特許 6486610 電線インピーダンス整合装置

(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】6486610

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】電線インピーダンス整合装置

(51)【国際特許分類】

   H03H 7/38 20060101AFI20190311BHJP

【ＦＩ】

   H03H7/38 Z

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-104945(P2014-104945)

(22)【出願日】2014年5月21日

(65)【公開番号】特開2015-220701(P2015-220701A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2017年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141060

【氏名又は名称】株式会社関電工

(74)【代理人】

【識別番号】100100516

【弁理士】

【氏名又は名称】三谷 惠

(72)【発明者】

【氏名】水野 克美

【審査官】 鬼塚 由佳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０４０９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１１３５４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ７／３０ − Ｈ０３Ｈ ７／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電線を貫通させる側から見て２つの貫通孔を有し、前記２つの貫通孔にそれぞれ電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき前記２つの貫通孔のそれぞれの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成する閉じた鉄心を備え、
前記鉄心の前記貫通孔は前記電線を貫通させる側から見て四辺形で形成され、前記貫通孔の四辺のうちの三辺は同一平面に位置し、残りの一辺は背面側の別の平面に位置するように立体的に形成され、前記貫通孔の四辺のうちの三辺は正面側に位置し、残りの一辺は背面側に位置することにより前記鉄心は立体的に形成され、
前記電線としてｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せｎＣ２のうちから必ずｎ条の各条の電線を含む少なくともｎ−１個の組合せを選択し、選択した２つの電線を組にして電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の前記鉄心の貫通孔に貫通させることを特徴とする電線インピーダンス整合装置。

【請求項2】

電線を貫通させる側から見て２つの貫通孔を有し、前記２つの貫通孔にそれぞれ電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき前記２つの貫通孔のそれぞれの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成する閉じた鉄心を備え、
前記鉄心は、４個の半円環部材を用意し、２個の半円環部材の円弧側を上にし、別の２個の半円環部材の円弧側を下にし、円弧側を上にした１個目の半円環部材の一方端に円弧側を下にした１個目の半円環部材の他方端を接続し、円弧側を下にした１個目の半円環部材の一方端に円弧側を上にした２個目の半円環部材の他方端を接続し、円弧側を上にした２個目の半円環部材の一方端に円弧側を下にした２個目の半円環部材の他方端を接続し、円弧側を下にした２個目の半円環部材の一方端に円弧側を上にした１個目の半円環部材の他方端を接続し、平面形状が正方形になるように形成され、前記２つの貫通孔は、円弧側を上にした１個目の半円環部材の下と円弧側を下にした１個目の半円環部材の上との間、及び円弧側を上にした２個目の半円環部材の下と円弧側を下にした２個目の半円環部材の上との間に形成され、
前記電線としてｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せｎＣ２のうちから必ずｎ条の各条の電線を含む少なくともｎ−１個の組合せを選択し、選択した２つの電線を組にして電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の前記鉄心の貫通孔に貫通させることを特徴とする電線インピーダンス整合装置。

【請求項3】

ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せｎＣ２のうちから選択する２つの電線の組み合わせは、必ずｎ条の各条の電線を含み、１条目からｎ条目までを輪環の順に２つの電線を選択したｎ−１個またはｎ個の組合せの２つの電線であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電線インピーダンス整合装置。

【請求項4】

ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せｎＣ２のうちから選択する２つの電線の組み合わせは、必ずｎ条の各条の電線を含み、１条目からｎ条目までのいずれかの条の電線を共通で選択したｎ−１個の組合せの２つの電線であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電線インピーダンス整合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多条敷設の電線の各電線のインピーダンスを整合させる電線インピーダンス整合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

低圧大容量の電路では、一般にバスダクトなどが使用される。また、バスダクトに代えて施工性や省コストの面から低圧ケーブル（電線）を多条敷設する場合がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、多条の各電線に均等に電流が分布したとして許容電流を算出するが、実際は電路の配置や接触抵抗の違いから負荷電流が各条の電線に均等に分布せず、特定の条の電線に負荷電流が集中して流れ過熱状態になる場合がある。これは、多条敷設された各電線の接続の接触抵抗や他の条からの相互インダクタンスの影響により、インピーダンスのバラツキが生じるためと考えられる。

