特許 7091060 電圧レギュレータシステムおよびその使用方法

(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】

(24)【登録日】2022-06-17

(45)【発行日】2022-06-27

(54)【発明の名称】電圧レギュレータシステムおよびその使用方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 5/12 20060101AFI20220620BHJP

   H01F 29/06 20060101ALI20220620BHJP

【ＦＩ】

H02M5/12 B

H01F29/06

【請求項の数】 14

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017233001

(22)【出願日】2017-12-05

(65)【公開番号】P2018108015

(43)【公開日】2018-07-05

【審査請求日】2020-11-25

(31)【優先権主張番号】15/385,437

(32)【優先日】2016-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ－５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・アンブローズ・ドーザット

【審査官】遠藤 尊志

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０２００４７９２（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０３６１９７６４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４３８４２４７（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４１８５１７７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０２１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３３４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ５／００－ ５／４８

Ｈ０１Ｆ ２９／００－２９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電圧レギュレータシステムであって、
電圧検出素子を含む電圧調整コントローラと、
前記電圧調整コントローラに結合された変圧器アセンブリと、を含み、前記変圧器アセンブリは、
コイル巻線と、
前記コイル巻線に接続され、第１の組の接点を含む第１の多接点タップ構成と、
前記コイル巻線に接続され、第２の組の接点を含む第２の多接点タップ構成と、
多分岐タップ切換器システムと、を含み、前記多分岐タップ切換器システムは、
前記電圧調整コントローラが前記変圧器アセンブリに対して前記電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの第１の電圧偏差を前記電圧検出素子が検出することに少なくとも部分的に基づく第１の位置決め刺激を提供した場合に前記第１の組の接点の第１の接点と接触し、前記公称出力電圧からの第２の電圧偏差を前記電圧検出素子が検出した場合に前記第２の組の接点の第１の接点と接触する第１の接触子要素を含む第１のタップ切換器と、
前記第１のタップ切換器に機械的に連結された第２のタップ切換器と、を含み、前記第２のタップ切換器は、前記電圧調整コントローラが前記変圧器アセンブリに対して前記第１の位置決め刺激を提供した場合に第１の接点セットの第２の接点と自動的に接触し、前記第１の接触子要素が前記第２の組の接点の前記第１の接点と接触する場合に、前記第２の組の接点の第２の接点と自動的に接触するように構成された第２の接触子要素を含む、電圧レギュレータシステム。

【請求項2】

前記電圧検出素子は、前記電圧レギュレータシステムの１つまたは複数の出力端子に電気的に結合されたモータを含み、前記モータは、前記モータが前記公称出力電圧からの前記第１の電圧偏差を検出した場合に第１の角度位置まで回転し、前記モータが前記公称出力電圧からの前記第２の電圧偏差を検出した場合に第２の角度位置まで回転するロータシャフトを含む、請求項１に記載の電圧レギュレータシステム。

【請求項3】

前記多分岐タップ切換器システムは、前記モータの前記ロータシャフトを挿入するために設けられた中央開口部を有する少なくとも１つの円形プレートを含む、請求項２に記載の電圧レギュレータシステム。

【請求項4】

前記公称出力電圧からの前記第１の電圧偏差は、前記公称出力電圧からの正または負の偏差のいずれかであり、前記公称出力電圧からの前記第２の電圧偏差は、前記公称出力電圧からの負または正の偏差のいずれかである、請求項２または３に記載の電圧レギュレータシステム。

【請求項5】

前記変圧器アセンブリは、
前記コイル巻線に接続された反転スイッチをさらに含み、前記反転スイッチは、前記コイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を前記電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する、請求項１乃至４のいずれかに記載の電圧レギュレータシステム。

【請求項6】

電圧レギュレータシステムを用いて電圧を調整する方法であって、
電圧検出素子を含む電圧調整コントローラを提供するステップと、
前記電圧調整コントローラに結合された変圧器アセンブリを提供するステップであって、前記変圧器アセンブリは、
コイル巻線と、
前記コイル巻線に接続され、第１の組の接点を有する第１の多接点タップ構成と、
前記コイル巻線に接続され、第２の組の接点を有する第２の多接点タップ構成と、
第１の接触子要素を有する第１のタップ切換器と、前記第１のタップ切換器に機械的に連結され、第２の接触子要素を有する第２のタップ切換器と、を含む多分岐タップ切換器システムと、を含む、ステップと、
前記電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの第１の電圧偏差を検出するステップと、
前記第１の電圧偏差を検出するステップに応答して、前記第１の接触子要素を前記第１の組の接点の第１の接点と接触させ、前記第２の接触子要素が前記第１の組の接点の第２の接点と自動的にかつ同時に接触するステップと、
前記電圧レギュレータシステムの前記公称出力電圧からの第２の電圧偏差を検出するステップと、
前記第２の電圧偏差を検出するステップに応答して、前記第１の接触子要素を前記第２の組の接点の第１の接点と接触させ、前記第２の接触子要素が前記第２の組の接点の第２の接点と自動的にかつ同時に接触するステップと、
を含む方法。

【請求項7】

前記第１の電圧偏差および前記第２の電圧偏差の各々を検出するステップは、前記電圧レギュレータシステムの１つまたは複数の出力端子に電気的に結合されたモータを使用するステップを含み、前記モータは、前記モータが前記公称出力電圧からの前記第１の電圧偏差を検出した場合に第１の角度位置まで回転し、前記モータが前記公称出力電圧からの前記第２の電圧偏差を検出した場合に第２の角度位置まで回転するロータシャフトを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記多分岐タップ切換器システムは、前記モータの前記ロータシャフトを挿入するために設けられた中央開口部を有する少なくとも１つの円形プレートを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記公称出力電圧からの前記第１の電圧偏差は、前記公称出力電圧からの正または負の偏差のいずれかであり、前記公称出力電圧からの前記第２の電圧偏差は、前記公称出力電圧からの負または正の偏差のいずれかである、請求項６乃至８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

前記正の偏差および前記負の偏差の各々は、前記公称出力電圧に対する百分率基準で定義される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記変圧器アセンブリは、
前記コイル巻線に接続された反転スイッチをさらに含み、前記反転スイッチは、前記コイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を前記電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する、請求項６乃至１０のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

