УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВКИ ИНДУКТИВНОСТИ
INDUCTANCE CONTROL DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству регулировки индуктивности и является подходящим при использовании, в частности для регулировки индуктивности электрической цепи.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Потребности в сокращении выбросов парниковых газов, таких как углекислый газ, для предотвращения глобального потепления до сих пор высоки. Например, в области производства стали была достигнута работа устройства индукционного нагрева, предназначенного для выполнения упрочнения, на высоких частотах с высокой эффективностью. Кроме того, в последнее время увеличивается внедрение устройств индукционного нагрева в качестве альтернативы печам с газовым обогревом, эффективность нагревания в которых является невысокой. Кроме того, в автомобильной промышленности ведется разработка методов подачи электропитания электромобилей бесконтактным образом.
[0003] Эти методы представляют собой технологию, в которой конденсатор (электростатическую емкость C) и нагрузочную катушку (индуктивность L) соединяют последовательно или параллельно с генератором высокой частоты для создания резонанса напряжений или резонанса токов. Этими методами возможно бесконтактным образом нагревать объект с помощью магнитных потоков, создаваемых при прохождении резонансного тока через нагрузочную катушку. Кроме того, этими методами возможно бесконтактным образом подавать питание, используя явление электромагнитной индукции, с помощью магнитных потоков, создаваемых при прохождении резонансного тока через нагрузочную катушку. Между тем резонансный ток означает такой ток, частота которого является резонансной частотой.
[0004] В случае такого использования явления резонанса, в генераторе высокой частоты определяются конденсатор (электростатическая емкость C) и нагревательная обмотка (индуктивность L), и тем самым однозначно определяется частота (резонансная частота). Следовательно, когда фактическая частота отклоняется от целевой частоты при пуске такого устройства, необходимо регулировать реактивное сопротивление. В качестве средства для этого до настоящего времени использовалось средство, которое регулирует электростатическую емкость C цепи, чтобы получить целевую частоту.
[0005] Конкретно, рассматривался способ, в котором заранее подготовленный конденсатор для точной регулировки подсоединяется к или отсоединяется от цепи, включающей в себя конденсатор и нагрузочную катушку, чтобы тем самым регулировать электростатическую емкость C такой цепи. Однако этот способ дополнительно требует установки конденсатора для точной регулировки. Следовательно, устройство становится дорогим. Кроме того, в случае переключения частоты во время работы необходимо отключить источник питания, автоматически удаленно переключить подающие питание выводы конденсатора для точной регулировки, снова включить источник питания и продолжить работу. В этом случае требуется контактный переключатель, позволяющий проводить удаленную манипуляцию. Следовательно, устройство становится дорогим. Кроме того, технически довольно сложно непрерывно изменять электростатическую емкость C цепи, находящейся под большим током.
[0006] Поэтому рассматривается регулирование индуктивности L цепи. В качестве методов регулирования индуктивности L цепи известны методы, описанные в перечисленных ниже патентных документах 1-3.
[0007] В патентном документе 1 раскрыт способ регулирования индуктивности L путем перемещения магнитного сердечника в соленоидной катушке в качестве метода, относящегося к индукционному нагреву. В методе, конкретно описанном в патентном документе 1, индуктивность L регулируют путем перемещения магнитного сердечника с высокой относительной магнитной проницаемостью в соленоидной катушке, тем самым изменяя коэффициент заполнения соленоидной катушки магнитным сердечником.
[0008] В патентном документе 2 в качестве метода, относящегося к бесконтактной подаче электропитания, раскрыт способ регулирования индуктивности L путем расширения и сжатия соленоидной катушки без использования магнитного сердечника.
[0009] В патентном документе 3 раскрыт способ регулирования индуктивности L путем изменения относительных положений двух катушек в качестве метода, относящегося к высокочастотной электронной цепи, используемой на подложке. Конкретнее, в методе, описанном в патентном документе 3, используются две катушки, имеющие одинаковую форму. Зазор между двумя катушками изменяют, или же две катушки поворачивают вокруг концов катушек, выполненных как вал, или открывают/закрывают, и тем самым изменяют угол поворота или угол открытия/закрытия двух катушек.
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0010] Патентный документ 1: Японская выложенная патентная публикация № 2004-30965
Патентный документ 2: Японская выложенная патентная публикация № 2016-9790
Патентный документ 3: Японская выложенная патентная публикация № 58-147107
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0011] Однако в методе, описанном в патентном документе 1, магнитный сердечник вставляется в соленоидную катушку. Следовательно, когда соленоидную катушку подается больший ток, создаваемые соленоидной катушкой магнитные потоки концентрируются на магнитном сердечнике. Таким образом, в методе, описанном в патентном документе 1, увеличиваются потери из-за магнитного сердечника (потери в сердечнике или гистерезисные потери). Кроме того, в методе, описанном в патентном документе 1, соленоидная катушка индуктивно нагревается магнитными потоками, концентрирующимися на концах магнитного сердечника. Соответственно, в методе, описанном в патентном документе 1, трудно улучшить эффективность нагрева.
[0012] Кроме того, в методе, описанном в патентном документе 2, индуктивность L регулируется путем расширения и сжатия соленоидной катушки. Следовательно, необходимо увеличивать величину растяжения и сжатия соленоидной катушки в соответствии с коэффициентом увеличения индуктивности L. Таким образом, в методе, описанном в патентном документе 2, все устройство увеличивается. Кроме того, в методе, описанном в патентном документе 2, несущая конструкция, которая поддерживает деформацию катушки, становится весьма сложной. Между тем коэффициент увеличения индуктивности L является значением, получаемым делением максимального значения индуктивности L на минимальное значение индуктивности L.
[0013] Кроме того, поскольку метод, описанный в патентном документе 3, является методом, относящимся к высокочастотной электронной цепи, используемой на подложке, становится трудно подавать большой ток на высокочастотную электронную цепь. Кроме того, даже если реализовано состояние, в котором обеспечивается возможность подачи большого тока на высокочастотную электронную цепь, в методе, описанном в патентном документе 3, концы катушек служат в качестве вала, а изменяют угол поворота или угол открытия/закрытия. Когда подается большой ток, от нескольких сотен до нескольких тысяч ампер, как в случае выполнения индукционного нагрева, между двумя катушками возникают чрезмерные силы отталкивания и притяжения. В методе, описанном в патентном документе 3, благодаря конструкции, в которой концы катушек служат в качестве вала, возникают вышеупомянутые силы отталкивания и притяжения, которые не позволяют легко и точно регулировать индуктивность L. Кроме того, в методе, описанном в патентном документе 3, есть вероятность разрушения устройства регулировки индуктивности из-за возникновения вышеупомянутых сил отталкивания и притяжения. Таким образом в методе, описанном в патентном документе 3, необходимо использовать специальную конструкцию для подачи большого тока. Кроме того, в методе, описанном в патентном документе 3, изменение индуктивности L пропорционально зазору или логарифму угла. Следовательно, в методе, описанном в патентном документе 3, соотношение между зазором или углом поворота двух катушек и индуктивностью L в значительной степени отклоняется от линейной зависимости. Поэтому в методе, описанном в патентном документе 3, трудно управлять частотой с высокой точностью.
