２との共通磁路となる。

【0035】

以上のことは、主巻線１ｂａを巻装した第３の直線磁心３ｂａと主巻線１ｂｂを巻装した第４の直線磁心３ｂｂとに着目した場合、及び、主巻線１ｃａを巻装した第５の直線磁心３ｃａと主巻線１ｃｂを巻装した第６の直線磁心３ｃｂとに着目した場合も同様である。

【0036】

主巻線電流ＩＬｕを流した状態で制御巻線に直流制御電流Ｉｃを流すと、制御巻線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ及び２ｆにおいて、制御巻線の巻数と制御電流Ｉｃの積で表される起磁力が発生することで、制御巻線磁束φｄｃと主磁束φａ１及びφａ２が同方向となる共通磁路部分の磁束密度が大となって透磁率が変化し、主磁束が制御されリアクタンスが低下する。

【0037】

このことは、他の直線磁心についても同様に成り立つことから、直流制御電流Ｉｃを調整することによって、リアクタンスを可変できる三相電磁機器として動作することができる。

【0038】

以上のように本発明の磁気回路構成は、透磁率を変化させ、主磁束を制御しリアクタンスを可変するための主磁束と制御磁束の共通磁路が、各直線磁心及び連結磁心となっており、後述するように当該磁路の磁気抵抗を広範囲に変化させることにより、従来の構造に比し、リアクタンスを広範囲に可変することができる。

【0039】

図４は、本発明による三相電磁機器の磁心組立例を示したもので、積鉄心構造で構成した直線磁心３に、主巻線１及び制御巻線２を填め込んだ後、外側の連結磁心３を組立てて構成したものであり、組立てが簡単で巻線の占積率を向上させ、電磁機器の軽量化を図ることができる。ここで、主巻線１及び制御巻線２は重ね巻きをした一体構造のものを用いることができる。

【0040】

図５は、本発明による三相電磁機器の磁心構成例を示したもので、図５（Ａ）は、前述の如く直線磁心を連結する連結磁心形状が円形状を成すものであり、電動機などで使用される打ち抜き鉄心から簡単に構成することができる。図５（Ｂ）は、直線磁心を連結した中央部の穴形状を省略したもので、上記と同様に電動機などで使用される打ち抜き鉄心から簡単に構成することができる。

【0041】

図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）は直線磁心を連結する連結磁心形状が直線状を成すものであり、打ち抜き鉄心のほか積鉄心で簡単に構成することができる。なお、連結磁心は、６つの連結磁心が同等の構成であれば、様々な形状で構成することが可能である。図５（Ｅ）及び図５（Ｆ）は磁心中央部における直線磁心同士の接続部を連結磁心とし、巻線を巻回する窓形状を台形にしたものであり、積鉄心で簡単に構成することができるほか巻線の占積率を向上させ、電磁機器の軽量化を図ることができる。

【0042】

図６は、本発明による三相電磁機器の巻線構成例を示したもので、図６（Ａ）は主巻線と制御巻線を分離巻きとして構成した例、図６（Ｂ）は主巻線と制御巻線を重ね巻きとして構成した例である。本発明による三相電磁機器は、巻装構成を図６（Ｂ）の如く重ね巻きとすることが可能であり、図１１、図１２に示す従来の巻装構成で必須となっていた分離巻装する場合と比較して、巻装構成の大幅な簡略化が可能となる。

【0043】

図７は、三相電磁機器において、制御電流を流した場合の制御磁束及び磁路の磁束密度例を示したもので、図７（Ａ）は本発明の制御巻線配置とした場合の例、図７（Ｂ）は図１１に示す従来の制御巻線配置とした場合の例である。図７において、磁束密度が大きくなる部分については、濃く塗りつぶしてある。

【0044】

従来の制御巻線配置では、制御巻線を外側の連結磁心に巻装しているため、制御磁束は連結磁心のみを還流し、磁束密度が大となる領域は連結磁心のみに限られている。これに対して、本発明の制御巻線配置にすることで、磁心部全体に制御磁束が還流し、磁束密度が大となる領域が直線磁心及び連結磁心の全てとなることから、従来の構造に比し、リアクタンスを広範囲に可変することができる。

【0045】

図８は、本発明による三相電磁機器に三相交流電圧を印加し、直流制御電流Ｉｃを増加させた場合の制御特性例を示したものである。図８（Ａ）は、主巻線電流の制御特性例を示したものであり、直流制御電流Ｉｃを増加させることにより、リアクタンスが変化し、主巻線電流を線形に可変できることが分かる。図８（Ｂ）は、主巻線電流の電流歪み特性例を示したものであり、直流制御電流Ｉｃによらず良好な主巻線電流歪みであることが分かる。また、上記の制御特性は三相各相の不平衡が無く、測定誤差の範囲で一致している。