電圧レギュレータシステムであって、
変圧器アセンブリを含み、前記変圧器アセンブリは、
コイル巻線と、
前記コイル巻線に接続され、第１の組の接点を有する第１の多接点タップ構成と、
前記コイル巻線に接続され、第２の組の接点を有する第２の多接点タップ構成と、
前記第１の組の接点の第１の接点と接触し、前記第２の組の接点の第１の接点と接触するように構成された第１の接触子要素を含む第１のタップ切換器と、
前記第１のタップ切換器の前記第１の接触子要素に機械的に連結された第２の接触子要素を含む第２のタップ切換器であって、前記第２の接触子要素は、前記第１の組の接点の第２の接点と自動的に接触し、前記第２の組の接点の第２の接点と自動的に接触するように構成される、第２のタップ切換器と、
前記コイル巻線に接続された反転スイッチをさらに含み、前記反転スイッチは、前記電圧レギュレータシステムの出力端子に結合されたときに。前記電圧レギュレータシステムを通り、負荷に流れる負荷電流の巻線検知の反転を示すように前記コイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を前記電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作し、
前記電圧レギュレータシステムの公称出力電圧を検出するように構成された電圧検出コイルをさらに含み、前記電圧検出コイルは、前記第１の接触子要素を前記第１の組の接点の前記第１の接点に接触させるための第１の位置決め刺激と、前記第１の接触子要素を前記第１の組の接点の前記第２の接点に接触させるように選択された第２の位置決め刺激と、を提供するように構成され、
前記電圧検出コイルは、モータの一次巻線または二次巻線の少なくとも一方の少なくとも一部を含み、前記モータは、前記公称出力電圧からの第１の電圧偏差が存在する場合に第１の角度位置まで回転し、前記公称出力電圧からの第２の電圧偏差が存在する場合に第２の角度位置まで回転するロータシャフトを含む、電圧レギュレータシステム。

【請求項13】

前記公称出力電圧からの前記第１の電圧偏差は、前記公称出力電圧からの正または負の偏差のいずれかであり、前記公称出力電圧からの前記第２の電圧偏差は、前記公称出力電圧からの負または正の偏差のいずれかである、請求項１２に記載の電圧レギュレータシステム。

【請求項14】

前記正の偏差および前記負の偏差の各々は、前記公称出力電圧に対する百分率基準で定義される、請求項１３に記載の電圧レギュレータシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電圧レギュレータシステムに関し、より詳細には、電力線変電所のための電圧レギュレータシステム、用途および使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電力線は、多くの消費者に電力を供給するためにしばしば使用される。これらの消費者の一部は居住消費者であり、他の消費者は商業消費者である。理解できるように、これらの２種類の消費者が消費する電力量は、季節だけでなく１日の間でも変化する可能性がある。例えば、昼間の商業消費者によって消費される電力量は、夜間の商業消費者によって消費される電力量よりも高くなることがあり得るが、居住地域の夕方時間に居住消費者によって消費される電力量は、勤務時間中に消費される電力量よりも多くなり得る。公益事業会社は、通常、様々な従来の装置を使用することによって、変動する電力要件に対応している。これらの様々な従来の装置のうちの１つは、電力線を流れる電流の量が増加したときに電力線の電圧レベルの上昇をもたらし、逆もまた同様である電圧レギュレータである。

【0003】

場合によっては、ある期間にわたって電力線を流れる電流量は、従来の電圧レギュレータの変圧器コイルまたは他の要素の電流定格を超えることがあり、それによって電圧レギュレータの様々な部品にストレスを与え、および／または損傷を与える可能性がある。これらの部品のうちの１つは、業界ではタップ切換器として知られており、変圧器コイル内の種々のタップ点のうちの１つに接触するために使用される。タップ切換器の過剰な動作は、タップ切換器の接点の摩耗や断裂を招くだけでなく、場合によってはアーク放電を引き起こすこともある。アーク放電は、多くの理由で望ましくないものであり、それは、特に、アーク放電が危険なことがあり、機器の損傷、機器の寿命の短縮、および場合によっては壊滅的な故障につながるおそれがあるためである。

【発明の概要】

【0004】

本開示の実施形態は、電圧レギュレータシステムに関し、より詳細には、電力線変電所、フィーダ、および産業用（すなわち、石油およびガス、工業、風力、灌漑、鉱業、太陽光など）用途のための電圧レギュレータシステムならびに使用方法に関する。本開示の特定の実施形態は、互いに並列に結合された２つ以上の直列巻線を有し、各巻線が複数のタップを有する変圧器アセンブリを含むことができる電圧レギュレータシステムに関する技術的効果および／または解決策を提供することができる。２つ以上の直列巻線の並列結合は、２つ以上の直列巻線間で電力線負荷電流を自動的に分割し、それにより、電力線負荷電流の一部だけで各直列巻線に負担をかける。変圧器アセンブリはまた、互いに連結された２つ以上の可動接触子要素の同時作動を可能にするように協働する２つ以上のタップ切換器アセンブリを有する。直列巻線の並列結合の結果としての各直列巻線を通る電流の減少は、可動接触子要素が起動したときに発生するアークの量を低減または排除し、それによって、ある場合には、電圧レギュレータシステムの動作寿命を延ばし、様々な他の利点を提供する。

【0005】

本開示の特定の他の実施形態は、電圧調整コントローラおよび変圧器アセンブリを含むことができる電圧レギュレータシステムに関する技術的効果および／または解決策を提供することができる。変圧器アセンブリは、コイル巻線と、コイル巻線に接続された多接点タップ構成と、電圧調整コントローラが電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの電圧偏差を検出することに基づいて位置決め刺激を提供した場合に多接点タップ構成の第１の接点に接触する接触子要素を有する第１のタップ切換器を含む多分岐タップ切換器システムと、を含むことができる。多分岐タップ切換器システムは、第１のタップ切換器に機械的に連結され、かつ、第１のタップ切換器の接触子要素が多接点タップ構成の第１の接点と接触する場合に多接点タップ構成の第２の接点と自動的に接触するように構成された別の接触子要素を含む第２のタップ切換器をさらに含む。

【0006】

本開示の１つの例示的な実施形態によれば、電圧レギュレータシステムは、変圧器アセンブリと、電圧検出素子を有する電圧調整コントローラと、を含む。電圧調整コントローラに結合された変圧器アセンブリは、コイル巻線と、第１の多接点タップ構成と、多分岐タップ切換器システムと、を含むことができる。コイル巻線に接続された第１の多接点タップ構成は、第１の組の接点を含む。多分岐タップ切換器システムは、第１のタップ切換器および第２のタップ切換器を含む。第１のタップ切換器は、電圧調整コントローラが変圧器アセンブリに対して電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの第１の電圧偏差を電圧検出素子が検出することに少なくとも部分的に基づく第１の位置決め刺激を提供した場合に第１の組の接点の第１の接点と接触する第１の接触子要素を有する。第２のタップ切換器は、第１のタップ切換器に機械的に連結され、第１の接触子要素が第１の組の接点の第１の接点と接触する場合に、第１の組の接点の第２の接点と自動的に接触するように構成された第２の接触子要素を有する。