【0003】

各条の電線に流れる負荷電流にアンバランスが生じると、特定の電線の電流が大きくなりその電線が焼損することがある。そこで、各条の電線の負荷電流にアンバランスが生じても、各電線が焼損が発生しないように電流容量の大きい電線を採用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−１２２６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、電流容量の大きい電線を採用するとコスト高になり、電線も太くなることから付設工事も難しくなる。また、負荷の増設などで負荷電流が増加した場合、多条敷設の電線に対して不足分の電流容量の電線（条）を追加することになるが、追加する条の電線は、既設の電線と同じ電流容量の電線だけでなく、異なる電流容量の電線を追加することがあり、その場合であっても、各条の電線に流れる負荷電流にアンバランスが生じないようにしなければならない。

【0006】

そこで、本出願人は、各電線に流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させて各電線に流れる電流のアンバランスを抑制できるものを開発し、特願２０１３−１０５８３３号として出願した。

【0007】

これは、特願２０１３−１０５８３３号の請求項５に示される通り、中央部に貫通孔を有し貫通孔を貫通した電線の電流により磁気回路を形成する閉じた鉄心を設け、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せ_ｎＣ_２のうちから必ずｎ条の各条の電線を含む少なくともｎ−１個の組合せを選択し、選択した２つの電線を組にして２つの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される方向にそれぞれ組ごとに別々の鉄心の貫通孔に貫通させるものである。

【0008】

この特願２０１３−１０５８３３号のものは、鉄心の貫通孔には２つの電線を貫通させ、２つの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される方向に２つの電線を貫通することになるので、２つの電線を鉄心の貫通孔に逆方向から貫通させなければならない。従って、施工性に改善の余地がある。

【0009】

本発明の目的は、多条敷設の各電線に流れる電流のアンバランスを抑制でき、しかも施工性の向上を図ることができる電線インピーダンス整合装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の電線インピーダンス整合装置は、電線を貫通させる側から見て２つの貫通孔を有し、前記２つの貫通孔にそれぞれ電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき前記２つの貫通孔のそれぞれの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成する閉じた鉄心を備え、前記鉄心は複数個の構成部材を組み合わせて形成され、前記電線としてｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せｎＣ２のうちから必ずｎ条の各条の電線を含む少なくともｎ−１個の組合せを選択し、選択した２つの電線を組にして電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の鉄心の貫通孔に貫通させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、鉄心は電線を貫通させる側から見て２つの貫通孔を有し、同じ方向から２つの電線を貫通させても、それぞれの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるように形成しているので、２つの電線を鉄心の貫通孔に逆方向から貫通させなくても磁束が互いに打ち消される磁気回路が形成される。従って、同じ方向から２つの電線を貫通させて磁束を互いに打ち消すことができるので、施工性が大幅に改善される。

【0012】

そして、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せ_ｎＣ_２のうちから必ずｎ条の各条の電線を含む少なくともｎ−１個の組合せを選択し、選択した２つの電線を組にして電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の鉄心の貫通孔に貫通させるので、多重敷設の各電線のインピーダンスを整合させることができ、各電線に流れる電流のアンバランスを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例１の説明図。

【図2】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例２の説明図。

【図3】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例３の説明図。

【図4】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例４の説明図。

【図5】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が２条である電路に適用した場合の構成図。

【図6】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が３条である電路に適用した場合の構成図。

【図7】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の構成図。

【図8】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の他の一例の構成図。

【図9】本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の電流のアンバランス抑制の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例１の説明図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は斜視図、図１（ｃ）は正面図である。

【0015】

図１において、鉄心１１は電線を貫通させる側から見て２つの貫通孔１２ａ、１２ｂを有し、この２つの貫通孔１２ａ、１２ｂに、組となる２つの電線１３ａ、１３ｂを電流の向きが同じ方向に貫通する。図１では電線１３ａ、１３ｂに流れる電流の向きを矢印で示している。

