JP2013125798A - リアクトル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導電動機の始動器に適用する場合に、小型化を図って材料費の低減化を図ることができ、これにより製作費用の低減化を図ることができるリアクトル装置の提供。
【解決手段】誘導電動機を始動するリアクトル装置であって、３つの脚部１１〜１３を有する内鉄型のコア１と、コア１の脚部１１〜１３に巻回される３つの巻線２〜４を備えている。コア１はギャップを設けないように構成し、さらに、コア１内の磁界の強さが５００〔ＡＴ／ｃｍ〕以上であって１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕以下の範囲とし、当該範囲内になるようにコア１のサイズを定めるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、誘導電動機を始動するためのリアクトル装置に関する。

従来、この種のリアクトル装置としては、積層鋼板で構成される鉄心と、鉄心の一部に巻回される巻線とを備え、磁路の途中にはギャップ（空隙）が存在しないものが知られている（特許文献１など参照）。
また、３相誘導電動機の始動に適用するリアクトル装置では、積層鋼板で構成され３つの脚部を有する鉄心と、その３つの脚部のそれぞれに巻回される巻線とを備え、磁路の途中にはギャップが存在しないものが知られている。

特公昭４６−２５０４５号公報

ところで、従来のリアクトル装置は上記のように構成され、積層鋼板等からなる鉄心と、銅からなる巻線とから構成され、これらが材料費の大部分を占めている。
このため、工場などの動力源として使用される誘導電動機の始動器に適用される従来のリアクトル装置では、誘導電動機が大型化するほど材料費が嵩むので、製作費用が嵩むという課題がある。

このような背景の下において、誘導電動機の始動器に適用する場合に、小型化を図って材料費の低減化を図ることができ、これにより製作費用の低減化を図ることができる、新たなリアクトル装置の出現が望まれていた。
そこで、本発明の目的は、誘導電動機の始動器に適用する場合に必要な始動性能、品質を維持しながら、小型化を図って材料費の低減化を図ることができ、これにより製作費用の低減化を図ることができるリアクトル装置を提供することにある。

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、本発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第１の発明は、誘導電動機を始動するリアクトル装置において、３つの脚部と、前記３つの脚部の両端側にそれぞれ一体に接続される２つの連結部とを含み、鋼板を積層して構成した内鉄型のコアと、前記３つの脚部のそれぞれに巻回される３つの巻線と、を備え、前記コアはギャップを設けないように構成し、かつ、前記コア内の磁界の強さを５００〔ＡＴ／ｃｍ〕以上であって１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕以下の範囲とし、当該範囲内になるように前記コアのサイズを定めるようにしたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記コアは正面、平面、および側面から見た場合にそれぞれ外形が長方形であって、外形の高さがＨであり外形の長さがＬであり、さらに前記コアは幅がＷであって厚さがＴからなる磁路を形成し、かつ、前記外形の高さＨが前記外形の長さＬの１．２５倍以上であって２．５倍以下であり、前記磁路の厚さＴが前記磁路の幅Ｗの０．６倍以上であって１．４倍以下であることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記コアは、正面中央の左右の位置に、厚さ方向に貫通し、開口部の縦の長さがａであり横の長さがｂの２つの窓をそれぞれ有し、かつ、前記２つの窓の開口部の縦の長さａは、当該横の長さｂの１．１倍以上であって３．４倍以下であることを特徴とする。
第４の発明は、第１〜第３の発明において、積層される前記鋼板を厚さ方向から挟み込む２つの方形枠と、前記２つの方形枠の上部側の端部同士をそれぞれ連結し前記鋼板を厚さ方向から締め付ける２つの第１の連結ネジと、前記２つの方形枠の下部側の端部同士をそれぞれ連結し前記鋼板を厚さ方向から締め付ける２つの第２の連結ネジと、をさらに備えることを特徴とする。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記コアは、前記３つの脚部および前記２つの連結部のそれぞれの横断面の面積がほぼ同じであることを特徴とする。
第６の発明は、第１、第４または第５の発明において、前記３つの巻線のそれぞれは、主巻線および２次巻線からなり、前記主巻線および前記２次巻線のそれぞれは、前記脚部に巻回されていることを特徴とする。