【0007】

本開示の別の例示的な実施形態によれば、電圧レギュレータシステムを使用して電圧を調整する方法は、電圧調整コントローラと、電圧調整コントローラに結合された変圧器アセンブリと、を提供するステップを含む。電圧調整コントローラは、電圧検出素子を含む。変圧器アセンブリは、コイル巻線と、第１の多接点タップ構成と、多分岐タップ切換器システムと、を含む。コイル巻線に接続された第１の多接点タップ構成は、第１の組の接点を有する。多分岐タップ切換器システムは、第１の接触子要素を有する第１のタップ切換器と、第１のタップ切換器に機械的に連結された第２の接触子要素と、を含み、第２のタップ切換器は第２の接触子要素を有する。本方法は、電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの第１の電圧偏差を検出するステップと、第１の電圧偏差を検出するステップに応答して、第１の接触子要素を第１の組の接点の第１の接点と接触させ、第２の接触子要素が第１の組の接点の第２の接点と自動的に接触するステップと、をさらに含む。

【0008】

本開示のさらに別の例示的な実施形態によれば、電圧レギュレータシステムは、変圧器アセンブリを含む。変圧器アセンブリは、コイル巻線と、第１の多接点タップ構成と、第２の多接点タップ構成と、第１のタップ切換器と、第２のタップ切換器と、反転スイッチと、を含む。コイル巻線に接続された第１の多接点タップ構成は、第１の組の接点を有する。コイル巻線にも接続されている第２の多接点タップ構成は、第２の組の接点を有する。第１のタップ切換器は、第１の期間にわたって第１の組の接点の第１の接点と接触し、第２の期間にわたって第２の組の接点の第１の接点と接触するように構成された第１の接触子要素を含む。第２のタップ切換器は、第１のタップ切換器の第１の接触子要素に機械的に連結された第２の接触子要素を含み、第２の接触子要素は、第１の期間にわたって第１の組の接点の第２の接点と自動的に接触し、第２の期間にわたって第２の組の接点の第２の接点と自動的に接触するように構成される。コイル巻線にも接続された反転スイッチは、コイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する。

【0009】

本開示の他の実施形態および態様は、添付図面と関連付けた以下の説明から明らかになるであろう。

【0010】

一般的な用語で本開示を説明し、ここで添付図面を参照するが、図面は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、類似する番号は、全体を通じて類似する要素を示す。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の１つの例示的な実施形態による例示的な電圧レギュレータシステムを示す図である。

【図2】図１に示す電圧レギュレータシステムの第１の例示的な実施態様を示す図である。

【図3】本開示の１つの例示的な実施形態による例示的な変圧器アセンブリのいくつかの要素を示す図であり、要素は記号形式で示してある。

【図4】図１に示す変圧器アセンブリを動作させるための例示的な機械的構成を示す図である。

【図5】本開示の１つの例示的な実施形態による、単一コイル巻線と、動作中に損傷を受けやすい単一タップ切換器と、を有する例示的な電圧レギュレータシステムを示す図である。

【図6】本開示の例示的な実施形態による、単一コイル巻線および多分岐タップ切換器を有する電圧レギュレータシステムを示す図である。

【図7】図６に示す変圧器アセンブリを動作させるための例示的な機械的構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下では、本開示の例示的な実施形態を示す添付図面を参照しながら、本開示についてより完全に説明する。しかし、本開示は多くの異なる形式で具現化することができ、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されるものと解釈してはならない。むしろ、本開示が適用可能な法的要件を満たすように、これらの実施形態が提供される。より具体的には、本明細書で使用する「例示的」という語は、いくつかの例のうちの１つを示し、記載している特定の例を不当に強調したり、優先的に扱うものではないことを理解されたい。さらに、本明細書で使用される「例」という単語は、本質的に非排他的であり、非限定的であることが意図されている
本明細書では、便宜上のためだけで特定の単語および用語を用いており、そのような単語および用語は、当業者によって様々な形態および等価物で一般的に理解される様々な目的および行為を指すものとして解釈すべきであることも理解されたい。したがって、本明細書で使用される「接触子」、「接点」、「タップ」、「タップ切換器」、「巻線」、および「コイル」などの単語は、様々な方法で実施することができる様々な要素を指すと理解されるべきである。より一般的には、タップは、巻線上に設けられた複数の接点のうちの１つを指し、タップ切換器は、複数のタップのうちの選択された１つのタップとの接触を提供するために移動可能なワイパまたはスライダのような可動接触子要素を含むことができる。可動接触子要素は、本開示の１つまたは複数の実施形態による電圧調整コントローラによって提供される位置決め刺激を使用して移動させることができる。

【0013】

次に、図１に注目すると、図１は、本開示の１つの例示的な実施形態による例示的な電圧レギュレータシステム１００を示す。電圧レギュレータシステム１００は、電圧源１０５を電圧レギュレータシステム１００に結合するために使用することができる一対の入力端子１０１、１０２を有する。電圧源１０５は、発電機（例えば、ガスタービン発電プラント）または交流（ＡＣ）発電機に結合された電力変圧器などの、発電プラントに関連する１つまたは複数の構成要素であってもよい。電圧レギュレータシステム１００はまた、電圧レギュレータシステム１００を負荷１２０に結合するために使用することができる一対の出力端子１０３、１０４を有する。

【0014】

負荷１２０は、電圧レギュレータシステム１００に結合された電力消費構成要素をシンボリックに表す。電力消費構成要素は、居住消費者および商業消費者などの様々な電力消費者に関連付けることができる。居住消費者に関連する電力消費構成要素のいくつかの例には、照明要素、加熱要素、冷却要素、および家庭用電化製品が含まれてもよく、商業および産業消費者に関連する電力消費構成要素のいくつかの例には、コンピュータ、モータ、機械、およびオフィス機器が含まれてもよい。

【0015】

負荷１２０による電力消費の増加は、電圧源１０５から電圧レギュレータシステム１００を通って流れる電流量の増加によって特徴付けることができる。電圧レギュレータシステム１００は、変圧器アセンブリ１１０および電圧調整コントローラ１１５を含むことができる。電圧調整コントローラ１１５は、電圧レギュレータシステム１００の出力端子１０３、１０４の両端に存在する出力電圧の振幅を検出するように構成された電圧検出素子１１７と、電圧検出素子１１７に結合されたドライバ１１６と、を有する。ドライバ１１６は、電圧検出素子１１７の制御下で変圧器アセンブリ１１０に位置決め刺激を供給する。

【0016】

電圧調整コントローラ１１５は、様々な方法で実現することができる。第１の例示的な実施態様では、電圧検出素子１１７は、出力端子１０３、１０４に接続された降圧変圧器の一次コイルと、ドライバ１１６に結合された二次コイルと、を有する降圧変圧器であってもよい。この実施態様では、ドライバ１１６は、結合リンク１１１（例えば、ワイヤ）を介して運ばれ、変圧器アセンブリ１１０内の適切なタップ切換器要素に結合される電気信号の形態の位置決め刺激を、変圧器アセンブリ１１０に提供することができる。