【0016】

鉄心１１は、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂにそれぞれ電流の向きが同じ電線１３ａ、１３ｂを同じ方向から貫通させたとき、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂのそれぞれの電線１３ａ、１３ｂの電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成するように構成されている。

【0017】

図１（ｂ）に示すように、貫通孔１２ａ、１２ｂは電線を貫通させる側から見て四辺形で形成され、貫通孔１２ａ、１２ｂの四辺のうちの三辺は同一平面に位置し、残りの一辺は別の平面に位置するように立体的に構成されている。すなわち、貫通孔１２ａ、１２ｂの四辺のうちの三辺は正面側に位置し、残りの一辺は背面側に位置する。これにより、鉄心１１は立体的に捻られた形状となっている。

【0018】

貫通孔１２ａを貫通する電線１３ａの電流は、鉄心１１に矢印Ｘａ方向の磁束を発生する。一方、貫通孔１２ｂを貫通する電線１３ｂの電流は、鉄心１１に矢印Ｘｂ方向の磁束を発生する。矢印Ｘａ方向の磁束と矢印Ｘｂ方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。これは、鉄心１１が捻られた形状となっているためである。図１に示す実施例１の鉄心１１は、平面図の右側形状がＬ字状であるので、Ｌ型鉄心と呼ぶことにする。

【0019】

図２は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例２の説明図であり、図２（ａ）は鉄心の構成部材である円環部材の平面図、図２（ｂ）は実施例２に係る鉄心の斜視図、図２（ｃ）は実施例２に係る鉄心の平面図である。

【0020】

図２（ｂ）に示すように、鉄心１１は４個の半円環部材１４ａ〜１４ｄから構成される。半円環部材１４ａ〜１４ｄは、図２（ａ）に示す円環部材１４を２個用意し、２個の円環部材１４を２分割して得られる。

【0021】

４個の半円環部材１４ａ〜１４ｄのうち、半円環部材１４ａ、１４ｃの円弧側を上にし、半円環部材１４ｂ、１４ｄの円弧側を下にして接続し、図２（ｃ）に示すように、平面形状が正方形になるように鉄心１１を形成する。すなわち、半円環部材１４ａの一方端に半円環部材１４ｂの他方端を接続し、半円環部材１４ｂの一方端に半円環部材１４ｃの他方端を接続し、半円環部材１４ｃの一方端に半円環部材１４ｄの他方端を接続し、半円環部材１４ｄの一方端に半円環部材１４ａの他方端を接続する。

【0022】

これにより、鉄心１１は、電線を貫通させる側から見て２つの貫通孔１２ａ、１２ｂを有した捻られた形状となる。図２（ｃ）の矢印Ｙ１方向から見た形状はＵ字状であるので、実施例２の鉄心１１をＵ型鉄心と呼ぶことにする。

【0023】

図２（ｂ）に示すように、貫通孔１２ａを貫通する電線１３ａの電流は、鉄心１１に矢印Ｘａｂ方向の磁束を発生する。一方、貫通孔１２ｂを貫通する電線１３ｂの電流は、鉄心１１に矢印Ｘｃｄ方向の磁束を発生する。矢印Ｘａｂ方向の磁束と矢印Ｘｃｄ方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。これは、鉄心１１が捻られた形状となっているためである。これにより、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂに、組となる２つの電線１３ａ、１３ｂを電流の向きが同じ方向に貫通するだけで、それぞれの電線１３ａ、１３ｂの電流により発生する磁束は互いに打ち消される。

【0024】

図３は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例３の説明図であり、図３（ａ）は鉄心の構成部材である円環部材の平面図、図３（ｂ）は実施例３に係る鉄心の斜視図、図３（ｃ）は実施例３に係る鉄心の平面図である。この実施例３の鉄心１１は、図２に示した実施例２のＵ型の鉄心１１に対し、平面形状が菱形になるように鉄心１１を形成するようにしたものである。

【0025】

図３（ａ）に示す円環部材１４を２個用意し、２個の円環部材１４を２分割して４個の半円環部材１４ａ〜１４ｄを得る。そして、図３（ｂ）に示すように、４個の半円環部材１４ａ〜１４ｄのうち、半円環部材１４ａ、１４ｃの円弧側を上にし、半円環部材１４ｂ、１４ｄの円弧側を下にして接続し、図３（ｃ）に示すように、平面形状が菱形になるように鉄心１１を形成する。