本発明は、コアはギャップを設けないように構成し、コア内の磁界の強さを５００〔ＡＴ／ｃｍ〕以上であって１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕以下の範囲とし、その範囲内になるようにコアのサイズを定めるようにした。
このように構成すると、コアのサイズを決める場合には、必要な性能、品質を維持しつつ材料を大幅に削減することが可能であり、コアのサイズの小型化が可能である。しかるに鉄損による過熱が懸念される。

一方、本発明を誘導電動機の始動器に使用する場合には、自己の巻線が誘導電動機の巻線と接続されるので、自己の巻線を単体で使用する場合に比べて電流が軽減され歪率が改善される。また、自己の巻線に始動時の大電流が流れるのは始動終了までの短時間であり、自己の巻線に長時間にわたって大電流を通電しない場合には、コアの鉄損による過熱の懸念はない。

このため、本発明を誘導電動機の始動器に適用する場合には、コアのサイズの小型化を図っても、必要な性能、品質を維持しつつ実用化することができる。
したがって、本発明によれば、誘導電動機の始動器に適用する場合に、必要な性能、品質を維持しつつ小型化を図って材料費の低減化を図ることができ、これにより製作費用の低減化を図ることができる。

本発明の実施形態の構成を示す平面図である。 この実施形態の正面図である。 この実施形態の右側面図である。 この実施形態の主要部の分解斜視図である。 鉄心の大きさを説明する斜視図である。 この実施形態を３相誘導電動機の始動器に適用する場合の接続例を示す図である。 本発明の実施形態の第１変形例の構成を示す斜視図である。 この第１変形例を３相誘導電動機の始動器に適用する場合の接続例を示す図である。 本発明の実施形態の第２変形例の構成を示す図であり、（Ａ）はコアの構成を示す斜視図であり、（Ｂ）はコアに巻線を巻いた状態の構成を示す斜視図である。 この第２変形例を３相誘導電動機の始動器に適用する場合の接続例を示す図である。 本発明の実施形態の第３変形例の構成を示す斜視図である。 この第３変形例を３相誘導電動機の始動器に適用する場合の接続例を示す図である。 本発明の実施形態の第４変形例〜第６変形例を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（発明の完成の背景）
本発明は、必要な性能、品質を維持しつつ小型化を図って材料費の低減化を図ることができ、これにより製作費用の低減化を図ることができる、新たなリアクトル装置の出現の要望の下に、鋭意研究を進めたものである。

そして、本発明は、鋭意研究を進める過程で新たな知見を得て、この新知見に基づいて完成したものであるので、実施形態の説明に先立ってその点について以下に説明する。
本発明のように交流に対してリアクタンスとして機能するリアクトル装置を設計する場合に、コアにギャップを設けて磁気飽和を避けるのが通常である。また、リアクトルギャップの設計理論は一般的である。

言い換えると、コアにギャップを設けない構成にすると、単体で使用する場合には、回路に流れる電流の歪率が大となり、また鉄損のため長時間にわたる使用には不向きとなる。また、ギャップのないリアクトルの設計理論は一般的ではない。
しかし、リアクトル装置を誘導電動機の始動器に適用する場合には、自己の巻線が誘導電動機の巻線と接続されるので、単体で使用する場合に比べて回路に流れる電流が軽減され、歪率が改善されるという知見を得た。

また、誘導電動機の始動器として使用する場合には、自己の巻線に始動時の大電流が流れるのは始動終了までの短時間であり、自己の巻線に長時間にわたって大電流を通電することはないので、コアの鉄損及び銅損による過熱の懸念はないという知見を得た。
そこで、本発明はこられの知見を基に、発明者が鋭意研究を進めた結果、コア内の磁界の強さを５００〔ＡＴ／ｃｍ〕以上であって１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕以下の範囲に設定すれば実用化できる、すなわち、必要な性能、品質を維持しつつ大幅な材料削減の効果が得られることを見出し、その範囲内になるようにコアのサイズを定めるようにしたものである。

（実施形態の構成）
次に、本発明のリアクトル装置に係る実施形態の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
図１はこの実施形態の平面図、図２はその正面図、および図３は右側面図である。また、図４は、この実施形態の主要部の分解斜視図である。
この実施形態に係るリアクトル装置は、３相誘導電動機の始動器に適用されるものであり、図１〜図４に示すように、内鉄型のコア１と、このコア１に巻回される３つの巻線２〜４と、コア１を構成する鋼板を厚さ方向から挟み込んで固定する一対のフレーム５、６を備えている。