【0017】

以下でより詳細に説明する第２の例示的な実施態様では、電圧調整コントローラ１１５は、同期電気モータの形態で実現することができる。同期電気モータの巻線は、電圧検出素子１１７として動作することができ、同期電気モータのロータシャフトは、ドライバ１１６を構成する。この第２の例示的な実施態様における結合リンク１１１は、位置決め刺激（ロータシャフトの回転動作）を変圧器アセンブリ１１０内の２つ以上のタップ切換器アセンブリに伝達する機械的結合システムである。

【0018】

電圧調整コントローラ１１５が実現される方法にかかわらず、電圧レギュレータシステム１００は、負荷１２０に流れる電流の変化によって生じ得る出力電圧の任意の変化を補償することによって出力電圧調整を提供するように動作する。より詳細には、負荷１２０に流れる電流が増加すると、電圧調整コントローラ１１５内の電圧検出素子１１７が、電圧レギュレータシステム１００の出力端子１０３、１０４の両端の出力電圧の低下を検出する。次いで、電圧調整コントローラ１１５は、電流の直列経路における電圧降下を低減するように変圧器アセンブリ１１０を構成する。逆に、負荷１２０に流れる電流が減少すると、電圧調整コントローラ１１５内の電圧検出素子１１７が、電圧レギュレータシステム１００の出力端子１０３、１０４の両端の出力電圧の上昇を検出する。次に、電圧調整コントローラ１１５は、電流の直列経路におけるより大きな電圧降下を導入するように変圧器アセンブリ１１０を構成する。

【0019】

したがって、負荷１２０に流れる電流が増加することによって、電圧レギュレータシステム１００によって提供される４４０Ｖの公称出力電圧が約１０％減少すると、出力端子１０３、１０４の両端に存在する電圧は約３９６Ｖ（４４０Ｖ－４４Ｖ）になる。電圧調整コントローラ１１５は、電圧降下を検出し、出力端子１０３、１０４の両端に存在する電圧を４４０Ｖに向かって上昇させるために、変圧器アセンブリ１１０の電圧降下を適切な量だけ減少させることによって応答する。

【0020】

一方、負荷１２０の変化によって電圧レギュレータシステム１００から流れる電流量が（例えば）約１０％減少すると、出力端子１０３、１０４の両端に存在する電圧は、４８４Ｖ（４４０Ｖ＋４４Ｖ）まで約１０％上昇することができる。電圧調整コントローラ１１５は、電圧上昇を検出し、出力端子１０３、１０４の両端に存在する電圧を４４０Ｖに向かって調整するために、変圧器アセンブリ１１０の電圧降下を適切な量だけ増加させることによって応答する。

【0021】

上述したように、他の例示的な実施態様では、電圧検出素子１１７は同期電気モータの巻線であり、同期電気モータのロータシャフトは、タップ切換器の少なくとも１つの接触子要素を１つのタップから別のタップに移動させて変圧器アセンブリ１１０の電圧降下を選択的に増加または減少させるための、位置決め刺激を変圧器アセンブリ１１０に提供するように動作する。

【0022】

図２は、電圧レギュレータシステム１００の例示的な実施態様による、電圧調整コントローラ１１５および変圧器アセンブリ１１０に含まれ得る、いくつかの例示的な構成要素を示す。この例示的な実施態様では、変圧器アセンブリ１１０は、スプリットコイル変圧器アセンブリ２００の形態で実施されている。スプリットコイル変圧器アセンブリ２００は、負荷１２０に流れる高電流に起因する特定のストレスに関連するおよび／または損傷に関連する問題に対処するだけでなく、タップ変更動作中のいくつかのアークに関連する問題にも対処する。この例示的な実施形態では、電圧調整コントローラ１１５内の電圧検出素子１１７は、降圧変圧器２５０である。降圧変圧器の一次コイルは出力端子１０３、１０４に接続され、出力端子１０３、１０４は例えば４４０Ｖになり得る。降圧変圧器の動作は、ドライバ１１６に結合されるより低い電圧を提供する。ドライバ１１６は、電子部品を含む回路基板を含むことができ、このより低い電圧を使用して、結合リンク１１１を介してスプリットコイル変圧器アセンブリ２００に運ばれる電気信号の形態の位置決め刺激を生成することができる。

【0023】

別の例示的な実施形態では、上に示したように、電圧検出素子１１７は、同期電気モータの単一巻線であってもよい。この実施態様では、同期電気モータのロータシャフトは、出力端子１０３、１０４における公称出力電圧が１つの方向に変化すると（例えば、公称電圧より高くなると）、時計回りにステップし、出力端子１０３、１０４における公称出力電圧が反対方向に変化すると（例えば、公称電圧より低くなると）、反時計回りにステップする。ロータシャフトはドライバ１１６と協働して、スプリットコイル変圧器アセンブリ２００によって提供される電圧降下を変化させるために、スプリットコイル変圧器アセンブリ２００内のタップ切換器を移動させる。この例示的な実施態様のさらなる詳細は、別の図を用いて以下で説明する。

【0024】

ここでスプリットコイル変圧器アセンブリ２００を見ると、この例示的な実施形態では、一対のタップ切換器２４０、２４５は互いに機械的に連結されている。他の例示的な実施形態では、３つ以上の機械的に連結されたタップ切換器を使用することができる。第１のタップ切換器２４０は、第１のコイル巻線２１５Ａと接触する接触子要素２０５（例えば、ワイパまたは摺動接触子）を含む。接触子要素２０５は、一端が入力端子１０１に接続され、他端が電圧調整コントローラ１１５によって提供される位置決め刺激の制御下で、第１のコイル巻線２１５Ａに設けられた複数のタップのいずれか１つに接触するように配置される。第１のコイル巻線２１５Ａは、第１の端部が正端子で終端し、第２の端部が負端子で終端されている。第１の反転スイッチ２２５は、正端子または負端子の一方との間で選択可能な接触を提供し、コイル巻線２１５Ａの第１の端部または第２の端部を出力端子１０３に結合し、それによって巻線の向きの反転を可能にするように構成される。