[0014] Настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных проблем, и его задача состоит в том, чтобы позволить точно регулировать индуктивность электрической цепи при простой и компактной конструкции.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0015] Устройство регулировки индуктивности по настоящему изобретению представляет собой устройство регулировки индуктивности, которое регулирует индуктивность электрической цепи, включающее в себя: первую катушку, имеющую первую кольцеобразную часть, вторую кольцеобразную часть и первую соединительную часть; и вторую катушку, имеющую третью кольцеобразную часть, четвертую кольцеобразную часть и вторую соединительную часть, причем первая кольцеобразная часть, вторая кольцеобразная часть, третья кольцеобразная часть и четвертая кольцеобразная часть каждая являются частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область, первая соединительная часть является частью, которая взаимно соединяет один конец первой кольцеобразной части и один конец второй кольцеобразной части, вторая соединительная часть является частью, которая взаимно соединяет один конец третьей кольцеобразной части и один конец четвертой кольцеобразной части, первая катушка и вторая катушка соединены последовательно или параллельно, первая кольцеобразная часть и вторая кольцеобразная часть находятся на одной и той же плоскости, третья кольцеобразная часть и четвертая кольцеобразная часть находятся на одной и той же плоскости, комплект первой кольцеобразной части и второй кольцеобразной части и комплект третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части расположены в параллельном состоянии с предусмотренным между ними промежутком, по меньшей мере одна из первой катушки и второй катушки вращается вокруг вала первой катушки и второй катушки в качестве вала вращения, этот вал является валом, проходящим через среднее положение между центром первой кольцеобразной части и центром второй кольцеобразной части и среднее положение между центром третьей кольцеобразной части и центром четвертой кольцеобразной части, первая кольцеобразная часть и вторая кольцеобразная часть выполнены так, чтобы сохранять состояние, в котором по меньшей мере одна из первой катушки и второй катушки смещена на угол 180° в направлении вращения, и третья кольцеобразная часть и четвертая кольцеобразная часть выполнены так, чтобы сохранять состояние, в котором по меньшей мере одна из первой катушки и второй катушки смещена на угол 180° в направлении вращения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0016] [Фиг. 1A] Фиг. 1A представляет собой вид, иллюстрирующий первый пример конструкции устройства регулировки индуктивности.
[Фиг. 1B] Фиг. 1B - вид, иллюстрирующий один пример внешнего вида поверхности, на которой расположены клеммы питания устройства регулировки индуктивности, показанного на Фиг. 1A.
[Фиг. 2A] Фиг. 2A - вид, иллюстрирующий первый пример первой катушки и первого несущего элемента.
[Фиг. 2B] Фиг. 2B - вид, иллюстрирующий первый пример второй катушки и второго несущего элемента.
[Фиг. 3A] Фиг. 3A - вид, иллюстрирующий первую катушку в определенном состоянии и первую катушку в состоянии поворота на 180° вокруг центрального вала в качестве оси вращения из этого определенного состояния перекрывающимся образом.
[Фиг. 3B] Фиг. 3B - вид, иллюстрирующий вторую катушку в определенном состоянии и вторую катушку в состоянии поворота на 180° вокруг центрального вала в качестве оси вращения из этого определенного состояния перекрывающимся образом.
[Фиг. 4] Фиг. 4 - вид, иллюстрирующий один пример взаимного относительного расположения первой катушки и второй катушки.
[Фиг. 5A] Фиг. 5A - вид, иллюстрирующий первый пример направлений магнитных потоков, создаваемых в первой катушке и второй катушке, вместе с обозначениями цепи первой катушки и второй катушки.
[Фиг. 5B] Фиг. 5B - вид, иллюстрирующий второй пример направлений магнитных потоков, создаваемых в первой катушке и второй катушке, вместе с обозначениями цепи первой катушки и второй катушки.
[Фиг. 6A] Фиг. 6A - вид, иллюстрирующий первый пример магнитных потоков, создаваемых в первой катушке и второй катушке, вместе с состоянием расположения первой катушки и второй катушки в устройстве регулировки индуктивности.
[Фиг. 6B] Фиг. 6B - вид, иллюстрирующий второй пример магнитных потоков, создаваемых в первой катушке и второй катушке, вместе с состоянием расположения первой катушки и второй катушки в устройстве регулировки индуктивности.
[Фиг. 7A] Фиг. 7A - график, иллюстрирующий один пример соотношения между индуктивностью и углом поворота в устройстве регулировки индуктивности в этом варианте осуществления.
[Фиг. 7B] Фиг. 7B - график, иллюстрирующий один пример соотношения между индуктивностью и углом поворота в методе, описанном в патентном документе 3.
[Фиг. 8A] Фиг. 8A - вид, иллюстрирующий первый модифицированный пример первой катушки и первого несущего элемента.
[Фиг. 8B] Фиг. 8B - вид, иллюстрирующий первый модифицированный пример второй катушки и второго несущего элемента.
[Фиг. 9A] Фиг. 9A - вид, иллюстрирующий второй модифицированный пример первой катушки и первого несущего элемента.
[Фиг. 9B] Фиг. 9B - вид, иллюстрирующий второй модифицированный пример второй катушки и второго несущего элемента.
[Фиг. 10] Фиг. 10 - вид, иллюстрирующий модифицированный пример конструкции устройства регулировки индуктивности.
[Фиг. 11] Фиг. 11 - вид, иллюстрирующий второй пример конструкции устройства регулировки индуктивности.
[Фиг. 12A] Фиг. 12A - вид, иллюстрирующий второй пример первой катушки и первого несущего элемента.
[Фиг. 12B] Фиг. 12B - вид, иллюстрирующий второй пример второй катушки и второго несущего элемента.
[Фиг. 13] Фиг. 13 - вид, иллюстрирующий третий пример конструкции устройства регулировки индуктивности.
[Фиг. 14A] Фиг. 14A - вид, иллюстрирующий третий пример первой катушки и первого несущего элемента.
[Фиг. 14B] Фиг. 14B - вид, иллюстрирующий третий пример второй катушки и второго несущего элемента.
[Фиг. 15A] Фиг. 15A - вид, иллюстрирующий четвертый пример конструкции устройства регулировки индуктивности.
[Фиг. 15B] Фиг. 15B - вид, иллюстрирующий один пример внешнего вида поверхности, на которой расположены клеммы питания устройства регулировки индуктивности, показанного на Фиг. 15A.
[Фиг. 16A] Фиг. 16A - вид, иллюстрирующий первый пример способа соединения первой катушки, второй катушки, первой катушки и второй катушки.
[Фиг. 16B] Фиг. 16B - вид, иллюстрирующий второй пример способа соединения первой катушки, второй катушки, первой катушки и второй катушки.
[Фиг. 16C] Фиг. 16C - вид, иллюстрирующий третий пример способа соединения первой катушки, второй катушки, первой катушки и второй катушки.