コア１は、珪素鋼板などの鋼板を積層して構成している。また、コア１は、図４に示すように、３つの脚部１１〜１３と、脚部１１〜１３の両端にそれぞれ一体に接続される２つの連結部１４、１５とを有し、コア１中のどの箇所にもギャップが存在しないように構成されている。また、コア１の脚部１１〜１３には、巻線２〜４がそれぞれ巻回されている。

フレーム５、６のそれぞれは、図４に示すように方形枠からなり、全体が鉄またはステンレス等で構成されている。具体的には、フレーム５は、上下の部材５１、５２と、左右の部材５３、５４とからなり、これらを４組のボルト５５とナット５６により接続し、方形の枠を形成している。また、フレーム６は、上下の部材６１、６２と、左右の部材６３、６４とからなり、これらを４組のボルト６５とナット６６により接続し、方形の枠を形成するようになっている。

このようなフレーム５とフレーム６は、コア１を構成する鋼板を厚さ方向から挟み込み、この挟み込んだ状態において、ボルト７１ａ〜７４ａとナット７１ｂ〜７４ｂからなる４つの連結ネジ（連結具）を使用することで、鋼板を厚さ方向に締め付けるようにしている。
具体的には、フレーム５を形成する部材５１、５２のそれぞれの両端部に、貫通孔５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂが形成されている。また、フレーム６を形成する部材６１、６２のそれぞれの両端部に、貫通孔６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂが形成されている。そして、部材５１、５２と部材６１、６２とをコア１の連結部１４、１５の表裏面に密着させる。この状態で、貫通孔５１ａ、６１ａにボルト７１ａを通し、貫通孔５１ｂ、６１ｂにボルト７２ａを通し、貫通孔５２ａ、６２ａにボルト７３ａを通し、貫通孔５２ｂ、６２ｂにボルト７４ａを通し、ボルト締めすることにより、コア１をフレーム５、６で支持するようにしている。

フレーム５を形成する上側の部材５１には、図１〜図３に示すように、絶縁部材８が取り付けられている。この絶縁部材８とフレーム５の部材５１との接続は、スペーサ８１を介してボルト８２とナット８３を用いて行われている。絶縁部材８には、接続端子８１〜８３が設けられている。接続端子Ｒ、Ｓ、Ｔには、図示しないが巻線２〜４の各一端が接続される。

フレーム６を形成する上側の部材６１には、図１および図３に示すように、絶縁部材９が取り付けられている。この絶縁部材９とフレーム６の部材６１との接続は、スペーサ９１を介してボルト９２とナット９３を用いて行われている。絶縁部材９には、接続端子Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２が設けられている。接続端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１には、図示しないが巻線２〜４の各他端が接続される。また、接続端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２には、図示しないが巻線２〜４の各中間タップが接続され、および必要によりＵｔ、Ｖｔ、Ｗｔ（ｔ＝３〜５）にはその各中間のタップが接続される。
なお、絶縁部材は接続端子を固定する手段であり、リアクトルの電気的な性能には直接関係はないので、上記の絶縁部材の形状、構成は一つの例である。

（コアの構成）
本発明は、上記のように、コア内の磁界の強さを５００〔ＡＴ／ｃｍ〕以上であって１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕以下の範囲とすれば実用化できることを見出し、その範囲内になるようにコアのサイズを決めるようにしたものである。
そこで、この実施形態では、例えば磁界の強さが７００〔ＡＴ／ｃｍ〕になるように構成し、この磁界の強さを満足するために、コア１の大きさ（サイズ）を、例えば図５に示すようにした。
コア１は、図５に示すように、正面、平面、および右側面から見た外形がそれぞれ長方形であって、その正面中央の左右の位置に、厚さ方向に貫通し、開口部が長方形の２つの窓１６、１７を有している。

コア１は、図５に示すように、外形の高さＨが１４０〔ｍｍ〕、長さＬが２２５〔ｍｍ〕からなる。また、コア１は、同一の幅Ｗであって同一の厚さＴからなる磁路からなり、コア１の幅Ｗは３５〔ｍｍ〕、厚さＴが２２〔ｍｍ〕からなる。このため、その磁路の断面積は同一に形成されている。さらに、２つの窓１６、１７のそれぞれの開口部の大きさは、縦の長さａが７０〔ｍｍ〕であり、横の長さｂが６０〔ｍｍ〕である。