【0025】

第２のタップ切換器２４５は、第１のタップ切換器２４０と実質的に同一である（但し、他の実施態様では異なってもよい）。したがって、第２のタップ切換器２４５は、同様に、第２のコイル巻線２１５Ｂと接触する接触子要素２１０（例えば、ワイパまたは摺動接触子）を含む。接触子要素２１０は、一端が入力端子１０１に接続され、他端が、他の接触子要素２０５に提供されるのと同じ位置決め刺激の制御下で、第２のコイル巻線２１５Ｂに設けられたいくつかのタップのうちのいずれか１つに接触するように配置される。第２のコイル巻線２１５Ｂは、第１の端部が正端子で終端し、第２の端部が負端子で終端されている。反転スイッチ２３０は、正端子または負端子の一方との間で選択可能な接触を提供し、第２のコイル巻線２１５Ｂの第１の端部または第２の端部を出力端子１０３に結合し、それによって、第２のコイル巻線２１５Ｂの巻線の向きの反転を可能にするように構成される。反転スイッチ２３０は、反転スイッチ２２５と機械的に連結されている。

【0026】

上述したように、接触子要素２０５と接触子要素２１０は共に入力端子１０１に結合され、反転スイッチ２２５と反転スイッチ２３０は共に出力端子１０３に結合される。この構成は、第１のタップ切換器２４０と第２のタップ切換器２４５との並列結合、および第１のコイル巻線２１５Ａと第２のコイル巻線２１５Ｂとの並列結合を提供する。

【0027】

図３は、スプリットコイル変圧器アセンブリ２００のいくつかの要素を、第１のコイル巻線２１５Ａと第２のコイル巻線２１５Ｂとの並列結合によって提供される特定の特徴を具体的に説明するためにシンボリックな形式で示す。スプリットコイル変圧器アセンブリ２００がスプリットコイル形式ではなく単一コイル巻線の形式で実施される場合であれば、負荷１２０に流れる負荷電流（Ｉ_load）は、単一のコイル巻線を通して全体として伝播する。この態様を詳述するために、図２に示すスプリットコイル変圧器アセンブリ２００は、タップ切換器２４０と第１のコイル巻線２１５Ａのみを使用する（タップ切換器２４５および第２のコイル巻線２１５Ｂを除外する）ことによって実現されると仮定することができる。この構成の結果として、負荷電流（Ｉ_load）は第１のコイル巻線２１５Ａのみを通って流れるので、第１のコイル巻線２１５Ａは全負荷電流（Ｉ_load）を処理するための電力消費能力を有する必要がある。さらに、単一のタップ切換器２４０は、電圧調整中に接触子要素２０５が１つのタップから別のタップに移動するときに大量のアーク放電に耐えなければならない。いくつかの場合には、アーク放電は、タップ切換器２４０の部品を容易に損傷させるほど深刻であり得るが、他の場合には、一定期間にわたる多数のアーク放電事象は、タップ切換器２４０の平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を減少させる累積的な影響を有することがある。

【0028】

したがって、本開示によれば、互いに並列に結合された「ｎ」（ｎ≧２）個のコイル巻線を含むスプリットコイル巻線構成３００を使用することができる。したがって、図３に示す例示的な実施形態では、第１のコイル巻線２１５Ａと第２のコイル巻線２１５Ｂとの並列結合は、負荷電流の分割に適応し、第１のコイル巻線２１５Ａおよび第２のコイル巻線２１５Ｂの各々は、負荷電流の振幅の半分のみを伝搬させる。理解できるように、第１のコイル巻線２１５Ａが第２のコイル巻線２１５Ｂと同一である場合にのみ、負荷電流が正確に半分に分割される。しかし、いくつかの他の例示的な実施形態では、第１のコイル巻線２１５Ａと第２のコイル巻線２１５Ｂとは、同一でなくてもよく、負荷電流は、第１のコイル巻線２１５Ａおよび第２のコイル巻線２１５Ｂの各々によって与えられるＡＣインピーダンスの差に基づいて第１のコイル巻線２１５Ａと第２のコイル巻線２１５Ｂとの間で比例して分割されてもよい。

【0029】

第１のコイル巻線２１５Ａおよび第２のコイル巻線２１５Ｂのそれぞれによって運ばれる負荷電流の振幅は、第１のコイル巻線２１５Ａおよび第２のコイル巻線２１５Ｂと並列に１つまたは複数の追加のコイル巻線（破線形式で示す）を追加することによって、いくつかの例示的な実施態様ではさらに低減することができる。したがって、４つの同一のコイル巻線が互いに並列に設けられている場合には、個々のコイル巻線を流れる負荷電流（Ｉ_load）の量は、負荷１２０に供給される負荷電流の４分の１に等しい。同様に、単一のタップ切換器の代わりに「ｎ」（ｎ≧２）個のタップ切換器を使用することにより、負荷電流の分担、アーク放電の低減、ならびに接点の摩耗および破損の低減がもたらされる。

【0030】

本開示による「ｎ」個のコイル巻線および／または「ｎ」個のタップ切換器を使用することによって流れる負荷電流の減少は、「ｎ」個のコイル巻線および／または「ｎ」個のタップ切換器のそれぞれにおける定常状態の電力消費を低減するだけでなく（単一コイル巻線および／または単一タップ切換器と比較して）、電圧調整中にそれぞれの接触子要素が１つのタップから別のタップに同時に移動するときにアーク放電を大幅に低減することもできる。次に、図４に示す例示的な実施態様を使用して、複数の接触子要素のこの並行動作について説明する。

【0031】

図４は、図２に示すスプリットコイル変圧器アセンブリ２００の接触子要素２０５および接触子要素２１０を同時に動作させるための例示的な機械的構成を示す。この例示的な機械的構成では、電圧調整コントローラ１１５は、電圧検出素子１１７に結合された同期電気モータ４２０を含む。電圧検出素子１１７は、電圧レギュレータシステム１００の出力端子１０３、１０４に接続された一次コイルと、同期電気モータ４２０を動作させるための電力を供給する二次コイルと、を有する降圧変圧器である。この例示的な実施態様では、結合リンク２５１（図２に示す）は、位置決め刺激（同期電気モータ４２０のロータシャフト４０４の回転動作）をタップ切換器２４０およびタップ切換器２４５のそれぞれに伝達する機械的結合システム４１５である。より詳細には、機械的結合システム４１５は、位置決め刺激を、第１のシャフト４１６を介してタップ切換器２４０に伝達し、第２のシャフト４１８を介してタップ切換器２４５に伝達する。

【0032】

第１のシャフト４１６は、円形要素４１７を保持し回転させるために円形要素４１７の中央開口部に挿入され、第２のシャフト４１８は、円形要素４１９を保持し回転させるために円形要素４１９の中央開口部に挿入される。接触子要素２０５は円形要素４１７に取り付けられ、接触子要素２１０は円形要素４１９に取り付けられる。実際には、機械的結合システム４１５は、円形要素４１７と円形要素４１９の機械的連結を提供し、それによって円形要素４１７の回転運動が円形要素４１９によって自動的に複製される。円形要素４１７を円形要素４１９と機械的に連結することによって、接触子要素２１０に対する接触子要素２０５の調整された機械的連結動作を自動的に提供する。機械的結合システム４１５は、上述の方法でロータシャフト４０４を円形要素４１７および円形要素４１９に結合するために使用することができる、シャフト、ギア、プーリー、およびベルトなどの１つまたは複数の様々な部品を含むことができる。

