(57)【要約】      （修正有）【課題】磁化電流を下げ、電気抵抗のロスを下げ、変換効率を増加させ、部品の体積を減少させ、温度の上昇を減少させることができる、電磁機器に適用される対称並列誘導コイルを提供する。【解決手段】磁気コア１１と、該磁気コアを囲繞する対称並列誘導コイル１０とによって構成する。対称に並列された各対の誘導コイルは、第一コイルと第二コイルを、対称且つ並列方式で、前記磁気コアの中心から両端に向かって巻き、さらに中心に向かって巻くことで対称且つ並列にさせてなる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電磁機器に適用される対称並列誘導コイルであって、
磁気コアと、前記磁気コアを囲繞するとともに対称に並列された少なくとも一対の誘導コイルと、によって構成し、
対称に並列された各対の誘導コイルは、第一コイルと第二コイルを、対称且つ並列方式で、前記磁気コアの中心から両端に向かって巻き、さらに中心に向かって巻くことで対称且つ並列させてなることを特徴とする、電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【請求項２】
前記磁気コアは、Ｕ型電磁石、ＥＩ型磁気コア或いはＣ型磁気コアであることを特徴とする、請求項１に記載の電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【請求項３】
前記第一コイルと前記第二コイルの巻く方式は互いに対称であることを特徴とする、請求項１に記載の電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【請求項４】
前記対称並列誘導コイルは電磁機器のインダクタを構成し、外界の電源を前記対称並列誘導コイルに接続して前記磁気コアを磁化させることを特徴とする、請求項１に記載の電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【請求項５】
前記対称並列誘導コイルは電磁機器の変電器を構成し、その対称並列誘導コイルは二対の対称並列誘導コイルを有し、第一対の対称並列誘導コイルは、対称且つ並列の方式で、前記磁気コア中心から両端に向かって巻かれ、第二対の対称並列誘導コイルは対称且つ並列の方式で、前記磁気コア中心から両端に向かって巻かれ、前記第一対の対称並列コイルと前記第二対の対称並列コイルは電気的に隔離されていることを特徴とする、請求項１に記載の電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【請求項６】
前記対称並列誘導コイルは、電磁機器の誘導発電機のコイルを構成することを特徴とする、請求項１に記載の電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【請求項７】
前記対称並列誘導コイルは、電磁機器の電動機のコイルを構成することを特徴とする、請求項１に記載の電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【請求項８】
電磁機器に使用される対称並列誘導コイルであって、
前記対称並列誘導コイルは、複数の誘導コイルを対称に並列させてなることを特徴とする、電磁機器に適用される対称並列誘導コイル。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は新式の誘導コイルに関し、特に各種電磁機器に適用される対称並列誘導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の誘導コイルは、単線を磁気コアの一辺から他辺まで巻いて移動させ、さらに元の辺に巻き戻し、必要な巻数が完成するまで巻線を往復させることで従来技術（単線）の誘導コイル構造を形成させている。二つの単線の誘導コイルを並列させた場合、誘導の電圧差は二つのコイル（単線）内の循環電流を形成させ、この循環電流が余分な銅損を生じさせる。
【０００３】
長きに渡り研究と改善が行われ、電磁機器は今日の型にまで発展してきており、その効率はほとんど改善の余地がない。これは、研究の重点のほとんどが、磁路の設計、構造、体積、放熱等に置かれているためである。そこで、本考案は電気回路の設計を改善することを目標に研究を行い、その結果として、本考案の革新的な対称並列誘導コイル構造を考案した。
【０００４】