このため、コア１の外形の高さＨと長さＬの比率は、次のようになる。
Ｌ／Ｈ＝２２５／１４０≒１．８ ・・・（１）
また、磁路の幅Ｗと厚さＴの比率は、次のようになる。
Ｔ／Ｗ＝２２／３５≒０．６５・・・（２）
さらに、窓の縦の長ａと横の長さｂの比率は、次のようになる。
ａ／ｂ＝７０／６０≒１．１７・・・（３）
ここで、この実施形態のコア１のサイズ（体積）は、誘導電動機の定格出力電力に比例するので、この実施形態が適用される誘導電動機の定格出力電力に比例して大きくなるが、そのコア１の各サイズの比率は（１）〜（３）式と同様である。

一方、（１）式は磁界の強さが７００〔ＡＴ／ｃｍ〕の場合であるが、この実施形態では上記のように磁界の強さが５００〔ＡＴ／ｃｍ〕以上であって１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕以下の範囲であれば良い。
従って、この点を考慮すると、この実施形態では、（１）〜（３）式は、以下の（４）〜（６）式の関係を満たせば、実用上、十分な効果が得られる。
Ｌ／Ｈ＝１．２５〜２．５ ・・・（４）
Ｔ／Ｗ＝０．６〜１．４ ・・・（５）
ａ／ｂ＝１．１〜３．４ ・・・（６）

換言すると、この実施形態では、コア１の外形の高さＨが長さＬの１．２５倍以上であって２．５倍以下になるようにした。また、コア１の磁路の厚さＴが幅Ｗの０．６倍以上であって１．４倍以下になるようにした。さらに、２つの窓１６、１７は、縦の長さａが横の長さｂの１．１倍以上であって３．４倍以下になるようにした。

ここで、この実施形態と同等の誘導電動機の始動器として使用される、従来の鉄心にギャップが存在しないリアクトル装置のコアのサイズの（４）〜（６）式に相当する寸法比は、（７）〜（９）式のようになる。
Ｌ／Ｈ＝０．６〜１．２ ・・・（７）
Ｔ／Ｗ＝１．５〜２．５ ・・・（８）
ａ／ｂ＝３．５〜７．０ ・・・（９）
（４）〜（６）式を（７）〜（９）式と比較すると、この実施形態のコアは、従来例に比べて外形の高さを短くできるとともに、コアの断面積を大幅に小さくすることができることがわかる。

このため、この実施形態のコアのサイズを従来のリアクトル装置の鉄心のサイズと比べると、コアのサイズを小さくして全体として小型化でき、もって、必要な性能、品質を維持しつつ、低価格化を実現することができる。
また、コア１は、図５に示すように、３つの脚部１１〜１３および２つの連結部１４、１５のそれぞれの横断面の面積が等しくなるように構成されている。このように構成すると、コア１を構成する鋼板の形状を数パターンに限定することができる。そこで、これらを積層すれば良いので、この加工や組み立てが容易になる。

（実施形態の使用例）
次に、このような構成の実施形態の使用例について、図６を参照して説明する。
図６は、この実施形態のリアクトル装置を、３相誘導電動機１００の始動器２００として使用する場合の接続例であり、巻線２〜４が図示のように接続される。
図６の回路では、３相誘導電動機１００を始動させるときには、始動器２００のコンタクター（開閉器）ＳＷ４〜ＳＷ６を開いたまま、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じる。その後、３相誘導電動機１００の始動が終了すると、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じたまま、始動器２００のコンタクターＳＷ４〜ＳＷ６を閉じる。
このため、この実施形態に係る巻線２〜４には、３相誘導電動機１００の始動時に３相誘導電動機１００の巻線に直列に接続されて電流が流れるが、始動終了後にはコンタクターＳＷ４〜ＳＷ６により両端が短絡されるため、ここに電流が流れることはない。