【0033】

例示的な一実施形態では、同期電気モータ４２０は、出力電圧が１つの方向に変化する（例えば、公称電圧より高くなる）と、ロータシャフト４０４を時計回りの方向に第１の角度位置まで回転させ、出力電圧が反対方向に変化する（例えば、公称電圧より低くなる）と、ロータシャフト４０４を反時計回りの方向に第２の角度位置まで回転させる。

【0034】

接触子要素２０５は、様々な方法（例えば、バネフィンガまたはバネ付勢ピンの形態など）で実現することができ、スプリットコイル変圧器アセンブリ２００（図２に示す）の一部である円形タップハウジング４２１上に位置する複数のタップのうちの１つまたは複数に接触する。より具体的には、この例示的な実施態様では、負荷１２０の両端の出力電圧が公称電圧、例えば４４０Ｖである場合に、接触要素２０５は、同期電気モータ４２０の制御下で、円形タップハウジング４２１上のタップ４０１と接触するように構成される。出力電圧が公称電圧より第１の量だけ低くずれると、機械的結合システム４１５を介して同期電気モータ４２０のロータシャフト４０４によって第１のシャフト４１６に提供される位置決め刺激（例えば、反時計回りの回転）が、接触要素２０５をタップ４０１から離れるように回転させ、円形タップハウジング４２１の別のタップ４０３と接触させる。出力電圧がさらにずれると、同期電気モータ４２０のロータシャフト４０４によって第１のシャフト４１６に提供される位置決め刺激（例えば、反時計回りの回転）が、接触要素２０５をタップ４０３から離れて次の隣接するタップに接触させ、以下同様にする。同様に、出力電圧が公称電圧より第１の量だけ高くずれると、機械的結合システム４１５を介して同期電気モータ４２０のロータシャフト４０４によって第１のシャフト４１６に提供される位置決め刺激（例えば、時計回りの回転）が、接触要素２０５をタップ４０１から離れるように回転させ、円形タップハウジング４２１の別のタップ４０２と接触させる。

【0035】

理解することができるように、機械的結合システム４１５を介して同期電気モータ４２０のロータシャフト４０４によってシャフト４１６に提供される位置決め刺激は、同様に第２のシャフト４１８にも同時に提供される。第２のシャフト４１８の回転は、接触子要素２１０を接触子要素２０５と同期して回転させ、スプリットコイル変圧器アセンブリ２００（図２に示す）の一部でもある円形タップハウジング４２２のいくつかのタップのうちの１つまたは複数と接触させる。

【0036】

さらに、図２に関して上述したように、２つのコイル巻線の並列結合の結果としての第１のコイル巻線２１５Ａおよび第２のコイル巻線２１５Ｂのそれぞれによって運ばれる電流の量は、（単一コイル巻線のみを使用する場合に）単一コイル巻線によって運ばれる量の半分である。電流の減少は、電圧調整中に各接触子要素が１つのタップから別のタップに同時に移動するときのアーク放電を著しく低減させるだけでなく、アーク放電および関連する熱放出を２つの別個の場所に空間的に分配する。２つの別個の場所は、電圧レギュレータシステム１００内の第１のコイル巻線２１５Ａと第２のコイル巻線２１５Ｂとの間の間隔に対応する。拡張領域にわたるアーク放電の低減および熱放出の分布は、電圧レギュレータシステム１００の動作寿命を延ばすことができ、様々な他の利益をもたらすことができる。

【0037】

図５は、単一コイル巻線５１５および単一タップ切換器５１０を有する例示的な電圧レギュレータシステム５００を示す。タップ切換器５１０は、タップ切換器５１０に位置決め刺激（図示せず）が提供された場合に、単一コイル巻線５１５の第１のタップ５１１から第２のタップ５１２に接触するように移動する接触子要素５１３（例えば、ワイパまたは摺動接触子）を含む。負荷電流（Ｉ_load）全体が接触子要素５１３および第１のタップ５１１もしくは第２のタップ５１２の一方を通って伝搬する、この構成の結果として、接触子要素５１３を介して行われるタップ接触動作は、負荷電流が大きな振幅を有する場合には、過度のアーク放電（および関連する加熱）を伴うことがある。さらに、この大きな電流のためにタップ接点に望ましくない量の摩耗および断裂が生じる可能性がある。

【0038】

図６は、本開示の別の例示的な実施形態による電圧レギュレータシステム６００を示す。電圧レギュレータシステム６００は、図２および他の図を参照して上述したのと同様の方法で、電圧調整コントローラ１１５に結合された変圧器アセンブリ６５０を含む。変圧器アセンブリ６５０は、単一コイル巻線６２５と、多分岐タップ切換器システム６０５と、を含む。いくつかの多接点タップ構成を組み込んだ単一コイル巻線６２５は、正端子で終端された第１の端部と、負端子で終端された第２の端部と、を有する。反転スイッチ６３５は、正端子または負端子の一方との間で選択可能な接触を提供し、単一コイル巻線６２５の第１の端部または第２の端部を出力端子１０３に結合し、それによって巻線の向きの反転を可能にするように構成される。

【0039】

多分岐タップ切換器システム６０５は、上述した電圧レギュレータシステム５００内の単一タップ切換器５１０を使用することによって遭遇する問題の少なくともいくつかに対処する。この例示的な実施形態では、一対のタップ切換器６１０、６１５は、互いに機械的に連結されている。このような「ｎ」（ｎ≧２）個のタップ切換器は、本開示の１つまたは複数の実施形態により、共に連結することができることを理解されたい。単一コイル巻線６２５には、いくつかの多接点タップ構成（第１の多接点タップ構成６２０および第２の多接点タップ構成６３０など）が設けられている。第１のタップ切換器６１０は、入力端子１０１に接続された第１の端部と、電圧調整コントローラ１１５によって第１の位置決め刺激が多分岐タップ切換器システム６０５に提供された場合に、第１の多接点タップ構成６２０に設けられた第１の組の接点のうちの第１の接点６２１と接触するように配置された第２の端部と、を有する接触子要素６１１（例えば、ワイパまたは摺動接触子）を含む。接触子要素６１１の第２の端部は、電圧調整コントローラ１１５によって第２の位置決め刺激が多分岐タップ切換器システム６０５に提供された場合に、第２の多接点タップ構成６３０に設けられた第２の組の接点のうちの第１の接点６３１と接触するようにさらに配置される。