【0026】

すなわち、半円環部材１４ａの一方端に半円環部材１４ｂの他方端を接続し、半円環部材１４ｂの一方端に半円環部材１４ｃの他方端を接続し、半円環部材１４ｃの一方端に半円環部材１４ｄの他方端を接続し、半円環部材１４ｄの一方端に半円環部材１４ａの他方端を接続する。

【0027】

これにより、鉄心１１は、電線を貫通させる側から見て２つの貫通孔１２ａ、１２ｂを有した捻られた形状となる。図３（ｃ）の矢印Ｙ２方向から見た形状は∞字状であるので、実施例３の鉄心１１を∞型鉄心と呼ぶことにする。

【0028】

図３（ｂ）に示すように、貫通孔１２ａを貫通する電線１３ａの電流は、鉄心１１に矢印Ｘａｂ方向の磁束を発生する。一方、貫通孔１２ｂを貫通する電線１３ｂの電流は、鉄心１１に矢印Ｘｃｄ方向の磁束を発生する。矢印Ｘａｂ方向の磁束と矢印Ｘｃｄ方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。これは、鉄心１１が捻られた形状となっているためである。これにより、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂに、組となる２つの電線１３ａ、１３ｂを電流の向きが同じ方向に貫通するだけで、それぞれの電線１３ａ、１３ｂの電流により発生する磁束は互いに打ち消される。

【0029】

図４は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心の実施例４の説明図であり、図４（ａ）は実施例４に係る鉄心の正面図、図４（ｂ）は実施例４に係る鉄心の斜視図である。

【0030】

この実施例４の鉄心１１は、図１に示した実施例１のＬ型の鉄心１１に対し、貫通孔１２ａ、１２ｂの四辺のうちの三辺は、それぞれ別の同一平面に位置し、残りの一辺は他方の貫通孔の三辺が位置する平面に位置するようにしたものである。

【0031】

図４（ａ）に示すように、貫通孔１２ａ、１２ｂは電線を貫通させる側から見て四辺形で形成される。また、図４（ｂ）に示すように、貫通孔１２ａ、１２ｂの四辺のうちの三辺は別の同一平面に位置し、残りの一辺は他方の貫通孔の三辺が位置する平面に位置する。

【0032】

これにより、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂにそれぞれ電流の向きが同じ電線１３ａ、１３ｂを同じ方向から貫通させたとき、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂのそれぞれの電線１３ａ、１３ｂの電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成するように構成されている。図４では電線１３ａ、１３ｂに流れる電流の向きを矢印で示している。

【0033】

すなわち、貫通孔１２ａを貫通する電線１３ａの電流は、鉄心１１に矢印Ｘａ方向の磁束を発生する。一方、貫通孔１２ｂを貫通する電線１３ｂの電流は、鉄心１１に矢印Ｘｂ方向の磁束を発生する。矢印Ｘａ方向の磁束と矢印Ｘｂ方向の磁束とは、互いに打ち消す方向の磁束である。図４に示す実施例４の鉄心１１は、平面図の中央で貫通孔１２ａ、１２ｂの一片が交差する形状がＸ字状であるので、Ｘ型鉄心と呼ぶことにする。

【0034】

このように、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置に用いられる鉄心１１は、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂにそれぞれ電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂのそれぞれの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成する閉じた鉄心である。

【0035】

次に、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が２条である電路に適用した場合の構成図である。

【0036】

電源１５から負荷１６までの電線１３が２条の電線１３ａ、１３ｂであり、電線１３ａ、１３ｂは、インダクタンスＬａ、Ｌｂ、抵抗Ｒａ、Ｒｂを有している。電線インピーダンス整合装置は、図１乃至図４に示した鉄心１１のいずれかの鉄心を用いる。すなわち、鉄心１１ａｂの２つの貫通孔１２ａ、１２ｂにそれぞれ電流の向きが同じ電線１３ａ、１３ｂを同じ方向から貫通させたとき、２つの貫通孔１２ａ、１２ｂのそれぞれの電線１３ａ、１３ｂの電流により発生する磁束が互いに打ち消される。