（実施形態の効果）
以上のように、この実施形態は、コア１内の磁界の強さが５００〔ＡＴ／ｃｍ〕〜１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕の範囲になるように構成されている。
このため、この実施形態を単体で使用する場合には、コア１のサイズの小型化に伴い電流歪率の悪化や鉄損による過熱が懸念される。
一方、この実施形態は３相誘導電動機の始動器として使用するので、自己の巻線が３相誘導電動機の巻線と接続され、自己の巻線を単体で使用する場合に比べて電流が軽減され、歪率は改善される。また、自己の巻線に始動時の大電流が流れるのは始動終了までの短時間であり、自己の巻線に長時間にわたって始動時の大電流が流れることはないので、鉄損及び銅損による過熱の懸念はない。

このため、この実施形態を３相誘導電動機の始動器に適用する場合には、コア１を小さくしてサイズの小型化を図っても、実用化することができる。
従って、この実施形態によれば、３相誘導電動機の始動器に適用する場合に、小型化を図って材料費の低減化を図ることができ、これにより製作費用の低減化を図ることができる。

（実施形態の変形例）
（１）第１変形例
この第１変形例は、上記の実施形態の構成を基本にし、図４のコア１に巻回される巻線２〜４の構成を、図７に示す巻線２ａ〜４ａの構成に変更したものである。
すなわち、巻線２ａは主巻線２ａ−１と２次巻線２ａ−２からなり、この２つの巻線はコア１の脚部１１に巻回される。また、巻線３ａは主巻線３ａ−１と２次巻線３ａ−２からなり、この２つの巻線はコア１の脚部１２に巻回される。さらに、巻線４ａは主巻線４ａ−１と２次巻線４ａ−２からなり、この２つの巻線はコア１の脚部１３に巻回される。
図８は、この第１変形例のリアクトル装置を、３相誘導電動機１００の始動器２００として使用する場合の接続例であり、巻線２ａ〜４ａの主巻線２ａ−１、３ａ−１、４ａ−１と２次巻線２ａ−２、３ａ−２、４ａ−２は、それぞれ図示のように接続される。

図８の回路では、３相誘導電動機１００を始動させるときには、始動器２００のコンタクターＳＷ４〜ＳＷ６を開いたまま、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じる。このため、始動時には、主巻線２ａ−１、３ａ−１、４ａ−１が３相誘導電動機１００の巻線に接続されて電流が流れる。
その後、３相誘導電動機１００の始動が終了すると、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じたまま、始動器２００のコンタクターＳＷ４〜ＳＷ６を閉じる。このとき、２次巻線２ａ−２に電流が流れ、主巻線２ａ−１と２次巻線２ａ−２の磁束は互いに打ち消し合うことにより、リアクタンスが消去される。このような作用は、主巻線３ａ−１と２次巻線３ａ−２との間、および主巻線４ａ−１と２次巻線４ａ−２との間でも同様に行われる。

このため、巻線２ａ〜４ａの主巻線２ａ−１、３ａ−１、４ａ−１は、３相誘導電動機１００の始動時にはリアクタンスとして機能するが、始動終了後にはリアクタンスとしての機能を失う。すなわち、１次側は等価的に短絡された状態となる。このことにより、外部短絡用のコンタクターを不要化する効果を得ることができる。高圧の場合はコンタクターは大型であるので、スペースメリットは大となる。
また、始動終了後には主巻線２ａ−１、３ａ−１、４ａ−１に電流が流れるが、鉄心中の磁束は存在しないので、鉄損による発熱の懸念はない。
以上のように、一次側についてのリアクトルの切り離しにつき無接点化が達成され、機器の寿命を損なうコンタクターサージを発生しない始動方式が得られる。

（２）第２変形例
この第２変形例は、上記の実施形態の構成を基本にし、図９に示すように、さらにコアや巻線の構成を変更したものである。
すなわち、この第２変形例は、図４に示すコア１を図９に示すコア１ａの構成に変更するとともに、このコア１ａの変更に応じて図４に示す巻線２〜４の他に、巻線２ｂ、３ｂ、４ｂを追加するようにした。
コア１ａは、図９（Ａ）に示すように、３つの脚部１０１〜１０３と、この３つの脚部１０１〜１０３の上下の両端に連結される連結部１０４、１０５と、脚部１０１と脚部１０２の中央部同士を連結する連結部１０６と、脚部１０２と脚部１０３の中央部同士を連結する連結部１０７とを備え、４つの窓１０８〜１１１を形成している。