【0040】

第２のタップ切換器６１５は、入力端子１０１に接続された第１の端部と、電圧調整コントローラ１１５によって第１の位置決め刺激が多分岐タップ切換器システム６０５に提供された場合に、第１の多接点タップ構成６２０に設けられた第１の組の接点のうちの第２の接点６２２と自動的に接触するように配置された第２の端部と、を有する接触子要素６１６（例えば、ワイパまたは摺動接触子）を含む。接触子要素６１６は、電圧調整コントローラ１１５によって第２の位置決め刺激が多分岐タップ切換器システム６０５に提供された場合に、単一コイル巻線６２５上の第２の多接点タップ構成６３０に設けられた第２の組の接点のうちの第２の接点６３２と接触するようにさらに構成される。

【0041】

第１のタップ切換器６１０および第２のタップ切換器６１５によって提供される連結動作および接続の結果として、多分岐タップ切換器システム６０５を流れる負荷電流（Ｉ_load）は、２つの並列経路（「ｎ」個のタップ切換アセンブリが共に結合された場合の「ｎ」個の並列経路）に自動的に分割され、それによってアーク放電および熱放散に関連する少なくともいくつかの態様に対処する。単一コイル巻線６２５上に設けられた多接点タップ構成はさらに、負荷電流が大きな振幅を有する場合に、接触抵抗を低減させ、アーク放電および発熱の量を減少させる。

【0042】

図７は、図６に示す変圧器アセンブリ６５０の接触子要素６１１と接触子要素６１６とを同時に動作させるための例示的な機械的構成を示す。この機械的構成の動作のいくつかの態様は、図４に示す機械的構成に関して上述した説明を考慮して理解することができる。しかしながら、第１の多接点タップ構成６２０の一部を構成する接点６２１と接点６２２との間に設けられた配線接続７０５に注意を向けることが適切であろう。接点６３１と接点６３２との間に設けられた配線接続７１０は、第２の多接点タップ構成６３０の一部を構成する。

【0043】

図１～図４および関連する説明に戻ると、本開示の一実施形態による１つの例示的な実施態様では、電圧レギュレータシステムは、電圧調整コントローラおよびスプリットコイル変圧器アセンブリを含むことができる。電圧調整コントローラは、電圧検出素子を有することができる。スプリットコイル変圧器アセンブリは、電圧調整コントローラに結合され、第１のコイル巻線、第１のタップ切換器、第２のコイル巻線、および第２のタップ切換器を含むことができる。第１のコイル巻線は、第１の組のタップを含むことができる。第１のタップ切換器は、電圧調整コントローラがスプリットコイル変圧器アセンブリに対して電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの第１の電圧偏差を電圧検出素子が検出することに少なくとも部分的に基づく第１の位置決め刺激を提供した場合に第１の組のタップの第１のタップと接触する第１の接触子要素を含むことができる。第２のコイル巻線は、第１のコイル巻線と並列に電気的に結合され、第２の組のタップを含むことができる。第２のタップ切換器は、第１のタップ切換器に機械的に連結され、第１の接触子要素が第１の組のタップの第１のタップと接触する場合に、第２の組のタップの第１のタップと接触するように構成される第２の接触子要素を含むことができる。

【0044】

本開示の実施形態の特定の態様では、電圧レギュレータシステムの第１の接触子要素は、電圧検出素子が公称出力電圧からの第２の電圧偏差を検出した場合に第１の組のタップの第２のタップと接触し、第２の接触子要素は、第１の接触子要素が第１の組のタップの第２のタップと接触する場合に第２の組のタップの第２のタップと接触するようにさらに構成されている。

【0045】

本開示の実施形態の特定の態様では、電圧レギュレータシステムの電圧検出素子は、電圧レギュレータシステムの１つまたは複数の出力端子に電気的に結合されたモータを含むことができ、モータは、モータが公称出力電圧からの第１の電圧偏差を検出した場合に第１の角度位置まで回転し、モータが公称出力電圧からの第２の電圧偏差を検出した場合に第２の角度位置まで回転するロータシャフトを含む。

【0046】

本開示の実施形態の特定の態様では、電圧レギュレータシステムの第１のタップ切換器および第２のタップ切換器の各々は、モータのロータシャフトを挿入するために設けられた中央開口部を有する円形プレートを含むことができる。

【0047】

本開示の実施形態の特定の態様では、公称出力電圧からの第１の電圧偏差は公称出力電圧からの正の偏差であり、公称出力電圧からの第２の電圧偏差は公称出力電圧からの負の偏差である。

【0048】

本開示の実施形態の特定の態様では、正の偏差および負の偏差の各々は、公称出力電圧に対する百分率基準で定義される。

【0049】

本開示の実施形態の特定の態様では、スプリットコイル変圧器アセンブリは、第１の反転スイッチおよび第２の反転スイッチをさらに含むことができる。第１の反転スイッチは、第１のコイル巻線に接続され、第１のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する。第２の反転スイッチは、第１の反転スイッチと機械的に連結され、第２のコイル巻線に接続され、第１の反転スイッチが第１のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合する場合に、第２のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する。

【0050】

本開示のさらに別の実施形態では、電圧を調整するための方法は、スプリットコイル変圧器アセンブリを有する電圧レギュレータシステムを提供するステップを含むことができる。スプリットコイル変圧器アセンブリは、第１のコイル巻線、第２のコイル巻線、第１のタップ切換器、および第２のタップ切換器を含むことができる。第１のコイル巻線は、第１の組のタップを有する。第２のコイル巻線は、第１のコイル巻線と並列に電気的に結合され、第２の組のタップを有する。第１のタップ切換器は、第１の接触子要素を含むことができる。第２のタップ切換器は、第１のタップ切換器の第１の接触子要素に機械的に連結された第２の接触子要素を含むことができる。本方法はまた、電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの第１の電圧偏差を検出するステップと、第１の電圧偏差を検出するステップに応答して、第１の接触子要素を第１の組のタップの第１のタップと接触させ、第２の接触子要素を第２の組のタップの第１のタップと接触させるステップと、を含むことができる。

【0051】

本開示の実施形態の特定の態様では、本方法は、電圧レギュレータシステムの公称出力電圧からの第２の電圧偏差を検出するステップと、第２の電圧偏差を検出するステップに応答して、第１の接触子要素を第１の組のタップの第２のタップと接触させ、第２の接触子要素を第２の組のタップの第２のタップと接触させるステップと、を含むことができる。