[Фиг. 16D] Фиг. 16D - вид, иллюстрирующий четвертый пример способа соединения первой катушки, второй катушки, первой катушки и второй катушки.
[Фиг. 17A] Фиг. 17A - вид, иллюстрирующий пятый пример первой катушки и первого несущего элемента.
[Фиг. 17B] Фиг. 17B - вид, иллюстрирующий пятый пример второй катушки и второго несущего элемента.
[Фиг. 18] Фиг. 18 - вид, иллюстрирующий один пример конструкции для переключения соединения между первой катушкой и второй катушкой.
[Фиг. 19A] Фиг. 19A - вид, иллюстрирующий первый пример электрической цепи, в которой применено устройство регулировки индуктивности.
[Фиг. 19B] Фиг. 19B - вид, иллюстрирующий второй пример электрической цепи, в которой применено устройство регулировки индуктивности.
[Фиг. 19C] Фиг. 19C - вид, иллюстрирующий третий пример электрической цепи, в которой применено устройство регулировки индуктивности.
[Фиг. 19D] Фиг. 19D - вид, иллюстрирующий четвертый пример электрической цепи, в которой применено устройство регулировки индуктивности.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0017] Далее будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
(Первый вариант осуществления)
Сначала будет описан первый вариант осуществления.
<Конструкция устройства регулировки индуктивности>
Фиг. 1A и Фиг. 1B иллюстрируют примеры конструкции устройства регулировки индуктивности в этом варианте осуществления. Между тем, координаты X, Y и Z на каждом чертеже указывают соотношение направлений. Значок • внутри ○ указывает направление от дальней стороны листа к ближней стороне. Значок × внутри ο указывает направление от ближней стороны листа к дальней стороне.
[0018] Фиг. 1A - вид, иллюстрирующий один пример конструкции устройства регулировки индуктивности в этом варианте осуществления. Фиг. 1B - вид, иллюстрирующий один пример внешнего вида поверхности, на которой расположены клеммы 7a-7d питания устройства регулировки индуктивности, показанного на Фиг. 1A.
[0019] Устройство регулировки индуктивности включает в себя: первую катушку 1, первый несущий элемент 2, вторую катушку 3, второй несущий элемент 4, центральный вал 5, блок 6 привода, клеммы 7a-7d питания, подающие воду патрубки 8a-8d и корпус 9. На Фиг. 1A внутренность корпуса 9 проиллюстрирована с перспективой. Между тем устройство регулировки индуктивности в этом варианте осуществления не имеет сердечника для регулировки индуктивности.
[0020] Фиг. 2A - вид, иллюстрирующий один пример первой катушки 1 и первого несущего элемента 2. Фиг. 2B - вид, иллюстрирующий один пример второй катушки 3 и второго несущего элемента 4. Фиг. 3A - вид, иллюстрирующий первую катушку 1 в определенном состоянии и первую катушку 1 в состоянии поворота на 180° вокруг центрального вала 5 в качестве оси вращения из этого определенного состояния перекрывающимся образом. На Фиг. 3A для удобства иллюстрации одна из этих двух первых катушек 1 проиллюстрирована сплошной линией, а другая из них - пунктирной линией. Фиг. 3B - вид, иллюстрирующий вторую катушку 3 в определенном состоянии и вторую катушку 3 в состоянии поворота на 180° вокруг центрального вала 5 в качестве оси вращения из этого определенного состояния перекрывающимся образом. На Фиг. 3B, аналогично Фиг. 3A, для удобства иллюстрации одна из этих двух вторых катушек 3 проиллюстрирована сплошной линией, а другая из них - пунктирной линией. Между тем, вторая катушка 3 не поворачивается, как будет описано позже, но на Фиг. 3B вторая катушка 3 предполагается поворачивающейся.
[0021] Фиг. 2A и Фиг. 3A представляют собой виды, на которых видна поверхность первого несущего элемента 2, обращенная ко второму несущему элементу 4, если смотреть вдоль оси Z на Фиг. 1A. Фиг. 2B и Фиг. 3B представляют собой виды, на которых видна поверхность второго несущего элемента 4, обращенная к первому несущему элементу 2, если смотреть вдоль оси Z на Фиг. 1A. Между тем на Фиг. 2A и Фиг. 2B стрелки, показанные в первой катушке 1 и второй катушке 3, являются направлениями переменных токов в один и тот же момент времени. Направления переменных токов, текущих через первую катушку 1 и вторую катушку 3, будут описаны позже со ссылкой на Фиг. 4.
[0022] Сначала будут объяснены первая катушка 1 и первый несущий элемент 2. Первый несущий элемент 2 является элементом для поддержки первой катушки 1. Первая катушка 1 присоединена к первому несущему элементу 2, будучи закрепленной на первом несущем элементе 2. Как проиллюстрировано на Фиг. 2A, в первом несущем элементе 2 выполнены отверстия 2a, 2b, предназначенные для присоединения первой катушки 1.
[0023] Как проиллюстрировано на Фиг. 2A, плоская форма первого несущего элемента 2 является круглой. Первый несущий элемент 2 выполнен из изолирующего и немагнитного материала, который обладает прочностью, обеспечивающей возможность поддержания первой катушки 1 с предотвращением изменения положения первой катушки 1 в направлении по оси Z. Первый несущий элемент 2 выполнен с использованием, например, термореактивной смолы.
[0024] Как проиллюстрировано на Фиг. 2A, в центре первого несущего элемента 2 выполнено отверстие 2c, предназначенное для присоединения первого несущего элемента 2 к центральному валу 5. Центральный вал 5 пропущен через отверстие 2c, и тем самым первый несущий элемент 2 присоединяется (крепится) к центральному валу 5 так, чтобы быть соосным с центральным валом 5, и поворачивается при вращении центрального вала 5. Первая катушка 1 поддерживается первым несущим элементом 2. Таким образом, первая катушка 1 является закрепленной на первом несущем элементе 2. Поэтому первая катушка 1 поворачивается при вращении первого несущего элемента 2. Как упомянуто выше, первая катушка 1 расположена так, чтобы ее ось вращения была соосна с центральным валом 5.
[0025] На Фиг. 2A первая катушка 1 имеет первую кольцеобразную часть 1a, вторую кольцеобразную часть 1b, первую соединительную часть 1c, первую выводную часть 1d и вторую выводную часть 1e. Первая кольцеобразная часть 1a, вторая кольцеобразная часть 1b, первая соединительная часть 1c, первая выводная часть 1d и вторая выводная часть 1e объединены.
[0026] В этом варианте осуществления число витков первой катушки 1 равно одному [витку]. Кроме того, в этом варианте осуществления в качестве примера будет объяснен случай, в котором первой кольцеобразной частью 1a, второй кольцеобразной частью 1b и первой соединительной частью 1c образована фигура в виде арабской цифры 8. Между тем на Фиг. 3A для удобства иллюстрации первая выводная часть 1d и вторая выводная часть 1e опущены. Кроме того, на Фиг. 3A добавлена ссылочная позиция к каждой из первых катушек 1, проиллюстрированных перекрывающимся образом.