【0037】

電源１５からの負荷電流Ｉ０は、電線１３ａに流れる電流Ｉａと電線１３ｂに流れる電流Ｉｂとに分流する。この場合、電線１３ａ、１３ｂのインダクタンスＬａ、Ｌｂ、抵抗Ｒａ、Ｒｂなどの影響により、電線１３ａに流れる電流Ｉａと電線１３ｂに流れる電流Ｉｂとの間に差分ΔＩ（＝Ｉａ−Ｉｂ）が発生するが、２つの電線１３ａ、１３ｂの電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、その差分ΔＩ（＝Ｉａ−Ｉｂ）は最終的に零に近づく。従って、電線１３ａ、１３ｂに流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させることができ、電線１３ａ、１３ｂに流れる電流Ｉａ、Ｉｂのアンバランスを抑制できる。

【0038】

次に、図６は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が３条である電路に適用した場合の構成図であり、図６（ａ）は２つの鉄心１１ａｂ、１１ｂｃを設けた場合、図６（ｂ）は３つの鉄心１１ａｂ、１１ｂｃ、１１ｃａを設けた場合を示している。

【0039】

図６（ａ）において、電源１５から負荷１６までの電線１３が３条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃであり、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、インダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを有している。電線インピーダンス整合装置は、２つの鉄心１１ａｂ、１１ｂｃからなり、鉄心１１ａｂは、貫通孔１２ａ、１２ｂを有し、鉄心１１ｂｃは、貫通孔１２ｂ、１２ｃを有している。

【0040】

鉄心１１ａｂの貫通孔１２ａには電線１３ａが貫通し、貫通孔１２ｂには電線１３ｂが貫通している。同様に、鉄心１１ｂｃの貫通孔１２ｂには電線１３ｂが貫通し、貫通孔１２ｃには電線１３ｃが貫通している。すなわち、３条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃの２つの電線の組合せは、_３Ｃ_２により、３個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ａ）となる。この３個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ａ）のうちから、２個の組合せを選択する。

【0041】

図６（ａ）では、２個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ）を選択した場合を示している。そして、選択した２個の電線の組合せのうち、鉄心１１ａｂの貫通孔１２ａには電線１３ａを、貫通孔１２ｂには電線１３ｂを貫通させ、同様に、鉄心１１ｂｃの貫通孔１２ｂには電線１３ｂを、貫通孔１２ｃには電線１３ｃを貫通させている。なお、２つの電線の組合せは、（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ）に代えて、（１３ａと１３ｂ、１３ｃと１３ａ）または（１３ｃと１３ａ、１３ｂと１３ｃ）の組合せであってもよい。

【0042】

２つの電線１３ａ、１３ｂ（１３ｂ、１３ｃ）を鉄心１１ａｂ（１１ｂｃ）の貫通孔１２ａ、１２ｂ（１２ｂ、１２ｃ）に貫通することにより、その２つの電線１３ａ、１３ｂ（１３ｂ、１３ｃ）の電流により発生する磁束が互いに打ち消される。電源１５からの負荷電流Ｉ０は、電線１３ａに流れる電流Ｉａ、電線１３ｂに流れる電流Ｉｂ、電線１３ｃに流れる電流Ｉｃに分流する。この場合、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃのインダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａなどの影響により、電線１３ａに流れる電流Ｉａ、電線１３ｂに流れる電流Ｉｂ、電線１３ｃに流れる電流Ｉｃの間に差分ΔＩａｂ（＝Ｉａ−Ｉｂ）｛ΔＩｃａ（＝Ｉｃ−Ｉａ）｝が発生するが、２つの電線１３ａ、１３ｂ（１２ａ、１２ｃ）の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、その差分ΔＩａｂ（＝Ｉａ−Ｉｂ）｛ΔＩｃａ（＝Ｉｃ−Ｉａ）｝は最終的に零に近づく。従って、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃに流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させることができ、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃに流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃのアンバランスを抑制できる。

