JPH0541919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は三極間に移動磁界を発生させる三極リ
ニア磁界形誘導機装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

アーク炉ないしはレードル（取鍋）等の底に取
付け、移動磁界によつて溶鋼を撹拌する場合、比
較的巾広く、しかも短かい移動磁界方向寸方のリ
ニア磁界形誘導機が用いられる。しかも巾方向寸
法制限も厳しいため、三相交流で励磁される三極
鉄心にコイルを巻装したいわゆる三極リニア形誘
導機がある。このタイプのリニア誘導機では各相
巻線のインピーダンスが不平衡となり、電源設計
製作上または運転制御上、比較的平衡負荷にはな
い問題が発生する。

第１図はアーク炉の底部に三極リニア磁界形誘
導機を取りつけた適用例を示し、第２図はその三
極リニア磁界形誘導機の構成を示す斜視図であ
る。

アーク炉１の底部は耐熱レンガ２等で構成さ
れ、200〜300mm厚さがある。その底下部に三極リ
ニア磁界形誘導機３が備えられ、アーク炉１内部
の溶鋼４を撹拌する。５本の歯部鉄心３０ｕ，３
０ｖ，３０ｗ，３０ｘ，３０ｙを有する櫛歯状鉄
心３０の両端の歯部鉄心３０ｘ，３０ｙを除いた
他の第１極歯部鉄心３０ｖにはＵ相コイル３１、
中央の第２極歯部鉄心３０ｖにはＶ相コイル３
２、第３極歯部鉄心３０ｗにはＷ相コイル３３が
集中巻きで巻装されており、三相交流（相回転Ｕ
→Ｖ→Ｗ）励磁すると、移動磁界によつてアーク
炉内溶鋼を第１図の矢印方向に撹拌するが、同じ
巻回数の各相コイル３１〜３３は各々磁気的な関
係が異なるためインピーダンスが異なる。ある寸
法の三極リニア磁界形誘導機装置の場合、平衡し
た電圧の電源で運転すると、各相の電流は例えば
Ｕ相100Aの時Ｖ相74A、Ｗ相110Aの電流となり、
非常に大きい電流の不平衡となることが分つた。
尚、第２図において、３４は締付ボルト、３５は
楔、３６は押え板である。このような機械に対す
る電源としては一般に数Hzの低周波電源が用いら
れるが、最近はサイリスタを用いた静止形可変周
波数電源が使われる。この電源の場合最大電流を
示す相の電流容量で製作される為、上記の場合、
各相平均電流に対する最大電流相（Ｗ相）の値は （１／0.9）／〔（１＋１／1.35＋１／0.9） ×１／３〕≒1.16 となる。つまり平衡負荷の場合に比べ約16％増の
電流容量を持つ必要がある。また電流制御上も、
三相のいずれかの相電流を代表値として制御され
るので負荷状態によつ変化する各相の電流不平衡
に対して精度良い電流制御が出来ない等の問題点
がある。

〔発明の目的〕

本発明は三極リニア磁界形誘導機の各相電流不
平衡を解消し、合理的で小形化され、しかも制御
精度の優れた電源装置で運転できることを可能に
した、三極リニア磁界形誘導機装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明においては、５本の歯部鉄心を有する櫛
歯状鉄心の端部を除いた３本の歯部鉄心にそれぞ
れコイルを集中巻し、３相可変周波数電源で交流
励磁して移動磁界を発生させる三極リニア磁界形
誘導機装置において、中央歯部鉄心に巻装される
コイル巻数を、両側歯部鉄心に巻装されるコイル
巻数の65〜80％としたことにより、電源よりみた
インピーダンスが、各相平衡し、したがつて各相
電流が略等しくなるようにするものである。これ
によつて電源設備容量が合理的に小形化されると
ともに、電流制御の精度も向上するので、小形で
性能の優れたリニア磁界形誘導機装置が実現でき
る。時に品質のバラツキが少ない鋼材を製造する
アーム炉溶鋼撹拌等には、その電磁力制御が高精
度でできるなど効果は多大である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第３図を参照
して説明する。尚第３図において第１図および第
２図と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。

３極を構成する櫛歯状鉄心３０の構成は第２図
と同じであるが、各歯部鉄心３０ｕ，３０ｖ，３
０ｗに集中巻で巻装されるコイルの巻数は、Ｕ
相、Ｖ相、Ｗ相で異なつている。ななわちＵ相コ
イル３１が100ターンに対し、Ｖ相コイル３２は
72ターン、Ｗ相コイル３３は108ターンとしてい
る。各々の相のコイル３１，３２，３３は星形接
続となるように結線され、３相の可変周波数電源
である可変周波可変電圧電源５から励磁できるよ
うに構成する。しかも歯部鉄心３０ｕ〜３０ｙの
先端側に各相コイル３１，３２，３３の上部をそ
ろえ、巻数が異なるコイル寸法の差は継鉄部３０
ｚとの間の隙間をスペーサ３７で調整する構成と
して組み立てる。コイルが納められる溝部３８の
先端部は楔３５を用いて、コイル３１，３２，３
３の固定を行なう。