[0027] Первая кольцеобразная часть 1a является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Вторая кольцеобразная часть 1b также является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Первая кольцеобразная часть 1a и вторая кольцеобразная часть 1b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y). Первая соединительная часть 1c является частью, которая взаимно соединяет первый конец 1f первой кольцеобразной части 1a и первый конец 1g второй кольцеобразной части 1b, и является некольцеобразной частью.
[0028] Первая выводная часть 1d соединена со вторым концом 1h первой кольцеобразной части 1a. Второй конец 1h первой кольцеобразной части 1a помещен в отверстии 2b. Вторая выводная часть 1e соединена со вторым концом 1i второй кольцеобразной части 1b. Второй конец 1i второй кольцеобразной части 1b помещен в отверстии 2a.
[0029] Первая выводная часть 1d и вторая выводная часть 1e каждая становятся выводным проводом для соединения первой катушки 1 с внешней частью. На Фиг. 2A первая выводная часть 1d и вторая выводная часть 1e показаны пунктиром, чтобы тем самым указать, что первая выводная часть 1d и вторая выводная часть 1e находятся на поверхности, противоположной поверхности первого несущего элемента 2, проиллюстрированного на Фиг. 2A.
[0030] На Фиг. 3A первая катушка 1 переведена из состояния, показанного сплошной линией, в состояние, показанное пунктирной линией, путем поворачивания вокруг центрального вала 5 в качестве оси поворота на 180°. Центральный вал 5 расположен в отверстии 2c. Таким образом, центральный вал 5 располагается в положении, включающем среднее положение между центром 1k первой кольцеобразной части 1a и центром 1j второй кольцеобразной части 1b. Первая кольцеобразная часть 1a и вторая кольцеобразная часть 1b размещены с противоположных друг другу сторон от отверстия 2c (центрального вала 5). То есть первая кольцеобразная часть 1a и вторая кольцеобразная часть 1b выполнены так, чтобы сохранять состояние, в котором первая катушка 1 смещена на угол 180° в направлении ее вращения. Этот угол является углом, образуемым между виртуальной прямой линией, взаимно соединяющей центр отверстия 2c (центр центрального вала 5) и центр 1k первой кольцеобразной части 1a по кратчайшему расстоянию, и виртуальной прямой линией, взаимно соединяющей центр отверстия 2c (центр центрального вала 5) и центр 1j второй кольцеобразной части 1b по кратчайшему расстоянию. Между тем на Фиг. 3A центр 1k первой кольцеобразной части 1a и центр 1j второй кольцеобразной части 1b являются проиллюстрированными виртуально точками, а не существующими точками.
[0031] Наиболее предпочтительно, чтобы первая кольцеобразная часть 1a, вторая кольцеобразная часть 1b, третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b были полностью одинаковыми по форме и размеру. Однако, как проиллюстрировано на Фиг. 2A и Фиг. 2B, иногда невозможно сделать первую кольцеобразную часть 1a, вторую кольцеобразную часть 1b, третью кольцеобразную часть 3a и четвертую кольцеобразную часть 3b полностью одинаковыми по форме и размеру.
[0032] Если только состояние магнитных потоков, проникающих через внутренность каждой из первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b, третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной часть 3b, не сильно отличается от их состояния в том случае, когда первая кольцеобразная часть 1a, вторая кольцеобразная часть 1b, третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b являются полностью одинаковыми по форме и размеру, при подаче переменного тока на первую катушку 1 и вторую катушку 3, первая кольцеобразная часть 1a, вторая кольцеобразная часть 1b, третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b не должны быть полностью одинаковыми по форме и размеру.
[0033] Авторы настоящего изобретения изменяли у различных устройств регулировки индуктивности, включая устройства регулировки индуктивности в вариантах осуществления с первого по пятый, размеры первой катушки и второй катушки, зазор (промежуток в направлении по оси Z) между первой катушкой и второй катушкой, формы первой катушки и второй катушки и т.д., затем измеряя коэффициент увеличения β. Однако первая кольцеобразная часть, вторая кольцеобразная часть, третья кольцеобразная часть и четвертая кольцеобразная часть всегда были заданы полностью одинаковыми по форме и размеру. В результате коэффициент увеличения β составил в диапазоне от примерно 2,3 до 5,6. Коэффициент связи k, соответствующий этому диапазону, составляет в диапазоне от примерно 0,4 до 0,7. Между тем, коэффициент связи k выражается Уравнением (2), которое будет описано позже. Таким образом, в качестве значения стандартного коэффициента связи ks между первой катушкой и второй катушкой используется среднее значение в этом диапазоне (= 0,55 (= (0,4+0,7)÷2)). Этот стандартный коэффициент связи ks становится представительным значением коэффициента связи в том случае, когда первая кольцеобразная часть, вторая кольцеобразная часть, третья кольцеобразная часть и четвертая кольцеобразная часть являются полностью одинаковыми по форме и размеру.
[0034] Здесь минимальное значение βmin коэффициента увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, предполагается равным 2,0. Коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, выражается Уравнением (4), которое будет описано позже. Когда минимальное значение βmin коэффициента увеличения β (= 2,0) подставляется в Уравнение (4), минимальное значение kmin коэффициента связи между первой катушкой и второй катушкой становится равным примерно 0,33. Когда минимальное значение kmin коэффициента связи (= 0,33) делится на стандартный коэффициент связи ks (= 0,55), получается значение 0,6 (= 0,33/0,55). То есть, 0,33 требуется в качестве минимального значения kmin коэффициента связи для того, чтобы гарантировать минимальное значение βmin коэффициента увеличения β (= 2,0). Для того, чтобы достичь 0,33 в качестве минимального значения kmin коэффициента связи, формы и размеры первой кольцеобразной части, второй кольцеобразной части, третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части должны совпадать лишь в части 60% их полной длины. Кроме того, минимальное значение βmin коэффициента увеличения β на практике предпочтительно составляет 2,5, а более предпочтительно 3,0. Для того, чтобы соответствовать этому, из результата вычисления, подобного описанному ранее, можно сделать вывод, что предпочтительны формы и размеры первой кольцеобразной части, второй кольцеобразной части, третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части, совпадающие в части 78% их полной длины, а более предпочтительно совпадающие в области 91% их полной длины или более.
[0035] С вышеописанных точек зрения, при условии, что формы и размеры первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b, третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b совпадают отчасти на 60% или более от их полной длины, можно считать первую кольцеобразную часть 1a, вторую кольцеобразную часть 1b, третью кольцеобразную часть 3a и четвертую кольцеобразную часть 3b одинаковыми по форме и размеру. Однако в вышеприведенном объяснении предпочтительно, чтобы совпадение вместо 60% составляло 78%, а более предпочтительно - 91%, в соответствии с минимальным значением βmin коэффициента увеличения β.