図９（Ｂ）に示すように、脚部１０１〜１０３の下端側の部分には、巻線２〜４がそれぞれ巻回されている。脚部１０１〜１０３の上端側の部分には、巻線２ｂ〜４ｂがそれぞれ巻回されている。
巻線２ｂは主巻線２ｂ−１と２次巻線２ｂ−２からなり、この２つの巻線はコア１ａの脚部１０１に巻回される。また、巻線３ｂは主巻線３ｂ−１と２次巻線３ｂ−２からなり、この２つの巻線はコア１ａの脚部１０２に巻回される。さらに、巻線４ｂは主巻線４ｂ−１と２次巻線４ｂ−２からなり、この２つの巻線はコア１ａの脚部１０３に巻回される。

図１０は、この第２変形例のリアクトル装置を、３相誘導電動機１００の始動器２００として使用する場合の接続例であり、巻線２〜４はそれぞれ図示のように接続さている。また、巻線２ｂ〜４ｂの主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１と２次巻線２ｂ−２、３ｂ−２、４ｂ−２は、それぞれ図示のように接続される。
図１０の回路では、３相誘導電動機１００を始動させるときには、始動器２００のコンタクターＳＷ４〜ＳＷ９を開いたまま、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じる。このため、３相誘導電動機１００の始動の開始時には、巻線２〜４のそれぞれに巻線２ｂ〜４ｂの主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１が直列に接続され、この各直列回路が３相誘導電動機１００の巻線に直列に接続されて電流が流れる。

その後、コンタクターＳＷ４〜ＳＷ６を開いたまま、コンタクターＳＷ７〜ＳＷ９だけを閉じる。このとき、２次巻線２ｂ−２に電流が流れ、主巻線２ｂ−１と２次巻線２ｂ−２の磁束は互いに打ち消し合うことにより、リアクタンスが消去されて１次側が等価的に短絡された状態になる。このような作用は、主巻線３ｂ−１と２次巻線３ｂ−２との間、および主巻線４ｂ−１と２次巻線４ｂ−２との間でも同様に行われる。

このため、始動電流を制限するリアクタンスが、巻線２〜４のそれぞれに主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１が直列に接続された状態から、巻線２〜４だけの状態に変化する。
そして、始動が終了すると、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じたまま、始動器２００のコンタクターＳＷ４〜ＳＷ６を閉じる。このため、始動終了後には、コンタクターＳＷ４〜ＳＷ６により上記の各コイルの直列回路の両端が短絡され、その各コイルの直列回路には電流が流れることはない。

このように、始動時の回転数の上昇による始動電流の低下に合わせて始動電流が２段階に分けて追加されるので、機械的衝撃の少ない低いトルクで始動を開始し、その後トルクが適宜に加えられて円滑に始動される効果がある。従来のリアクトル始動器を組み合わせて同じ効果を得るには２台のリアクトル始動器が必要になるが、この変形例では１台でそれを実現している。加えて、始動終了後には、巻線２〜４とこれに直列に接続される主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１には電流が流れることはなく、鉄損および銅損による発熱の懸念はない。
以上のように、一次側についてのリアクトルの２段切り換えにつき始動途中の大電流の切り換えが無接点化され、機器の寿命を損なうコンタクターサージの発生しない始動方式が達成される。

（３）第３変形例
この第３変形例は、図９に示す第２変形例の構成を基本にし、図９に示す巻線２〜４を、図１１に示すように巻線２ｃ〜４ｃに変更したものである。
巻線２ｃは主巻線２ｃ−１と２次巻線２ｃ−２からなり、この２つの巻線はコア１ａの脚部１０１に巻回される。また、巻線３ｃは主巻線３ｃ−１と２次巻線３ｃ−２からなり、この２つの巻線はコア１ａの脚部１０２に巻回される。さらに、巻線４ｃは主巻線４ｃ−１と２次巻線４ｃ−２からなり、この２つの巻線はコア１ａの脚部１０３に巻回される。

図１２は、この第３変形例のリアクトル装置を、３相誘導電動機１００の始動器２００として使用する場合の接続例であり、巻線２ｂ〜４ｂの主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１と２次巻線２ｂ−２、３ｂ−２、４ｂ−２は、それぞれ図示のように接続される。また、巻線２ｃ〜４ｃの主巻線２ｃ−１、３ｃ−１、４ｃ−１と２次巻線２ｃ−２、３ｃ−２、４ｃ−２は、それぞれ図示のように接続される。