現在、未来の自然保護の電力利用環境に適合させるために、インダクタ或いは変電器の磁化電流を下げ、変電器の変換効率を増加させ、モーター或いは発電機の電気エネルギーの損失と体積を減少させる必要がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本考案は、磁化電流を下げ、電気抵抗のロスを下げ、変換効率を増加させ、部品の体積を減少させ、温度の上昇を減少させることができる、電磁機器に適用される対称並列誘導コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
産業利益のニーズに符合させるため、そして上述の目的を達するために、本考案による電磁コイルは、複数の誘導コイルを対称に並列してなる。本考案による対称並列誘導コイルは、磁気コアと、少なくとも一対の対称並列コイルとを含み、少なくとも一対の対称並列コイルは、対称且つ並列方式で、前述の磁気コア中心から両端に向かって巻かれる。
【０００７】
本考案の対称並列誘導コイルは、インダクタ、変電器、モーター（電動機）、或いは発電機に適用することができる。対称並列誘導コイルは、一般の電磁機器に適用し、その特徴は、電磁要素（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の拘束（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ）を減少させ、設計に更に大きな自由度（ｆｒｅｅｄｏｍ  ｉｎ  ｄｅｓｉｇｎ）を与えることができる、という点である。
【０００８】
Ａ、［巻線法の記述］
図１に示すように、インダクタは、磁気コア１１（Ｕ型電磁石）と、磁気コア１１の柱を囲繞する一対の線とを含む。その内、コイル１２と１３は相互に対称であり、巻数は同じである。二つのコイル１２と１３の線端１４と１６、及び線端１５と１７はそれぞれ連結され、電源が線端１６と１７に接続されて鉄心を磁化させる。
【０００９】
Ｂ、［理論基礎］
上述の構成によると、二つのコイル１２、１３は回路上に並列されるため、同等線電気抵抗は各コイル電気抵抗の半分になり、標準コイルの電気抵抗と比較するとわずか四分の一である。この現象は、コイルの設計者に大きな自由度を与える。細い銅線を選んでコイルの巻数を増やすことができ、磁化インダクタンスを増加させて磁化電流を少なくすることができ、銅線電気抵抗ロスも減少させることができる。さらに、電力変換効率も増やし、インダクタの体積も減少させられる。
【考案の効果】
【００１０】
上述の巻線構造によって形成する対称並列誘導コイルは、インダクタ、変電器、モーター（電動機）、或いは発電機に適用することができる。その利点は、磁化電流を下げ、電気抵抗のロスを下げ、変換効率を増加させ、部品の体積を減少させ、温度の上昇を減少させることができる等である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の電磁機器に適用される対称並列誘導コイルの対称並列インダクタの構造を示した説明図である。
【図２】本考案の電磁機器に適用される対称並列誘導コイルの対称並列インダクタの構造を示した斜視図である。
【図３】本考案の電磁機器に適用される対称並列誘導コイルの対称並列誘導電動機の構造を示した説明図である。
【図４】従来の変電器の構造を示した説明図である。
【図５】本考案の電磁機器に適用される対称並列誘導コイルの対称並列変電器の構造を示した説明図である。
【図６】本考案の電磁機器に適用される対称並列誘導コイルの対称並列変電器の構造を示した斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本考案は、新式の対称並列誘導コイルを提出する。本考案を明確に理解するために、以下に、詳細な手順とその組合せの説明を行う。当然のことながら、本考案の施行は、機械エンジニアの技術者が熟知している特殊な細部に限定されるものではない。また、本考案に不要な制限が生じるのを避けるために、周知の組み合わせ或いは手順は細かく記載しないものとする。本考案の実施例を、以下に詳細に説明するが、これらの詳細な記述以外に、本考案はその他の実施例においても幅広く施行することができ、それをもって本考案の範囲は制限を受けるものではなく、本考案の範囲は実用新案登録請求の範囲に依るものとする。
【００１３】
上述の巻線法、理論基礎の記述に基づいて、本考案者は以下の実施例を提出する。
【００１４】
１、対称並列インダクタ
図１と図２に示すように、この対称並列インダクタ１０は、磁気コア１１（Ｕ型電磁石、或いはその他の電磁材料）と、一対のコイル１２、１３とによって構成する。コイル１２とコイル１３は、相互に対称で並列しており、その巻数は同じであり、大きさも同じである。二つのコイル１２、１３の端点１４と１６は相互に接続され、端点１５と１７も相互に接続され、電源を線端１６と１７に接続することによって鉄心１１を磁化する。