【0046】

以上のように、本発明によると、直流制御電流を調整することにより三相各相のリアクタンスを高速且つ連続的に可変することができる。

【0047】

図９は、本発明による変圧機能を有する三相電磁機器の例を示す図である。図１で示した磁心巻線構成において、電磁機器を構成する主巻線部を一次巻線とし、一次巻線５ａａを巻回した直線磁心に二次巻線６ａａ、一次巻線５ａｂを巻回した直線磁心に二次巻線６ａｂ、一次巻線５ｂａを巻回した直線磁心に二次巻線６ｂａ、一次巻線５ｂｂを巻回した直線磁心に二次巻線６ｂｂ、一次巻線５ｃａを巻回した直線磁心に二次巻線６ｃａ、一次巻線５ｃｂを巻回した直線磁心に二次巻線６ｃｂを巻回し、これらの二次巻線を一次巻線と同様に接続して構成することにより、変圧機能を有する三相電磁機器を実現することができる。

【0048】

図９において、一次巻線に三相交流電源を接続し二次巻線には三相負荷を接続し、それぞれの二次巻線に図示矢印方向の電流ＩＬｕ２、ＩＬｖ２、ＩＬｗ２が流れていたとする。
以下、一次巻線５ａａを巻回した第１の直線磁心と一次巻線５ａｂを巻回した第２の直線磁心について説明する。

【0049】

制御電流を流さない場合には、一次巻線５ａａ及び５ａｂには、上記二次電流で発生した磁束を打消すように一次電流ＩＬｕ１が流れ、一次巻線５ａａ及び５ａｂと二次巻線６ａａ及び６ａｂの巻数比に応じて変圧され、また、一次巻線５ｂａ及び５ｂｂと二次巻線６ｂａ及び６ｂｂ、一次巻線５ｃａ及び５ｃｂと二次巻線６ｃａ及び６ｃｂに着目した場合も同様であることから全体として変圧器として機能する。

【0050】

制御巻線に直流制御電流Ｉｃを流すと、制御巻線の巻数と制御電流Ｉｃの積で表される起磁力が発生することで透磁率が変化し、主磁束が制御される。このため、一次巻線には制御電流の制御に伴う主磁束の減少に応じて、一次巻線の端子間電圧を維持するために必要な主磁束を発生させるための励磁電流が増加する。

【0051】

即ち、変圧器としての変圧機能に加えて、制御電流を調整することで主巻線のリアクタンスを連続的に可変して一次側に流入する遅れ無効分電流の調整が可能となる。このことは、同様に他の直線磁心についても成り立つことから、変圧器としての変圧機能に加えて、リアクタンスを可変できる三相電磁機器として機能することができる。

【0052】

（適用例）
図１０は、本発明の三相電磁機器の無効電力補償装置への適用例を示す等価回路である。
図１０において、本発明による三相電磁機器を三相結線し、電力用コンデンサ７を並列に接続したものを送電線路に並列に挿入し、電磁機器の制御により、系統に生じる遅相から進相の無効電力を連続的に補償するようにしたものである。

【0053】

以上詳述したように、本発明によれば、タップを設けることなく、制御巻線を連結磁心へ巻装する必要がないため、組立が簡単で、鉄心の突き合わせ面にギャップを必要とせずに、広範囲にリアクタンスを可変する三相電磁機器を実現することができる。また、近年の電力需要の増大や負荷の多様化により、系統電圧の変動等負荷の多様化に対応できるフレキシブルな電力設備の提供が図られ、電力系統の電圧安定化や力率及び潮流のより適切な制御に寄与できる。

【0054】

なお、上記実施形態では、１対の主巻線、例えば１ａａ、１ａｂを巻回した直線磁心が、同一軸上に位置する２つの直線磁心３ａａ、３ａｂである場合について説明したが、この他、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【0055】

例えば、１対の主巻線が隣接する２つの直線磁心に巻回されていてもよく、この場合、１対の主巻線の各主巻線から生じる磁束の方向は、中心側に向かって同方向となるように直列または並列に接続させておけばよい。そして、１対の主巻線と同じ直線磁心に巻回された２つの制御巻線は、一対の主巻線を流れる電流の変化によって生じる主磁束の変化による誘起電圧を打消すように接続しておけばよい。

【符号の説明】

【0056】

１（１ａａ，１ａｂ，１ｂａ，１ｂｂ，１ｃａ，１ｃｂ）…主巻線、２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ）…制御巻線、３（３ａａ，３ａｂ，３ｂａ，３ｂｂ，３ｃａ，３ｃｂ，３ｄ）…磁心、φａ１，φａ２，φｂ１，φｂ２，φｃ１，φｃ２…主磁束、φｄｃ…制御磁束、４…制御回路、５（５ａａ，５ａｂ，５ｂａ，５ｂｂ，５ｃａ，５ｃｂ）…一次巻線、６（６ａａ，６ａｂ，６ｂａ，６ｂｂ，６ｃａ，６ｃｂ）…二次巻線、７…電力用コンデンサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】