【0052】

本開示の実施形態の特定の態様では、本方法は、電圧レギュレータシステムの１つまたは複数の出力端子に電気的に結合されたモータを使用することによって第１の電圧偏差および第２の電圧偏差のそれぞれを検出するステップをさらに含むことができ、モータは、モータが公称出力電圧からの第１の電圧偏差を検出した場合に第１の角度位置まで回転し、モータが公称出力電圧からの第２の電圧偏差を検出した場合に第２の角度位置まで回転するロータシャフトを含む。

【0053】

本開示の実施形態の特定の態様では、本方法はさらに、第１のタップ切換器および第２のタップ切換器のそれぞれをモータのロータシャフトに直接的にまたは間接的に機械的に結合するための中央開口部を有する円形プレートを有する第１のタップ切換器および第２のタップ切換器にさらに関連してもよい。

【0054】

本開示の実施形態の特定の態様では、本方法は、公称出力電圧からの正の偏差である公称出力電圧からの第１の電圧偏差と、公称出力電圧からの負の偏差である公称出力電圧からの第２の電圧偏差と、にさらに関連してもよい。

【0055】

本開示の実施形態の特定の態様では、正の偏差および負の偏差の各々は、公称出力電圧に対する百分率基準で定義される。

【0056】

本開示の実施形態の特定の態様では、本方法は、第１の反転スイッチおよび第２の反転スイッチを含むスプリットコイル変圧器アセンブリにさらに関連してもよい。第１の反転スイッチは、第１のコイル巻線に接続され、第１のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する。第２の反転スイッチは、第１の反転スイッチと機械的に連結され、第２のコイル巻線に接続され、第１の反転スイッチが第１のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合する場合に、第２のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する。

【0057】

本開示の一実施形態による１つの例示的な実施態様では、電圧レギュレータシステムは、電圧調整コントローラおよびスプリットコイル変圧器アセンブリを含むことができる。スプリットコイル変圧器アセンブリは、第１のコイル巻線、第１のタップ切換器、第１の反転スイッチ、第２のコイル巻線、第２のタップ切換器、および第２の反転スイッチを含むことができる。第１のコイル巻線は、第１の組のタップを有する。第１のタップ切換器は、第１の期間にわたって第１の組のタップの１つのタップと接触するように構成され、第２の期間にわたって第１の組のタップの別のタップと接触するように構成される第１の接触子要素を含む。第１の反転スイッチは、第１のコイル巻線に接続され、第１のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する。第２のコイル巻線は、第１のコイル巻線と並列に電気的に結合され、第２の組のタップを有する。第２のタップ切換器は、第１のタップ切換器の第１の接触子要素に機械的に連結された第２の接触子要素を含む。第２の接触子要素は、第１の期間にわたって第２の組のタップの１つのタップと接触し、第２の期間にわたって第２の組のタップの別のタップと接触するように構成される。第２の反転スイッチは、第２のコイル巻線に接続される。第２の反転スイッチは、第１の反転スイッチと機械的に連結され、第１の反転スイッチが第１のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合する場合に、第２のコイル巻線の第１の端部または第２の端部の一方を電圧レギュレータシステムの出力端子に電気的に結合するように動作する。

【0058】

本開示の実施形態の特定の態様では、電圧レギュレータシステムは、電圧レギュレータシステムの出力電圧を検出するための電圧検出素子を含むことができる。電圧検出素子は、第１の期間にわたって第１の接触子要素を第１の組のタップの１つのタップに接触させるための第１の位置決め刺激と、第２の期間にわたって第１の接触子要素を第１の組のタップの別のタップに接触させるように選択された第２の位置決め刺激と、を提供するように構成される。

【0059】

本開示の実施形態の特定の態様では、電圧検出素子は、電圧レギュレータシステムの公称出力電圧を検出するように構成された検出コイルを含むことができる。

【0060】

本開示の実施形態の特定の態様では、検出コイルは、モータの一次巻線または二次巻線の少なくとも一方を含むことができる。モータは、公称出力電圧からの第１の電圧偏差が存在する場合に第１の角度位置まで回転し、公称出力電圧からの第２の電圧偏差が存在する場合に第２の角度位置まで回転するロータシャフトを含む。さらに、第１のタップ切換器および第２のタップ切換器のそれぞれは、第１のタップ切換器および第２のタップ切換器のそれぞれをモータのロータシャフトに直接的にまたは間接的に機械的に結合するための中央開口部を有する円形プレートを含むことができる。

【0061】

本開示の実施形態の特定の態様では、公称出力電圧からの第１の電圧偏差は公称出力電圧からの正の偏差であり、公称出力電圧からの第２の電圧偏差は公称出力電圧からの負の偏差である。

【0062】

本開示の実施形態の特定の態様では、正の偏差および負の偏差の各々は、公称出力電圧に対する百分率基準で定義される。

【0063】

これらの説明が関係する本明細書に記載された例示的な記述の多くの変形例および他の実施形態が、前述の説明および関連する図面で提供された教示の助けを借りて、想到されるであろう。このように、本開示は多くの形態で実施することができ、上述した例示的な実施形態に限定されるものではないことが理解されよう。したがって、本開示は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態が添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されていると理解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは限定のためではなく、包括的および説明的な意味で用いている。

【符号の説明】

【0064】

１００ システム
１０１、１０２ 入力端子
１０３、１０４ 出力端子
１０５ 電圧源
１１０ 変圧器アセンブリ
１１１ 結合リンク
１１５ 電圧調整コントローラ
１１６ ドライバ
１１７ 電圧検出素子
１２０ 負荷
２００ スプリットコイル変圧器アセンブリ
２０５ 接触子要素
２１０ 接触子要素
２１５Ａ 第１のコイル巻線
２１５Ｂ 第２のコイル巻線
２２５ 反転スイッチ
２３０ 反転スイッチ
２４０、２４５ タップ切換器
２５０ 降圧変圧器
３００ スプリットコイル巻線構成
４０３ タップ
４０４ ロータシャフト
４１５ 機械的結合システム
４１６ 第１のシャフト
４１７ 円形要素
４１８ 第２のシャフト
４１９ 円形要素
４２０ 同期電気モータ
４２１ 円形タップハウジング
４２２ 円形タップハウジング
５００ 電圧レギュレータシステム
５１０ 単一タップ切換器
５１１ 第１のタップ
５１２ 第２のタップ
５１３ 接触子要素
５１５ 単一コイル巻線
６００ 電圧レギュレータシステム
６０５ 多分岐タップ切換器システム
６１０、６１５ タップ切換器
６１１ 接触子要素
６１６ 接触子要素
６２０ 第１の多接点タップ構成
６２１ 第１の接点
６２２ 第２の接点
６２５ 単一コイル巻線
６３０ 第２の多接点タップ構成
６３１ 第１の接点
６３２ 第２の接点
６３５ 反転スイッチ
６５０ 変圧器アセンブリ
７０５ 配線接続
７１０ 配線接続

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】