[0036] Исходя из вышеизложенного, относительно форм и размеров первой кольцеобразной части 1a и второй кольцеобразной части 1b можно сказать следующее. Когда первая катушка 1 поворачивается вокруг центрального вала 5 в качестве оси поворота на 180°, часть с длиной 60% или более от всей длины первой кольцеобразной части 1a перекрывается с той областью, где перед вышеупомянутым поворотом находилась вторая кольцеобразная часть 1b. Полная длина первой кольцеобразной части 1a является длиной от первого конца 1f до второго конца 1h первой кольцеобразной части 1a.
[0037] На Фиг. 3A, когда установлено, что состояние, проиллюстрированное сплошной линией, переведено в состояние, проиллюстрированное пунктиром, часть с длиной 60% или более от полной длины первой кольцеобразной части 1a, проиллюстрированной пунктиром на нижней стороне Фиг. 3A, перекрывается со второй кольцеобразной частью 1b, проиллюстрированной сплошной линией на нижней стороне.
[0038] Кроме того, когда первая катушка 1 поворачивается вокруг центрального вала 5 в качестве оси поворота на 180°, часть с длиной 60% или более от всей длины второй кольцеобразной части 1b перекрывается с той областью, где перед вышеупомянутым поворотом находилась первая кольцеобразная часть 1a . Полная длина второй кольцеобразной части 1b является длиной от первого конца 1g до второго конца 1i второй кольцеобразной части 1b.
[0039] На Фиг. 3A, когда установлено, что состояние, проиллюстрированное сплошной линией, переведено в состояние, проиллюстрированное пунктиром, часть с длиной 60% или более от полной длины второй кольцеобразной части 1b, проиллюстрированной пунктиром на верхней стороне Фиг. 3A, перекрывается с первой кольцеобразной частью 1a, проиллюстрированной сплошной линией на верхней стороне. Между тем, как было описано ранее, в вышеприведенном объяснении предпочтительно, чтобы совпадение вместо 60% составляло 78%, а более предпочтительно - 91%, в соответствии с минимальным значением βmin коэффициента увеличения β.
[0040] Далее будут объяснены вторая катушка 3 и второй несущий элемент 4. Второй несущий элемент 4 является элементом для поддержки второй катушки 3. Вторая катушка 3 присоединена ко второму несущему элементу 4, будучи закрепленной на втором несущем элементе 4. Как проиллюстрировано на Фиг. 2B, во втором несущем элементе 4 выполнены отверстия 4a, 4b, предназначенные для присоединения второй катушки 3.
[0041] Как проиллюстрировано на Фиг. 2B, плоская форма второго несущего элемента 4 является прямоугольной. Второй несущий элемент 4 выполнен из изолирующего и немагнитного материала, который обладает прочностью, обеспечивающей возможность поддержания второй катушки 3 с предотвращением изменения положения второй катушки 3 в направлении по оси Z. Второй несущий элемент 4 выполнен с использованием, например, термореактивной смолы.
[0042] Как проиллюстрировано на Фиг. 1A, второй несущий элемент 4 присоединен к корпусу 9 так, чтобы быть соосным с центральным валом 5, и крепится к корпусу 9. Как проиллюстрировано на Фиг. 2B, в центре второго несущего элемента 4 выполнено отверстие 4c, предназначенное для расположения второго несущего элемента 4 соосно с центральным валом 5. Как проиллюстрировано на Фиг. 1A, отверстие 4c выполнено так, чтобы имелся некоторый промежуток между вторым несущим элементом 4 и центральным валом 5, когда центральный вал 5 пропущен через отверстие 4c. Таким образом, даже в том случае, когда центральный вал 5 вращается, второй несущий элемент 4 приведен в прикрепленное к корпусу 9 состояние без вращения.
[0043] На Фиг. 2B вторая катушка 3 имеет третью кольцеобразную часть 3a, четвертую кольцеобразную часть 3b, вторую соединительную часть 3c, третью выводную часть 3d и четвертую выводную часть 3e. Третья кольцеобразная часть 3a, четвертая кольцеобразная часть 3b, вторая соединительная часть 3c, третья выводная часть 3d и четвертая выводная часть 3e объединены.
[0044] В этом варианте осуществления число витков второй катушки 3 равно одному [витку]. Кроме того, в этом варианте осуществления в качестве примера будет объяснен случай, в котором третьей кольцеобразной частью 3a, четвертой кольцеобразной частью 3b и второй соединительной частью 3c образуется фигура в виде арабской цифры 8. Между тем на Фиг. 3B для удобства иллюстрации третья выводная часть 3d и четвертая выводная часть 3e опущены. Кроме того, на Фиг. 3B добавлена ссылочная позиция к каждой из вторых катушек 3, проиллюстрированных перекрывающимся образом.
[0045] Третья кольцеобразная часть 3a является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Четвертая кольцеобразная часть 3b также является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y).
[0046] Вторая соединительная часть 3c является частью, которая взаимно соединяет первый конец 3f третьей кольцеобразной части 3a и первый конец 3g четвертой кольцеобразной части 3b, и является некольцеобразной частью.
[0047] Третья выводная часть 3d соединена со вторым концом 3h третьей кольцеобразной части 3a. Второй конец 3h третьей кольцеобразной части 3a помещен в отверстии 4a. Четвертая выводная часть 3e соединена со вторым концом 3i четвертой кольцеобразной части 3b. Второй конец 3i четвертой кольцеобразной части 3b помещен в отверстии 4b.
[0048] Третья выводная часть 3d и четвертая выводная часть 3e каждая становятся выводным проводом для соединения второй катушки 3 с внешней частью. На Фиг. 2B третья выводная часть 3d и четвертая выводная часть 3e показаны пунктиром, чтобы тем самым указать, что третья выводная часть 3d и четвертая выводная часть 3e находятся на поверхности, противоположной поверхности второго несущего элемента 4, проиллюстрированного на Фиг. 2B.
[0049] Как описано ранее, в этом варианте осуществления вторая катушка 3 не вращается. Однако на Фиг. 3B предполагается, что вторая катушка 3 поворачивается вокруг центрального вала 5 в качестве оси поворота. Тогда вторая катушка 3 из состояния, проиллюстрированного сплошной линией, переводится в состояние, проиллюстрированное пунктиром, путем поворачивания вокруг центрального вала 5 в качестве оси поворота на 180°.
[0050] Центральный вал 5 располагается в отверстии 4c. Таким образом, центральный вал 5 располагается в положении, включающем среднее положение между центром 3j третьей кольцеобразной части 3a и центром 3k четвертой кольцеобразной части 3b. Третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b размещены на противоположных друг другу сторонах от отверстия 4c (центрального вала 5). То есть третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b выполнены так, чтобы сохранять состояние, в котором первая катушка 1 смещена на угол 180° в направлении ее вращения. Этот угол является углом, образуемым между виртуальной прямой линией, взаимно соединяющей центр отверстия 4c (центр центрального вала 5) и центр 3j третьей кольцеобразной части 3a по кратчайшему расстоянию, и виртуальной прямой линией, взаимно соединяющей центр отверстия 4c (центр центрального вала 5) и центр 3k четвертой кольцеобразной части 3b по кратчайшему расстоянию. Между тем на Фиг. 3B центр 3j третьей кольцеобразной части 3a и центр 3k четвертой кольцеобразной части 3b являются проиллюстрированными виртуально точками, а не существующими точками.