図１２の回路では、３相誘導電動機１００を始動させるときには、始動器２００のコンタクターＳＷ７〜ＳＷ１２を開いたまま、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じる。このため、３相誘導電動機１００の始動時には、主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１のそれぞれに、主巻線２ｃ−１、３ｃ−１、４ｃ−１が直列に接続され、この各直列回路が３相誘導電動機１００の巻線に直列に接続されて電流が流れる。

その後、コンタクターＳＷ１０〜ＳＷ１２を開いたまま、コンタクターＳＷ７〜ＳＷ９だけを閉じる。このとき、２次巻線２ｂ−２に電流が流れ、主巻線２ｂ−１と２次巻線２ｂ−２の磁束は互いに打ち消し合うことにより、リアクタンスが消去されて１次側が等価的に短絡された状態になる。このような作用は、主巻線３ｂ−１と２次巻線３ｂ−２との間、及び主巻線４ｂ−１と２次巻線４ｂ−２との間でも同様に行われる。

このため、始動電流の制限が、主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１のそれぞれに主巻線２ｃ−１、３ｃ−１、４ｃ−１が直列に接続された状態から、主巻線２ｃ−１、３ｃ−１、４ｃ−１だけの状態に変化する。
そして、始動が終了すると、コンタクターＳＷ１〜ＳＷ３を閉じたまま、コンタクターＳＷ１０〜ＳＷ１２を閉じる。このとき、２次巻線２ｃ−２に電流が流れ、主巻線２ｃ−１と２次巻線２ｃ−２の磁束は互いに打ち消し合うことにより、リアクタンスが消去されて１次側が等価的に短絡された状態になる。このような作用は、主巻線３ｃ−１と２次巻線３ｃ−２との間、および主巻線４ｃ−１と２次巻線４ｃ−２との間でも同様に行われる。

このため、主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１および主巻線２ｃ−１、３ｃ−１、４ｃ−１は、３相誘導電動機１００の始動時にはリアクタンスとして機能するが、始動終了後にはすべてのコイルは２次側を短絡されるので、コイルの１次側はすべて消磁され磁束が存在しない状態となり、等価的に短絡されてリアクタンスとしての機能を失う。
このように、始動時に回転数の上昇による始動電流の低下に合わせて始動電流が２段階に分けて追加されるので、機械的な衝撃が少ない低いトルクで始動し、途中からトルクが加えられて円滑に始動される効果がある。加えて、始動終了後には、主巻線２ｂ−１、３ｂ−１、４ｂ−１および主巻線２ｃ−１、３ｃ−１、４ｃ−１にモーターの運転電流（定格又はそれ以下の）負荷電流が流れるが、各リアクトルの２次側は短絡されており、これにより１次側は消磁され磁束が殆ど存在しないので、鉄損による発熱の懸念はない。

このことにより、外部短絡用のコンタクターを不要化する効果を得ることができる。高圧の場合はコンタクターは大型であるので、スペースメリットは大となる。
以上のように、一次側についてのリアクトルの２段切り換えにつき無接点化され、機器の寿命を損なうコンタクターサージの発生しない始動方式が達成される。

（４）第４変形例
第１変形例は、図８に示すように、巻線２ａ、３ａ、４ａのそれぞれが主巻線と２次巻線からなり、これらが図１３（Ａ）に示すような絶縁型のリアクタンス消磁回路３００を構成するようにした。
第４変形例は、第１変形例の構成を基本にし、図８の巻線２ａ、３ａ、４ａのそれぞれの主巻線と２次巻線を、図１３（Ｂ）に示すように接続して同相型のリアクタンス消磁回路４００に置き換える。この場合には、２次巻線は逆巻きとする。
このように構成すると、消磁動作時には、第１変形例と同様にリアクタンスを無誘導化してリアクトルのドロップ電圧を等価的に短絡することになるので、第１変形例と同様にサージ電圧抑制の効果およびコンタクターの小型化の効果を得ることができる。

