JPH0787136B2 - インダクタンス導体，変圧器および電動機用の電気回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はインダクタンス導体に関するものである。さ
らに詳しく述べれば、この発明はインダクタンス導体、
変圧器、発電機、および電動機用の電気回路に関するも
のである。

米国特許第4,584,438号に説明された通り、回路に与え
られる電気信号に対応する平衡無ひずみの音波を供給す
るために、中央平面に置かれたダイアフラムを工藤する
ように中央平面について鏡像対称関係に巻かれた１対の
コイルを持つ電気回路が作られる。

電磁気は磁化可能な材料のコアに巻きつけられる電線に
電流を流すと生じることも知られている。一般に、既知
の電磁構造物では、電流は電線の一端に入り、電線の全
長に沿つて進み、さらに電線の他端で出るが、磁力は電
流が電線のコイルを通過するにつれて作られる。作られ
た磁力は通常、比例する仕事の量と組み合わされる。

磁力の増加および対応する仕事出力の増加は電線のコイ
ルに流れる電流の量を増加することによつて達成される
ことも知られている。

回転運動の電動機または発電機はかかるコイルつきイン
ダクタンス導体を使用する。これらのコイルつき誘導構
造物は単線巻を用いて設計されるとともに、所望の抵抗
および誘導リアクタンスを示すように成層鉄心を囲んで
層状にされる。

知られる通り、鉄心変圧器は変化する磁束によりエネル
ギーが１つの導体からもう１つの導体に誘導変換される
という原理に基づくが、ただし両導体は共通磁気回路に
あることを条件とする。在来の変圧器では、電線の１次
巻線は鉄心の回りに巻かれ、電線の２次巻線は１次巻線
の回りに巻かれている。さらに、高い電圧の下で電流は
通常２次巻線により低い電圧の電流を誘起するように１
次巻線を通過される。この時間中、電流は各電線コイル
の長さを一端から他端まで進み、上述の作用を生じる。

これまで、電力伝送に使用される例えば20KVAの比較的
大形の変圧器は、周囲の環内で作業する人または周囲の
環境内で生活している人にとつて通常不快なハムやバズ
を作動中に発生する。さらに、巻線内に熱が発生される
が、ここで過度の熱は溶融を回避するために消費されな
ければならない。

これまでは、一段と有効な変圧器、発電機などを得る試
みとして、これらの装置の電気回路ではなくこれらの装
置の構造面に通常重点が置かれた。その結果、得られる
効率は比較的制限されていた。

したがつて、本発明の１つの目的は、変圧器、発電機、
誘導電動機などのような電気装置で効率の増加が得られ
るようにする電気回路を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、比較的簡単な方法で変圧器
の効率を増加させることである。

本発明のもう１つの目的は、与えられた出力の変圧器、
発電機または電動機のサイズを減少させる比較的簡単な
電気回路を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、与えられた仕事の量を遂行
する回路に必要な電流の量を減少させる電気回路を提供
することである。

簡単に述べれば、本発明は、１対の導電線のコイルが相
互に鏡像対称関係に共通軸の回りに巻きつけられかつ電
気的に並列に接続されている電気回路を提供する。この
目的で、各コイルの一端に第１共通タツプが接続されて
そこに電流を導く一方、各コイルの第２端に第２共通タ
ツプが接続されてそこから電流を導くようにされる。

コイルの鏡像対称は誘導時定数を減少させることによつ
て回路を流れる電流の量を増加させる効果を有すると考
えられる。この定数（Ｔ）はヘンリーで測定したインダ
クタンス（Ｌ）とオームで測定した抵抗（Ｒ）との比で
ある。この点で、誘導時定数が減少されるのは、電流が
２個のタツプ間の１個のコイルまたはタツプ間に直列に
接続された１対のコイルと比較してタツプからタツプま
でのより短い距離を進むからである。さらに、同じコイ
ル長さ単一コイルと比較して発生される磁力線の増加が
ある。

１つの実施例では、電気回路は例えば磁化可能な材料の
バーの回りに２個のコイルを巻くことによつて、インダ
クタンス導体内に組み込むことができる。コイルが付勢
されると、バーは磁化されるようになりかつ在来方法で
使用される。