[0051] Как описано ранее, центральный вал 5 располагается в положении, включающем среднее положение между центром 1j первой кольцеобразной части 1a и центром 1k второй кольцеобразной части 1b, и положении, включающем среднее положение между центром 3j третьей кольцеобразной части 3a и центром 3k четвертой кольцеобразной части 3b. Таким образом, центральный вал 5 проходит через среднее положение между центром 1j первой кольцеобразной части 1a и центром 1k второй кольцеобразной части 1b и среднее положение между центром 3j третьей кольцеобразной части 3a и центром 3k четвертой кольцеобразной части 3b. В проиллюстрированном на Фиг. 1A примере центральный вал 5 простирается в направлении по оси Z.
[0052] Кроме того, относительно форм и размеров третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b можно сказать следующее. Если предположить, что вторая катушка 3 поворачивается вокруг центрального вала 5 в качестве оси поворота на 180°, часть с длиной 60% или более от всей длины третьей кольцеобразной части 3a перекрывается с той областью, где перед вышеупомянутым поворотом находилась четвертая кольцеобразная часть 3b. Полная длина третьей кольцеобразной части 3a является длиной от первого конца 3f до второго конца 3h третьей кольцеобразной части 3a.
[0053] На Фиг. 3B, если предположить, что состояние, проиллюстрированное сплошной линией, переведено в состояние, проиллюстрированное пунктиром, часть с длиной 60% или более от полной длины третьей кольцеобразной части 3a, проиллюстрированной пунктиром с верхней стороны Фиг. 3B, перекрывается с четвертой кольцеобразной частью 3b, проиллюстрированной сплошной линией с верхней стороны.
[0054] Кроме того, если предположить, что вторая катушка 3 поворачивается вокруг центрального вала 5 в качестве оси поворота на 180°, часть с длиной 60% или более от полной длины четвертой кольцеобразной части 3b перекрывается с той областью, где перед вышеупомянутым поворотом находилась третья кольцеобразная часть 3a. Полная длина четвертой кольцеобразной части 3b является длиной от первого конца 3g до второго конца 3i четвертой кольцеобразной части 3b.
[0055] На Фиг. 3B, когда установлено, что состояние, проиллюстрированное сплошной линией, переведено в состояние, проиллюстрированное пунктиром, часть с длиной 60% или более от полной длины четвертой кольцеобразной части 3b, проиллюстрированной пунктиром с нижней стороны Фиг. 3B, перекрывается с третьей кольцеобразной частью 3a, проиллюстрированной сплошной линией с нижней стороны. Между тем в вышеприведенном объяснении предпочтительно, чтобы совпадение вместо 60% составляло 78%, а более предпочтительно - 91%, в соответствии с минимальным значением βmin коэффициента увеличения β.
[0056] Далее будет объяснено взаимное относительное расположение первой катушки 1 и второй катушки 3. Фиг. 4 - вид, иллюстрирующий один пример взаимного относительного расположения первой катушки 1 и второй катушки 3. Сверху на Фиг. 4 проиллюстрирована компоновка первой катушки 1 и второй катушки 3, при которой совокупная индуктивность GL первой катушки 1 и второй катушки 3 принимает минимальное значение. Снизу на Фиг. 4 проиллюстрирована компоновка первой катушки 1 и второй катушки 3, при которой совокупная индуктивность GL первой катушки 1 и второй катушки 3 принимает максимальное значение. В середине Фиг. 4 проиллюстрирована компоновка первой катушки 1 и второй катушки 3, при которой совокупная индуктивность GL первой катушки 1 и второй катушки 3 принимает промежуточное значение (большее, чем минимальное значение, и меньшее, чем максимальное значение).
[0057] На Фиг. 4 для удобства иллюстрации первая катушка 1 проиллюстрирована сплошной линией, а вторая катушка 3 - пунктиром. Кроме того, на Фиг. 4 сплошные и пунктирные стрелки указывают направления переменных токов, текущих через первую катушку 1 и вторую катушку 3 соответственно (если смотреть в одном и том же направлении в один и тот же момент времени).
[0058] Состояние, проиллюстрированное снизу на Фиг. 4, принято за первое состояние. Кроме того, состояние, проиллюстрированное сверху на Фиг. 4, принято за второе состояние. Как проиллюстрировано снизу на Фиг. 4, первое состояние является состоянием, в котором первая кольцеобразная часть 1a первой катушки 1 и третья кольцеобразная часть 3a второй катушки 3 находятся в обращенных друг к другу положениях, и вторая кольцеобразная часть 1b первой катушки 1 и четвертая кольцеобразная часть 3b второй катушки 3 находятся в обращенных друг к другу положениях.
[0059] Как проиллюстрировано сверху на Фиг. 4, второе состояние является состоянием, в котором первая кольцеобразная часть 1a первой катушки 1 и четвертая кольцеобразная часть 3b второй катушки 3 находятся в обращенных друг к другу положениях, и вторая кольцеобразная часть 1b первой катушки 1 и третья кольцеобразная часть 3a второй катушки 3 находятся в обращенных друг к другу положениях.
[0060] Здесь относительно форм и размеров первой кольцеобразной части 1a и второй кольцеобразной части 1b, а также форм и размеров третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b можно сказать следующее.
[0061] В первом состоянии, проиллюстрированном снизу на Фиг. 4, в том случае, когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 рассматриваются в направлении вдоль центрального вала 5 (в направлении по оси Z), часть с длиной 60% или более от полной длины первой кольцеобразной части 1a и часть с длиной 60% или более от полной длины третьей кольцеобразной части 3a перекрываются друг с другом. Кроме того, в первом состоянии, в том случае, когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 рассматриваются в направлении вдоль центрального вала 5 (в направлении по оси Z), часть с длиной 60% или более от полной длины второй кольцеобразной части 1b и часть с длиной 60% или более от полной длины четвертой кольцеобразной части 3b перекрываются друг с другом.
[0062] Во втором состоянии, проиллюстрированном сверху на Фиг. 4, в том случае, когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 рассматриваются в направлении вдоль центрального вала 5 (в направлении по оси Z), часть с длиной 60% или более от полной длины первой кольцеобразной части 1a и часть с длиной 60% или более от полной длины четвертой кольцеобразной части 3b перекрываются друг с другом. Кроме того, во втором состоянии, в том случае, когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 рассматриваются в направлении вдоль центрального вала 5 (в направлении по оси Z), часть с длиной 60% или более от полной длины второй кольцеобразной части 1b и часть с длиной 60% или более от полной длины третьей кольцеобразной части 3a перекрываются друг с другом. Между тем, в вышеприведенном объяснении предпочтительно, чтобы совпадение вместо 60% составляло 78%, а более предпочтительно - 91%, в соответствии с минимальным значением βmin коэффициента увеличения β.