【0043】

図６（ｂ）において、電源１５から負荷１６までの３条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、インダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを有している。電線インピーダンス整合装置は、鉄心１１ａｂ、１１ｂｃ、１１ｃａからなり、鉄心１１ａｂは、貫通孔１２ａ、１２ｂを有し、鉄心１１ｂｃは、貫通孔１２ｂ、１２ｃを有し、鉄心１１ｃａは、貫通孔１２ｃ、１２ａを有している。

【0044】

鉄心１１ａｂの貫通孔１２ａには電線１３ａが貫通し、貫通孔１２ｂには電線１３ｂが貫通している。鉄心１１ｂｃの貫通孔１２ｂには電線１３ｂが貫通し、貫通孔１２ｃには電線１３ｃが貫通している。同様に、鉄心１１ｃａの貫通孔１２ｃには電線１３ｃが貫通し、貫通孔１２ａには電線１３ａが貫通している。

【0045】

前述したように、３条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃの２つの電線の組合せは、３個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ａ）となるが、図６（ｂ）では、この３個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ａ）を選択する。２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ｂ、１３ｃ）、（１３ａ、１３ｃ）｝は、鉄心１１ａｂ｛（１１ｂｃ）、（１１ｃａ）｝の貫通孔１２ａ、１２ｂ｛（１２ｂ、１２ｃ）、（１２ｃ、１２ａ）｝に貫通することにより、その２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ｂ、１３ｃ）、（１３ｃ、１３ａ）｝の電流により発生する磁束が互いに打ち消される。

【0046】

電源１５からの負荷電流Ｉ０は、電線１３ａに流れる電流Ｉａ、電線１３ｂに流れる電流Ｉｂ、電線１３ｃに流れる電流Ｉｃに分流する。この場合、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃのインダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａなどの影響により、電線１３ａに流れる電流Ｉａ、電線１３ｂに流れる電流Ｉｂ、電線１３ｃに流れる電流Ｉｃのそれぞれの間に差分が発生するが、２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ｂ、１３ｃ）、（１３ｃ、１３ａ）｝の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、それらの差分は最終的に零に近づく。従って、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃに流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させることができ、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃに流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃのアンバランスを抑制できる。

【0047】

図７は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の構成図であり、図７（ａ）は３つの鉄心１１ａｂ、１１ａｃ、１１ａｄの貫通孔１２ａに特定の電線１３ａを共通に貫通させた場合、図７（ｂ）は３つの鉄心１１ａｂ、１１ｂｃ、１１ｃｄの貫通孔１２に輪環の順で選択した２つの電線を貫通させた場合を示している。

【0048】

図７（ａ）において、電源１５から負荷１６までの電線１３が４条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄであり、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、インダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄを有している。電線インピーダンス整合装置は、３つの鉄心１１ａｂ、１１ａｃ、１１ａｄからなり、鉄心１１ａｂは、貫通孔１２ａ、１２ｂを有し、鉄心１１ａｃは、貫通孔１２ａ、１２ｃを有し、鉄心１１ａｄは、貫通孔１２ａ、１２ｄを有している。

【0049】

鉄心１１ａｂの貫通孔１２ａには共通の電線１３ａが貫通し、貫通孔１２ｂには電線１３ｂが貫通している。鉄心１１ａｃの貫通孔１２ａには共通の電線１３ａが貫通し、貫通孔１２ｃには電線１３ｃが貫通している。同様に、鉄心１１ａｄの貫通孔１２ａには共通の電線１３ａが貫通し、貫通孔１２ｄには電線１３ｄが貫通している。すなわち、鉄心１１ａｂの貫通孔１２ａ、鉄心１１ａｃの貫通孔１２ａ、鉄心１１ａｄの貫通孔１２ａには、電線１３ａが共通に貫通している。