もう１つの実施例では、電気回路は変圧器に組み込まれ
る。この場合、１対の鏡像巻コイルで形成された１次巻
線は鉄心の回りに巻かれるが、同じく１対の鏡像巻コイ
ルで形成された２次巻線は１次巻線および鉄心の回りに
同心に配置されている。変圧器も１次巻線の各コイルの
一端に接続された共通タツプと、１次巻線の各コイルの
残りの端に接続された共通タツプとを備えている。同様
な方法で、１対のタツプは２次巻線に接続されている。

１次巻線コイルおよび２次巻線コイルの両鏡像巻線は磁
束線を増加させるので、かかる変圧器の使用効率が増加
すると思われる。例えば、１次および２次巻線ならびに
110Vの電圧を3Vまで降圧させる125オームの定格を持つ
在来巻の変圧器と比べて、同じ抵抗を持つ本発明により
巻かれた変圧器は110Vの入力電圧に対して5.8Vの降圧電
圧を供給する。かくして、ほぼ100％の効率が達成され
る。さらに、この効率は変圧器の巻線に用いられる電線
のサイズの減少によつて達成される。また、同じ出力に
ついて、変圧器は在来巻の変圧器よりも低いアンペア数
で作動するように鏡像巻コイルで作られることも判明し
た。

電気回路は発電機にも組み込むことができる。この点
で、発電機は上述の変圧器と同様な形で巻かれる。

もう１つの実施例では、電気回路は電動機に組み込むこ
とができる。この点で、電動機は回転可能な軸と軸を回
軸させる電磁駆動装置とを備えた構造になつている。駆
動装置は順次、隔置された対面関係の北極および南極を
持つ磁化可能バーと、バーの回りに鏡像対称関係に巻か
れかつバーを磁化するためにそれに電流を導くように並
列に接続されて軸を駆動する１対の導電線のコイルとを
含んでいる。

本発明の上記および他の目的は、下記の詳細な説明なら
びに付図から一段と明らかになると思う。

第１図および第２図から、イダクタンス導体10は磁化可
能な材料のＵ形バーと、おのおのがバー11の基部すなわ
ち共通軸の回りに巻かれる１対の導電線のコイル12,13
とを含んでいる。さらに、コイル12,13は相互に鏡像対
称に巻かれかつ等しい巻数を有している。

さらに、共通タツプ14または同様の装置はバー11を磁化
するためにコイル12,13に電流を導くように各コイル12,
13の一端に接続されているが、第２タツプ15はそれから
電流を導くように各コイル12,13の残りの端に接続され
ている。これに関して、コイル12,13はタツプ14と15と
の間に並列に接続されている。適当なリード16,17も電
流を導くようにそれぞれのタツプ14,15に接続されてい
る。

バー11の回りにコイル12,13を巻くように、バー11は適
当な回転可能ジグなどに取り付けられ、サイズおよび材
料の等しい１対の電線がその後バー11の中心から外方に
バー11の回りに同時に巻かれる。バー11に通ずる電線の
２つの端はそのとき共通タツプ14に接続されるが、電線
の２つの後端は共通タツプ15に接続される。タツプはリ
ード16,17に逐次接続されまたはその逆も成立つ。

インダクタンス導体10は、既知のインダクタンス導体が
作られたどんな適当な目的にも使用される。例えば、イ
ンダクタンス導体は直流を平滑にするように螢光灯バル
ブ用のチヨークまたはバラストに組み込むことができ
る。

第４図から、周知の通り、在来形変圧器18は通常１次巻
線21および２次巻線22が巻かれる磁化可能な鉄心20を持
つボビン19から作られている。例えば１次巻線21は通常
１つ以上の薄板すなわち層の形をした鉄心20の回りに巻
かれるが、２次巻線22はもう１組の薄板あるいは層の形
をした１次巻線の回りに巻かれている。これらの薄板は
第４図に概略的に示されている。

さらに、１次巻線は電流の流れについて適当なタツプ2
3,24の間に通常接続されているが、２次巻線22の電流の
流れについて別の１対のタツプ25,26の間に接続されて
いる。通常、巻線21,22は巻数を異にするので、入力電
圧はより低い電圧まで降圧することができる。