（５）第５変形例
第２変形例は、図１０に示すように、巻線２ｂ、３ｂ、４ｂのそれぞれが主巻線と２次巻線からなり、これらが図１３（Ａ）に示すような絶縁型のリアクタンス消磁回路３００を構成するようにした。
第５変形例は、第２変形例の構成を基本にし、図１０の巻線２ｂ、３ｂ、４ｂのそれぞれの主巻線と２次巻線を、図１３（Ｂ）に示すように接続して同相型のリアクタンス消磁回路４００に置き換える。この場合には、２次巻線は逆巻きとする。
このように構成すると、消磁動作時には、第２変形例と同様にリアクタンスを無誘導化してリアクトルのドロップ電圧を等価的に短絡することになるので、第２変形例と同様にサージ電圧抑制の効果およびコンタクターの小型化の効果を得ることができる。

（６）第６変形例
第３変形例は、図１２に示すように、巻線２ｂ、３ｂ、４ｂおよび巻線２ｃ、３ｃ、４ｃのそれぞれが主巻線と２次巻線からなり、これらが図１３（Ａ）に示すような絶縁型のリアクタンス消磁回路３００を構成するようにした。
第６変形例は、第３変形例の構成を基本にし、図１２の巻線２ｂ、３ｂ、４ｂおよび巻線２ｃ、３ｃ、４ｃのそれぞれの主巻線と２次巻線を、図１３（Ｂ）に示すように接続して同相型のリアクタンス消磁回路４００に置き換える。この場合には、２次巻線は逆巻きとする。
このように構成すると、消磁動作時には、第３変形例と同様にリアクタンスを無誘導化してリアクトルのドロップ電圧を等価的に短絡することになるので、第３変形例と同様にサージ電圧抑制の効果およびコンタクターの小型化の効果を得ることができる。

１、１ａ・・・コア
２〜４、２ａ〜４ａ、２ｂ〜４ｂ、２ｃ〜４ｃ・・・巻線
５、６・・・フレーム
１１〜１３、１０１〜１０３・・・脚部
１４、１５、１０４〜１０７・・・連結部
１６、１７、１０８〜１１１・・・窓

Claims (6)

1. 誘導電動機を始動するリアクトル装置において、
   ３つの脚部と、前記３つの脚部の両端側にそれぞれ一体に接続される２つの連結部とを含み、鋼板を積層して構成した内鉄型のコアと、
   前記３つの脚部のそれぞれに巻回される３つの巻線と、を備え、
   前記コアはギャップを設けないように構成し、
   かつ、前記コア内の磁界の強さを５００〔ＡＴ／ｃｍ〕以上であって１２００〔ＡＴ／ｃｍ〕以下の範囲とし、当該範囲内になるように前記コアのサイズを定めるようにしたことを特徴とするリアクトル装置。
2. 前記コアは正面、平面、および側面から見た場合にそれぞれ外形が長方形であって、外形の高さがＨであり外形の長さがＬであり、さらに前記コアは幅がＷであって厚さがＴからなる磁路を形成し、
   かつ、前記外形の高さＨが前記外形の長さＬの１．２５倍以上であって２．５倍以下であり、前記磁路の厚さＴが前記磁路の幅Ｗの０．６倍以上であって１．４倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のリアクトル装置。
3. 前記コアは、正面中央の左右の位置に、厚さ方向に貫通し、開口部の縦の長さがａであり横の長さがｂの２つの窓をそれぞれ有し、
   かつ、前記２つの窓の開口部の縦の長さａは、当該横の長さｂの１．１倍以上であって３．４倍以下であることを特徴とする請求項２に記載のリアクトル装置。
4. 積層される前記鋼板を厚さ方向から挟み込む２つの方形枠と、
   前記２つの方形枠の上部側の端部同士をそれぞれ連結し前記鋼板を厚さ方向から締め付ける２つの第１の連結ネジと、
   前記２つの方形枠の下部側の端部同士をそれぞれ連結し前記鋼板を厚さ方向から締め付ける２つの第２の連結ネジと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載のリアクトル装置。
5. 前記コアは、前記３つの脚部および前記２つの連結部のそれぞれの横断面の面積がほぼ同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れか１項に記載のリアクトル装置。
6. 前記３つの巻線のそれぞれは、主巻線および２次巻線からなり、
   前記主巻線および前記２次巻線のそれぞれは、前記脚部に巻回されていることを特徴とする請求項１、請求項４または請求項５に記載のリアクトル装置。

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