【００１５】
この二つのコイル１２、１３は対称且つ並列であり、その総合抵抗値は各コイル抵抗値の半分であり、従来のインダクタコイルの電気抵抗と比較すると、四分の一しかない。従って、指定されたインダクタンス量に対して、対称並列インダクタ１０は、より細い銅線を使用してコイルを巻くことができ、その結果としてインダクタ１０の体積は減る。より多くのインダクタンス量が必要な場合、体積を変えずに保持したまま、コイルの巻数を増やすことができる。
【００１６】
インダクタ１０は、電波フィルター、蛍光灯の安定器等、幅広く適用することができる。対称並列インダクタは、将来の電気器具の体積の縮小（ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ）に大きな貢献をすることになるだろう。
【００１７】
２、対称並列変電器（変圧器）
Ａ、従来の変電器（標準変電器）
図４に示すのは、従来の変電器１８であり、それは、線軸１９と、磁化可能な鉄心２０と、鉄心２０を囲繞する第一コイル２１と、第二コイル２２とによって構成する。通常、第一コイル２１は鉄心２０を囲繞するとともに、複数層の線を備えている。また、第二コイル２２は、第一コイル２１の上面を囲繞する。第一コイル２１の線端２３と２４は入力電源に接続され、第二コイル２２は負荷供給電力に接続される。なお、第一コイル２１と第二コイル２２の巻数比によって入力出力電圧比は決定される。
【００１８】
Ｂ、対称並列変圧器
図５と図６には、上述の従来の変電器と似た構造である対称並列変電器２７を示しており、その第一コイル２８は、対称に並列された一対の第一コイル２９と３０を鉄心２０に囲繞してなり、第二コイル３１は、対称に並列された一対の第二コイル３２と３３を鉄心２０に囲繞してなる。第一と第二コイルの中間には絶縁体を設けて隔離されている（図示せず）。電源は線端３６と３７に接続され第一コイル２８に進入し、出力負荷は、第二コイル３１の線端４０と４１から送り出される。
【００１９】
Ｃ、対称並列誘導モーター（電動機）
図３に示すように、対称並列誘導電動機４３は、回転軸４４を有し、電磁石によって押し動かされる。この電磁石は、鉄心４５と、対称に並列されたコイル１２、１３とを含む。この誘導電動機と、従来の誘導電動機の唯一の違いは、コイルの巻き方である。
【００２０】
この対称並列誘導電動機の押し動かす力は、従来の誘導電動機に比べて大きく、加速も速く、効率も高い。
【００２１】
Ｄ、対称並列誘導発電機
引き続き図３を参照する。対称並列誘導発電機４３は回転軸４４を備え、電磁石によって押し動かすされる。この電磁石は、鉄心４５と、対称に並列されたコイル１２、１３とを含む。この誘導発電機と従来の誘導発電機の唯一の違いは、コイルの巻き方である。回転軸４４が回転すると、対称に並列されたコイル１２と１３の線端１７から電力が提供される。
【００２２】
この対称並列誘導発電機の発電効率は、従来の誘導発電機より大きく、効率も高い。
【００２３】
上述の説明の基づき、以下に、三つの実施例を挙げながら、本考案の傑出した効果を説明する。
【００２４】
［例一］  ３ボルト降圧器
表１のデータを同時に参照する。３ボルトの標準降圧器の第一コイルの内部の電気抵抗は１２５オームであり、第二コイルの電気抵抗は０．２オームであり、これらの抵抗値の規格に依ると、対称並列変電器は以下のように設計することができる。
（ａ）細い磁気線（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｗｉｒｅ）を選定し、その単位電気抵抗は、およそ標準変圧器第一コイル磁気線の４倍である。
（ｂ）対称並列巻線法に従って巻いた対称の二つの第一コイルは、それぞれ電気抵抗２５０オームを有する。
（ｃ）（ａ）のように、細い磁気線を選定し、対称に巻いた二つの第二コイルは、それぞれ０．４オームの抵抗値を有する。
【００２５】
このように構成された対称並列変圧器は、その出力電圧がおよそ５．８ボルトであり、必要な電圧をはるかに超えている。従って、もし、第二コイルの巻数を減少させても、必要な電圧を得ることができる。明らかなのは、このような状況だと、対称並列変圧器のコイルの体積はさらに減少する。電気回路の消耗も、それに従って減少し、電力効率も増加する。
【００２６】
この［例一］の実際の設計は以下の通りである。
（１）第一コイルは、４０号磁気線を採用する。