同様な参照数字が上述と同様な部分を表わす第５図およ
び第６図から、本発明による電気回路を使用する変圧器
27は鉄心20の回りに鏡像対称に巻かれた導電線の１対の
コイル29,30から成る１次巻線28を有している、さら
に、２次巻線31は鉄心20の回りに鏡像対称に巻かれた１
対のコイル32,33を含む。これに関して、２次巻線31は
１次巻線28の回りに同心に配置され、かつ絶縁さや（図
示されていない）が巻線28,31の間に同心に配されてい
る。

第５図に示される通り、１次巻線28のコイル29,30に用
いられる電線は２次巻線31のコイル32,33に用いられる
電線よりも細い。

１次巻線28のコイル29,30は１対の共通タツプ34,35の間
にそれらに対して並列に接続されており、適当な電気リ
ード36,37が１次巻線28に電流を流すようによれぞれの
タツプ34,35に接続されている。同様に、２次巻線のコ
イル32,33は１対のタツプ38,39の間にそれらに対して並
列に接続されているが、各タツプは２次巻線に電流を流
すように適当なリード40,41に接続されている。

例として、逓降変圧器が第５図に示された回路にしたが
つて作られ、第４図に示された回路を持つ在来巻の変圧
器と比較された。

在来の逓降変圧器は32番線（直径0.2032mm）で作られた
１次巻線21と、18番線（直径1.02362mm）のコイルで作
られ２次巻線22とを有し、かつ117Vの電圧を3.09Vまで
降圧するように125オームの１次抵抗と0.20オームの２
次抵抗を提供するように巻かれていた。

第５図により作られた逓降変圧器は、各コイルについて
250オームの定格抵抗を得るように在来の変圧器よりも
薄い電線を使用した。この目的で、１次コイル29,30は4
0番線（直径0.07847mm）で巻かれ、２次巻線31のコイル
32,33は22番線（直径0.64262mm）で巻かれた。さらに、
１次巻線28の各コイル29,30は10層に1000巻すなわち層
当たり100巻を有し、125オームの抵抗を与えた。２次巻
線31のコイル32,33は５層に65巻すなわち層当たり13巻
を有し、各コイルについて0.4オームの抵抗を与えた。
非鉄金属の、たとえば銅のさやが、巻線を相互に絶縁す
るように巻線28,31の間に同心に置かれた。

在来の逓降変圧器は117Vの入力電圧を受けたとき、出力
は3.09Vであつたが、第５図によつて巻かれた変圧器は
同じ入力電圧を受けたとき5.77Vの出力を出し、在来巻
きの変圧器のほぼ倍の出力であつた。

変圧器は在来変圧器と同じ出力、例えば上記の例の3Vを
供給するとように第５図に示される方法で巻くこともで
きるが、その場合例えば電球を照らす使用電流は少なく
て済む。試験の結果、使用電流は約25％〜33％少なかつ
た。

第６図から、変圧器は鉄心およびフランジがボビンを形
成するように１対のフランジ42に接続された鉄心20によ
つて作られる。かかるボビンは変圧器を完成するように
他の構造物の中に組み込むことができる。

同様な参照数字が上記と同様な部品を表わす第３図か
ら、例えば第１図に示されるような電気回路を電動機43
に組み込むこともできる。示される通り、電動機43は在
来形のシエーデツド・ポール電動機として作られている
ので詳しく述べるまでもない。図示の通り、電動機43は
例えばフアン（図示されていない）を駆動する回転可能
な軸44を含む。さらに、電動機43は軸44を回転させる電
磁駆動装置を備えている。この駆動装置には、隔置され
た対面関係にある北極および南極を有する磁化可能なバ
ー45と、バー45の回りに鏡像対称関係に巻かれかつ軸44
を駆動するためにバー45を磁化する電流を流すように並
列に接続された導電線の１対のコイル12,13とが含まれ
ている。