【0050】

４条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの２つの電線の組合せは、_４Ｃ_２により、６個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ａと１３ｃ、１３ａと１３ｄ、１３ｂと１３ｃ、１３ｂと１３ｄ、１３ｃと１３ｄ）となるが、図７（ａ）では、このうちから、電線１３ａが共通に貫通する３個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ａと１３ｃ、１３ａと１３ｄ）を選択した場合を示している。そして、２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ａ、１３ｃ）、（１３ａ、１３ｄ）｝は、鉄心１１ａｂ｛（１１ｂｃ）、（１１ｃａ）｝の貫通孔１２ａ、１２ｂ｛（１２ａ、１２ｃ）、（１２ａ、１２ｄ）｝に貫通することにより、その２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ａ、１３ｃ）、（１３ａ、１３ｄ）｝の電流により発生する磁束が互いに打ち消される。

【0051】

電源１５からの負荷電流Ｉ０は、電線１３ａに流れる電流Ｉａ、電線１３ｂに流れる電流Ｉｂ、電線１３ｃに流れる電流Ｉｃ、電線１３ｄに流れる電流Ｉｄに分流する。この場合、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのインダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ、抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄなどの影響により、電線１３ａに流れる電流Ｉａ、電線１３ｂに流れる電流Ｉｂ、電線１３ｃに流れる電流Ｉｃ、電線１３ｄに流れる電流Ｉｄのそれぞれの間に差分が発生するが、２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ａ、１３ｃ）、（１３ａ、１３ｄ）｝の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、それらの差分は最終的に零に近づく。従って、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させることができ、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄのアンバランスを抑制できる。

【0052】

図７（ｂ）において、鉄心１１ａｂの貫通孔１２ａには電線１３ａが貫通し、貫通孔１２ｂには電線１３ｂが貫通している。鉄心１１ｂｃの貫通孔１２ｂには電線１３ｂが貫通し、貫通孔１２ｃには電線１３ｃが貫通している。同様に、鉄心１１ｃｄの貫通孔１２ｃには電線１３ｃが貫通し、貫通孔１２ｄには電線１３ｄが貫通している。すなわち、鉄心１１ａｂの貫通孔１２ａ、１２ｂｂ、鉄心１１ｂｃの貫通孔１２ｂ、１２ｃ、鉄心１１ｃｄの貫通孔１２ｃ、１２ｄには、輪環の順で選択した２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ｂ、１３ｃ）、（１３ｃ、１３ｄ）｝が貫通している。

【0053】

前述したように、４条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの２つの電線の組合せは、６個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ａと１３ｃ、１３ａと１３ｄ、１３ｂと１３ｃ、１３ｂと１３ｄ、１３ｃと１３ｄ）となるが、図７（ｂ）では、このうちから、輪環の順で選択した２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ｂ、１３ｃ）、（１３ｃ、１３ｄ）｝を選択した場合を示している。

【0054】

２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ｂ、１３ｃ）、（１３ｃ、１３ｄ）｝は、鉄心１１ａｂ｛（１１ｂｃ）、（１１ｃｄ）｝の貫通孔１２ａ、１２ｂ｛（１２ｂ、１２ｃ）、（１２ｃ、１２ｄ）｝に貫通することにより、その２つの電線１３ａ、１３ｂ｛（１３ｂ、１３ｃ）、（１３ｃ、１３ｄ）｝の電流により発生する磁束が互いに打ち消されるので、それらの差分は最終的に零に近づく。従って、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに流れる電流がバランスするように各電線のインピーダンスを整合させることができ、電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄのアンバランスを抑制できる。

【0055】

以上の説明では、１つの電線１３ａが共通する２つの電線の３個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ａと１３ｃ、１３ａと１３ｄ）、輪環の順で選択した２つの電線の３個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄ）について説明したが、必ず４条の各条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを含む２つの電線の３個の組合せを選択するようにする。

【0056】

例えば、４条の各条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの２個の組合せは、６個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ａと１３ｃ、１３ａと１３ｄ、１３ｂと１３ｃ、１３ｂと１３ｄ、１３ｃと１３ｄ）となるが、このうち、例えば、２つの電線の３個の組合せ（１３ｂと１３ｃ、１３ｂと１３ｄ、１３ｃと１３ｄ）は電線１３ａが含まれていないので、この組合せは除外する。以下同様に、電線１３ｂが含まれていない組み合わせ（１３ａと１３ｃ、１３ａと１３ｄ、１３ｃと１３ｄ）、電線１３ｃが含まれていない組み合わせ（１３ａと１３ｂ、１３ａと１３ｄ、１３ｂと１３ｄ）、電線１３ｄが含まれていない組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ａと１３ｃ、１３ｂと１３ｃ）は除外し選択しない。