次に作用について説明する。各相コイル３１，
３２，３３の巻数は各相コイルのインピーダンス
の差によつて結成されている。すなわち移動磁界
方向に対して丁度中央にあるＶ相コイル３２は中
央歯部鉄心３０ｖから両側歯部鉄心３０ｕ，３０
ｗへ鉄心上面の空間を介して通る磁路関係が両側
歯部鉄心３０ｕ，３０ｗに巻装されるＵ相、Ｗ相
コイル３１，３３に比べ磁束が通り易く磁束鎖交
量が増加するのでインピーダンスも高くなる。し
たがつてＵ相、Ｗ相コイル３１，３３より巻回数
を減少させることによつてインピーダンスを低く
する。又Ｗ相コイル３３は移動磁界方向の後側い
わゆる出力側にあたるので、いわゆる前側である
Ｕ相コイル３１に比較して二次導体である溶鋼内
に流れ電流との結合が強く、したがつてインピー
ダンスが低くなるのでＵ相コイル３１よりターン
数を増加させてインピーダンスの平衡を計つてい
る。

第３図に示す如く、一つの溝３８内の左右に異
なつた相のコイルを巻装し、各相集中巻きで構成
する場合には、各々を比較的に自由なターン数に
選定することが容易である。一方分布巻き、重ね
巻きで構成される一般にリニア誘導機では各コイ
ルのターン数の不同は工作上、組立上不可能では
ないが、各溝内でのスペーサ調整やコイルエンド
部スペーサ調整等組立時間を増大させる要因を含
む。

この点本実施例では各相コイルの数はそれぞれ
１個であつて少ないので溝内のスペーサ調整が少
なく、組立時間が短かい上、部品個数が少ないこ
とにより故障発生が少ない。

第３図に示す構成の三極リニア磁界形誘導機３
で、三相交流電源５に接続した場合、各相に流れ
る電流が平衡する。コイルのターン数が減少ある
いは増加した代りに、コイルに流れる電流は増加
あるいは減少するので、各相の歯部鉄心に励磁さ
れる起磁力に変化はなく、三極リニア磁界形誘導
機装置として鉄心前面の磁束分布の様子、大きさ
が、各相コイルターン数と同じで電流を変化させ
た場合と比べて同様であることは実験によつて確
認できた。

電源５は前述の如く、サイリスタ等で構成され
る可変周波、可変電圧の電源であるので、負荷電
流が平衡することは各素子、部品等の利用率が平
衡し、各々の持つ能力の限界まで使用できること
になる。つまり電源装置の小形化が可能となり、
三極リニア磁界形誘導機装置としての合理化、低
廉化、コンパクト化が可能となる。

第３図の実施例におてはコイルの巻回数をＵ相
を100とした時Ｖ相72、Ｗ相108と説明したが、鉄
心の形状あるいはコイル形状により変化すること
は当然である。例えば移動磁界方向鉄心巾（第２
図ａ寸法）がそれと直角方向の積厚（ｂとする）
に比べ比較的大きくなると各相インピーダンスの
差が前述値より縮まり、逆の場合は広がることは
実験により確認している。すなわちａ／ｂの比と
相電流が平衡するＵ相コイル３１巻回数に対する
Ｖ相コイル３２巻回数の比Ｖ／Ｕの関係は第４図
実線の通りである。又、各種ａ／ｂの値について
励磁電気容量KVAと鉄心前面の磁束密度Ｂの関
係（Ｂ／KVA）を調査した結果第４図の破線の
如くなりａ／ｂが0.75〜1.25位が電気容量に対し
て有効に電磁力を働かしうることが分つた。この
時、相電流が平衡するＵ相コイル３１に対するＶ
相コイル３２巻数比は0.65〜0.8である。Ｗ相コ
イル３３に対するＶ相コイル３２巻数比も略同様
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、コイルの
巻回数を各相のコイルで比較的自由な値に選択で
き、平衡した電流を流して有効な電磁力を得られ
る三極リニア磁界形誘導機構成するとともに、電
源も平衡負荷電流を供給できるので、その効果と
して、電源装置が最も有効にその機能が発揮でき
る合理的なのとなる。すなわち設備容量をフルに
活用でき、換言すれば電源設備を小形にすること
ができる三極リニア磁界形誘導機装置が得られ
る。

他の効果としては電源制御等の場合、その制御
精度が向上し、したがつて出力として期待される
磁束密度、電磁力が高い精度で制御できることは
この三極リニア磁界形誘導機を用いた例えばアー
ク炉用電磁撹拌において、そのシステムで製造さ
れる鋼の品質の均一性を生み、いわゆる品質上バ
ラツキの少ない高品質の鋼材が製造できるように
なる。又、リニアモータのような場合に応用すれ
ば正確な加速度、速度で運転でき、システム全体
の制御精度が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク炉に取付けた三極リニア磁界形
誘導機を示す一部断面立面図、第２図は従来およ
び本発明の一実施例に共通な部分を示す三極リニ
ア磁界形誘導機の斜視図、第３図は本発明の三極
リニア磁界形誘導機装置の一実施例を示す一部断
面立面図、第４図は鉄心巾ａと鉄心積厚ｂの比に
対する電気的特性を示す曲線図である。 ３……三極リニア磁界形誘導機、３０……櫛歯
形鉄心、３０ｕ，３０ｖ，３０ｗ，３０ｘ，３０
ｙ……歯部鉄心、３１……Ｕ相コイル、３２……
Ｖ相コイル、３３……Ｗ相コイル、５……可変周
波数電源である可変周波可変電圧電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ５本の歯部鉄心を有する櫛歯状鉄心の端部を
   除いた３本の歯部鉄心にそれぞれコイルを集中巻
   し、３相可変周波数電源で交流励磁して移動磁界
   を発生させる三極リニア磁界形誘導機装置におい
   て、中央歯部鉄心に巻装されるコイル巻数を、両
   側歯部鉄心に巻装されるコイル巻数の65〜80％と
   したことを特徴とする三極リニア磁界形誘導機装
   置。