この場合もまた、フアンを駆動する第３図に示される方
法で巻かれた電動機43を、在来形式で巻かれた電動機、
すなわちバー45の回りに単一電線コイルを持つ電動機と
比較すると、第３図により作られた電動機は在来電動機
よりも速い加速度を提供するとともに、フアンをより速
い速度で回転させた。さらに、電流が各電動機から遮断
されると、フアンは事実上同時に停止まで減速すること
が発見された。要するに、第３図により作られた電動機
は在来電動機よりも大きな出力を提供した。また、同じ
出力については、第３図により巻かれた電動機は所要ア
ンペア数が約25％少なかつた。

かくして本発明は既存の電動機、変圧器、発電機などの
ような電気装置の効率を増大することができる電気回路
を提供する。

さらに、本発明の電動機、変圧器および発電機のような
電気装置のサイズならびに重量を与えられた出力につい
て減少し得る電気回路を提供する。なおも、例えば変圧
器に本電気回路を使用すると、電圧の変換中の発熱量を
減少させる一方、大形変圧器に常時伴うハムを除去した
り大幅に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により作られたコイル状インダクタンス
導体の斜視図、第２図は第１図に示された導体の側面
図、第３図は本発明を利用する電動機の説明例、第４図
は先行技術の在来形変圧器、第５図は本発明により作ら
れた変圧器、第６図は第５図に示された変圧器の側面図
である。 主な符号の説明： 10−イダクタンス導体;11−バー;12,13,29,30,32,33−
コイル;14,15,23,24,25,26,34,35,38,39−タツプ;16,1
7,36,37,40,41−リード;18,19−変圧器;43−電動機

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁化可能な材料のバーと、 前記バーの回りに巻かれた導電線の第１コイルと、 前記バーの回りに前記第１コイルに対して鏡像対称関係
   に巻かれた導電線の第２コイルと、 前記各コイルの一端に接続された第１共通タツプであ
   り、それに同時に電流を流して前記バーを磁化させる前
   記第１共通タツプと、 前記各コイルの第２端に接続された第２共通タツプであ
   り、そこから同時に電流を流す前記第２共通タツプと、 を含むことを特徴とするインダクタンス導体。
2. 【請求項２】鉄心と、 前記鉄心の回りに鏡像対称に巻かれた導電線の１対のコ
   イルを含む前記鉄心上の１次巻線と、 前記鉄心の回りに鏡像対称に巻かれた導電線の１対のコ
   イルを含む前記鉄心上の２次巻線と、を含むことを特徴
   とする変圧器。
3. 【請求項３】前記１次巻線の各コイルの第１端に接続さ
   れてそれに電流を導く第１共通タツプと、前記１次巻線
   の各コイルの第２端に接続されてそこから電流を導く第
   ２共通タツプと、前記第２巻線の各コイルの第１端に接
   続されてそれに電流を導く第３共通タツプと、前記第２
   次巻線の各コイルの第２端に接続されてそこから電流を
   導く第４共通タツプとをさらに含む、ことを特徴とする
   請求項２記載による変圧器。
4. 【請求項４】前記１次巻線の前記電線は40番線であり、
   前記２次巻線の前記電線は26番線であり、また前記１次
   巻線の各コイルは10層に1000巻を有し、前記２次巻線の
   各コイルは５層に13巻を有する、ことを特徴とする請求
   項２記載による変圧器。
5. 【請求項５】前記巻線間に同心に絶縁さやをさらに含
   む、ことを特徴とする請求項２記載による変圧器。
6. 【請求項６】回転可能な軸と、 前記軸を回転させる電磁駆動装置であり、隔置された対
   面関係にある北極および南極を有する磁化可能なバー
   と、前記バーの回りに鏡像対称関係に巻かれかつ前記軸
   を駆動するために前記バーを磁化するように電流を同時
   に導くように並列に接続される導電線の１対のコイルと
   を含む前記駆動装置と、 を含むことを特徴とする電動機。
7. 【請求項７】共通軸の回りに相互に鏡像対称関係に巻か
   れた導電線の１対のコイルと、 前記各コイルの第１端に接続されてそれに電流を同時に
   導く共通タツプと、 前記各コイルの第２端に接続されてそれから電流を同時
   に導く共通タツプと、 を含むことを特徴とする電気回路。