[0063] Здесь длины каждой из первой соединительной части 1c и второй соединительной части 3c короче по сравнению с длиной каждой из первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b, третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b. Таким образом, она по сути мало отличается, даже когда формы и размеры первой катушки 1 (первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b и первой соединительной части 1c) и второй катушки 3 (третьей кольцеобразной части 3a, четвертой кольцеобразной части 3b и второй соединительной части 3c) совпадают отчасти на 60% или более (предпочтительно 78% или более, предпочтительнее 91% или более) их полной длины. Таким образом, вышеупомянутое предписание, сделанное в вышеупомянутом объяснении, может быть сделано с формами и размерами первой катушки 1 (первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b и первой соединительной части 1c) и второй катушки 3 (третьей кольцеобразной части 3a, четвертой кольцеобразной части 3b и второй соединительной части 3c), вместо форм и размеров первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b, третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b.
[0064] Далее будут объяснены элементы, образующие первую катушку 1 и вторую катушку 3. В этом варианте осуществления первая катушка 1 и вторая катушка 3 образованы с использованием водоохлаждаемого кабеля. Водоохлаждаемый кабель включает в себя, например, шланг и электрический провод, проходящий внутри шланга. Шланг и электрический провод оба выполнены гибкими. Таким образом, первая катушка 1 и вторая катушка 3 также обладают гибкостью. Между тем, шланг выполнен из изолирующего материала. Кроме того, электрический провод может быть выполнен из одного провода, или же может быть выполнен из множества проводов. В том случае, когда электрический провод выполнен из множества проводов, электрическим проводом может быть выбран, например, многожильный высокочастотный обмоточный провод (литца).
[0065] Далее будет объяснена компоновка первой катушки 1 и второй катушки 3 в устройстве регулировки индуктивности. В этом варианте осуществления поверхности первой катушки 1 и второй катушки 3 спроектированы быть параллельными в состоянии с постоянными промежутками G между ними, когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 расположены так, как проиллюстрировано на Фиг. 1A. Размер промежутка G может быть установлен, например, в соответствии с максимальной величиной индуктивности, изменяемой в устройстве регулировки индуктивности, или т.п. Поверхность первой катушки 1 является горизонтальной плоскостью (плоскостью X-Y) в области, окруженной первой кольцеобразной частью 1a и второй кольцеобразной частью 1b. Поверхность второй катушки 3 является горизонтальной плоскостью (плоскостью X-Y) в области, окруженной третьей кольцеобразной частью 3a и четвертой кольцеобразной частью 3b.
[0066] Как описано ранее, центральный вал 5 должен вращать первую катушку 1. Центральный вал 5 закреплен с возможностью вращения в корпусе 9 посредством подшипника или т.п. Блок 6 привода является приводящим в движение источником для вращения центрального вала 5 и включает в себя двигатель и т.п.
[0067] Далее будет объяснено соединение между первой катушкой 1 и второй катушкой 3. Клеммы 7a-7d питания являются выводами для подачи питания переменного тока, которое подается от непоказанной цепи источника питания переменного тока к первой катушке 1 и второй катушке 3. Как проиллюстрировано на Фиг. 1A и Фиг. 1B, клеммы 7a-7d питания присоединены (прикреплены) к корпусу 9 так, что их концевые области выступают наружу.
[0068] В этом варианте осуществления из обеих концевых частей первой катушки 1 одна концевая часть, выведенная через отверстие 2a первого несущего элемента 2 (второй конец 1i второй кольцеобразной части 1b), соединен(а) с клеммой 7a питания. С другой стороны, другая концевая часть первой катушки 1, выведенная через отверстие 2b первого несущего элемента 2 (второй конец 1h первой кольцеобразной части 1a), соединен(а) с клеммой 7d питания.
[0069] Кроме того, из обеих концевых частей второй катушки 3 одна концевая часть, выведенная через отверстие 4a второго несущего элемента 4 (второй конец 3h третьей кольцеобразной части 3a), соединен(а) с клеммой 7b питания. С другой стороны, другая концевая часть второй катушки 3, выведенная через отверстие 4b второго несущего элемента 4 (второй конец 3i четвертой кольцеобразной части 3b), соединен(а) с клеммой 7c питания.
[0070] Непоказанная цепь источника питания переменного тока электрически соединена с клеммами 7a, 7c питания. Кроме того, клеммы 7b и 7d питания электрически соединены друг с другом. Таким образом, первая катушка 1 и вторая катушка 3 являются соединенными последовательно. Это означает, что переменный ток, подаваемый от цепи источника питания переменного тока, поочередно течет по пути «цепь источника питания переменного тока → клемма 7a питания → первая катушка 1 → клемма 7d питания → клемма 7b питания → вторая катушка 3 → клемма 7c питания → цепь источника питания переменного тока» и по пути «цепь источника питания переменного тока → клемма 7c питания → вторая катушка 3 → клемма 7b питания → клемма 7d питания → первая катушка 1 → клемма 7a питания → цепь источника питания переменного тока».
[0071] Как проиллюстрировано на Фиг. 2A, направления (если смотреть с одной и той же точки) переменных токов, текущих через линейные участки со стороны центрального вала 5 первой кольцеобразной части 1a и второй кольцеобразной части 1b первой катушки 1 (в один и тот же момент времени), становятся одинаковыми (см. стрелки, добавленные к первой катушке 1 на Фиг. 2A). Аналогичным образом, как проиллюстрировано на Фиг. 2B, направления (если смотреть с одной и той же точки) переменных токов, текущих через линейные участки со стороны центрального вала 5 третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b второй катушки 3 (в один и тот же момент времени), становятся одинаковыми (см. стрелки, добавленные ко второй катушке 3 на Фиг. 2B).
[0072] Каждая из клемм 7a-7d питания имеет полую часть. Когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 соединяются с клеммами 7a-7d питания, как было описано выше, эти полые части и внутренние полости шлангов, образующих первую катушку 1 и вторую катушку 3, сообщаются друг с другом.
[0073] Подающие воду патрубки 8a-8d являются выводами для подачи охлаждающей воды, которая подается с использованием непоказанного насоса или т.п. во внутренние полости первой катушки 1 и второй катушки 3. Между тем, внутренние полости первой катушки 1 и второй катушки 3 означают внутренние полости шлангов, образующих первую катушку 1 и вторую катушку 3. Каждый из подающих воду патрубков 8a-8d имеет полую часть. Подающие воду патрубки 8a-8d присоединены к концевым областям клемм 7a-7d питания соответственно (областям, выступающим из корпуса 9) так, чтобы полые части клемм 7a-7d питания и полые части подающих воду патрубков 8a-8d сообщались друг с другом.
[0074] Подающие воду патрубки 8b и 8d соединены друг с другом непоказанным шлангом. С другой стороны, к каждому из подающих воду патрубков 8a и 8c присоединен непоказанный шланг для подачи охлаждающей воды. Охлаждающая вода втекает в подающие воду патрубки 8a, 8c и вытекает из них через шланги, присоединенные к подающим воду патрубкам 8a, 8c.