（２）第二コイルは、２２号磁気線を採用する。
（３）内部電気抵抗はそれぞれ２５０オームである。
（４）第二対称並列コイルは、それぞれ６５巻きであり、５層に分かれ、各層とも１３巻きであり。内部電気抵抗はそれぞれ０．４オームである。
【００２７】
［例二］  １２０−−−３ボルト標準降圧器と対称並列降圧器の比較  
表１と表２を同時に参照する。表１と表２は初歩変圧器テスト表のデータである。
（１）同じ負荷の下では、（３−６ボルト電球）、標準変圧器の入力電流は０．１９アンペアであり、対称並列変圧器の入力電流は０．０６９アンペアであり、効率はそれぞれ６．４％と２８．７％であり（表２ａを参照）、その結果、器体の温度は、それぞれ約華氏１４５度と華氏１０９度である（表１ｃを参照）。
（２）標準変圧器の無負荷電力ロスが５．７ワットの時、対称並列変圧器の無負荷電力ロスはわずか１．１３ワットである（表２ａを参照）。
（３）標準変圧器の第一インダクタンスはわずか１．５ヘンリーであり、対称並列変圧器の第一インダクタンスは５．１７ヘンリーある（表２ｂを参照）。
（４）対称並列変圧器は、一般の電力効率に関し、標準の変圧器の効率をはるかに超えている（表２ａを参照）。
【００２８】
［例三］  １２０−１２ボルト四角Ｄ変圧器と対称並列変圧器の比較
表３のデータを同時に参照する。
（１）対称並列変圧器の磁化電流は１８．８ｍＡであり、四角Ｄの磁化電流は１５０ｍＡである。
（２）対称並列変圧器の無負荷第一パワーは９９４ｍＷであり、四角Ｄの無負荷第一パワーは４．５５Ｗである。
（３）対称並列変圧器の効率は８８−８５％であり、四角Ｄの効率は７７−８５％である。
【００２９】
上面の三つの実施例から、対称並列変電機は優れた電力効率をもち、器体の体積を小さくすることができ、放熱設を縮小できることが分かる。これは、送電工業にとって潜在的な応用価値がある。
【００３０】
以下に、上述の［例一］から［例三］に対応する三つの図を提供する。表１から表３内の各データの測量は、Ｖｏｌｔｅｃｈｔｍによって行う。
【００３１】
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【００３２】
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【００３３】
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【００３４】
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【００３５】
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【００３６】
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【００３７】
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【００３８】
表３における各データの測量における、四角Ｄ変電器の３．３オーム負荷テストは、ＡＴ３６００が５０ワットの電力しか提供できないため、行うことができなかった。
【００３９】
本考案が提出する対称並列コイル巻線法は、電磁工業界に電力効率を向上させるツールを提供する。それに附帯する利点として、機器の体積や重量を減少させることができる点や、放熱設備を縮小させることができる点などがあげられる。
【符号の説明】
【００４０】
１０    対称並列誘導コイル
１１    磁気コア
１２    コイル
１３    コイル
１４    線端
１５    線端
１６    線端
１７    線端
１８    従来の変電器
１９    線軸
２０    鉄心
２１    第一コイル
２２    第二コイル
２３    線端
２４    線端
２５    線端
２６    線端
２７    対称並列変電器
２８    第一コイル
２９    第一コイル
３０    第一コイル
３１    第二コイル
３２    第二コイル
３３    第二コイル
３４    線端
３５    線端
３６    線端
３７    線端
３８    線端
３９    線端
４０    線端
４１    線端
４２    線軸
４３    対称並列誘導電動機、或いは対称並列誘導発電機
４４    回転軸
４５    鉄心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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