【0057】

また、以上の説明では、２つの電線の３個の組合せを選択する場合について説明したが、３個の組合せに代えて、４個の組合せを選択するようにしてもよい。図８は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の他の一例の構成図である。図８では、必ず４条の各条の電線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを含む２つの電線の４個の組合せを選択した場合を示している。輪環の順で選択した２つの電線の４個の組合せ（１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄ、１３ｄと１３ａ）を選択する。

【0058】

このように、ｎ（ｎ＝２、３、４、…）条の電線の２つの電線の組合せは、_ｎＣ_２のうちから必ずｎ条の各条の電線を含む少なくともｎ−１個の組合せを選択し、選択した２つの電線を組にして、図１乃至図４に示した鉄心１１に、電流の向きが同じ方向にそれぞれ組ごとに別の鉄心の貫通孔に貫通させる。これにより、２つの電線の電流により発生する磁束を互いに打ち消す。

【0059】

図９は、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を１相の電線が４条である電路に適用した場合の電流のアンバランス抑制の説明図であり、図９（ａ）は、図１に示したＬ型鉄心１１を用いた場合の電流波形図、図９（ｂ）は本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を用いなかった場合の電流波形図である。

【0060】

図９（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を用いなかった場合には、４条の各電線に流れる電流は大きさ及び位相がずれているが、本発明の実施形態に係る電線インピーダンス整合装置を用いた場合には、４条の各電線に流れる電流は大きさ及び位相はほぼ同じとなり、各電線に流れる電流のアンバランスを抑制できることがわかる。

【0061】

ここで、４条の電線を各相別に一列に並べ各電線に電流を通電してみたところ、電流不平衡はほとんど発生しなかった。これは、各電線１３ａ〜１３ｄのインピーダンスは抵抗分が支配的であり、リアクタンス分が少なく、多少の電磁誘導によるリアクタンス分の変化では、インピーダンスがほとんど変化しなかったためであると考えられる。

【0062】

そこで、本発明の実施形態では、多条敷設で電流不平衡になる原因が各電線の配置の関係による僅かなインダクタンスの影響であることを考え、鉄心１１として、一般に電源に挿入されているコモンモードチョークコイル（フェライトコア）と同じような機能を応用することとした。この機能は、同相の電流の向きを逆にすることで電流差がなければ、零相変流器のように磁束が打ち消し合い影響を及ぼさないが、電流差がある場合には、その差分の磁束が発生しそのコアにより電流が抑制される機能である。

【0063】

フェライトコアと同様な機能を持つ電流バランサ鉄心の開発にあたり、インダクタンスは鉄心１１の断面積に比例するので、平準化精度を上げる場合は断面積を大きくすればよいことが判明した。鉄心仕様の電流バランサは、電路を接続することなく鉄心の中を挿入するだけである。通常、挿入する２条の電線は、鉄心内の発生磁束が打消し合うように異なる方向から挿入することになるが、本発明の実施形態では、電流の向きが同じ電線を同じ方向から貫通させたとき、それぞれの電線の電流により発生する磁束が互いに打ち消される磁気回路を形成する閉じた鉄心１１とした。具体的には、図１乃至図４に示す鉄心１１とした。

【0064】

これにより、電流の向きが同じ電線を同じ方向から鉄心１１に貫通させるだけで磁束が互いに打ち消されるので電流がバランスするので、電線の施工性が大幅に改善した。また、鉄心１１内の磁束は無くなるので、励磁のための損失が殆ど無い。さらに、施工性が高く事故リスクも殆どなく、大幅な軽量化及び小型化が図れる。

【0065】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１１…鉄心、１２…貫通孔、１３…電線、１４…半円環部材、１５…電源、１６…負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】