[0075] Вышеуказанным образом можно сформировать пути течения охлаждающей воды в первой катушке 1 и второй катушке 3. Это позволяет охлаждать первую катушку 1 и вторую катушку 3 и подавать в первую катушку 1 и вторую катушку 3 большой ток. Например, на первую катушку 1 и вторую катушку 3 возможно подавать ток с силой 100 A или более, предпочтительно 500 A или более.
<Регулирование индуктивности>
[0076] Далее будет объяснен один пример способа регулирования индуктивности в устройстве регулировки индуктивности со ссылкой на Фиг. 4, Фиг. 5A, Фиг. 5B, Фиг. 6A и Фиг. 6B. Индуктивность в устройстве регулировки индуктивности является совокупной индуктивностью GL первой катушки 1 и второй катушки 3. Совокупная индуктивность GL первой катушки 1 и второй катушки 3 принимается за индуктивность, если смотреть от вышеупомянутой цепи источника питания переменного тока. Кроме того, в последующем объяснении совокупная индуктивность GL первой катушки 1 и второй катушки 3 по мере необходимости будет сокращенно упоминаться как совокупная индуктивность GL.
[0077] Каждая из Фиг. 5A, Фиг. 5B, Фиг. 6A и Фиг. 6B - вид, иллюстрирующий один пример направлений магнитных потоков, возникающих при подаче переменного тока на первую катушку 1 и вторую катушку 3. На Фиг. 5A и Фиг. 5B направления магнитных потоков проиллюстрированы вместе с символами цепи, указывающими первую катушку 1 и вторую катушку 3. На Фиг. 6A и Фиг. 6B направления магнитных потоков проиллюстрированы с первой катушкой 1 и второй катушкой 3 в состоянии их размещения в устройстве регулировки индуктивности.
[0078] Фиг. 5A и Фиг. 6A иллюстрируют направления магнитных потоков в том случае, когда совокупная индуктивность GL принимает минимальное значение. Фиг. 5B и Фиг. 6B иллюстрируют направления магнитных потоков в том случае, когда совокупная индуктивность GL принимает максимальное значение.
[0079] На Фиг. 5A и Фиг. 5B стрелки, приведенные на обозначениях первой катушки 1 и второй катушки 3, указывают направление переменного тока. Кроме того, стрелки, проходящие через первую катушку 1 и вторую катушку 3, указывают направление магнитного потока. На Фиг. 6A и Фиг. 6B значки • и ×, вставленные внутри ○, указывают направление переменного тока. Значок • внутри ○ указывает направление от дальней стороны листа к ближней стороне, а значок × внутри ○ указывает направление от ближней стороны листа к дальней стороне. Кроме того, пунктирные стрелки на Фиг. 6A и сплошные стрелки на Фиг. 6B указывают направления магнитных потоков.
[0080] Во втором состоянии, проиллюстрированном сверху на Фиг. 4, первая кольцеобразная часть 1a первой катушки 1 и четвертая кольцеобразная часть 3b второй катушки 3 обращены друг к другу, и вторая кольцеобразная часть 1b первой катушки 1 и третья кольцеобразная часть 3a второй катушки 3 обращены друг к другу. Тогда направление переменного тока, текущего через первую кольцеобразную часть 1a первой катушки 1, и направление переменного тока, текущего через четвертую кольцеобразную часть 3b второй катушки 3, являются противоположными. Аналогичным образом, направление переменного тока, текущего через вторую кольцеобразную часть 1b первой катушки 1, и направление переменного тока, текущего через третью кольцеобразную часть 3a второй катушки 3, являются противоположными.
[0081] Таким образом, как проиллюстрировано на Фиг. 5A, магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 1 и второй катушкой 3, взаимно ослабляются. Совокупная индуктивность GL в этом случае выражается нижеприведенным Уравнением (1), когда самоиндукция первой катушки 1 принята за L1, самоиндукция второй катушки 3 принята за L2, а взаимоиндукция первой катушки 1 и второй катушки 3 принята за M.
GL = L1+L2-2M ... (1)
[0082] Совокупная индуктивность GL, выраженная Уравнением (1), принимает свое минимальное значение. Здесь взаимоиндукция M первой катушки 1 и второй катушки 3 выражается нижеприведенным Уравнением (2), когда коэффициент связи между первой катушкой 1 и второй катушкой 3 принят за k.
M = ±k√(L1・L2) ... (2)
Коэффициент связи k определяется формами, размерами и относительными положениями первой катушки 1 и второй катушки 3, и устанавливается соотношение 0 ≤ k ≤ 1. k=1 означает случай нулевого потока рассеяния, но фактически поток рассеяния возникает, приводя к тому, что коэффициент связи k принимает значение, меньшее чем 1. При этом магнитные потоки, возникающие при подаче переменного тока на первую катушку 1 и вторую катушку 3, проиллюстрированы на Фиг. 6A.
[0083] Первое состояние, проиллюстрированное снизу на Фиг. 4, является состоянием, в котором первая катушка 1 смещена на угол 180° из второго состояния, проиллюстрированного сверху на Фиг. 4. В первом состоянии первая кольцеобразная часть 1a первой катушки 1 и третья кольцеобразная часть 3a второй катушки 3 обращены друг к другу, и вторая кольцеобразная часть 1b первой катушки 1 и четвертая кольцеобразная часть 3b второй катушки 3 обращены друг к другу. Направление переменного тока, текущего через первую кольцеобразную часть 1a первой катушки 1, и направление переменного тока, текущего через третью кольцеобразную часть 3а второй катушки 3, являются одинаковыми. Аналогичным образом, направление переменного тока, текущего через вторую кольцеобразную часть 1b первой катушки 1, и направление переменного тока, текущего через четвертую кольцеобразную часть 3b второй катушки 3, являются одинаковыми.
[0084] Таким образом, как проиллюстрировано на Фиг. 5B, магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 1 и второй катушкой 3, взаимно усиливаются. Совокупная индуктивность GL в этом случае выражается нижеприведенным Уравнением (3).
GL = L1+L2+2M ... (3)
Совокупная индуктивность GL, выраженная Уравнением (3), принимает свое максимальное значение.
[0085] Когда первая катушка 1 поворачивается на 180° из второго состояния, проиллюстрированного сверху на Фиг. 4, устанавливается первое состояние, проиллюстрированное снизу на Фиг. 4. Вращение первой катушки 1 позволяет сделать направления протекания переменных токов через первую катушку 1 и вторую катушку 3 одинаковыми или противоположными.
[0086] Таким образом, если первая катушка 1 поворачивается в пределах диапазона 0-180°, когда угол поворота первой катушки 1 во втором состоянии, проиллюстрированном сверху на Фиг. 4, принят за 0°, возможно менять совокупную индуктивность GL от минимального значения до максимального значения. Соответственно, в этом варианте осуществления блок 6 привода поворачивает первую катушку 1 в пределах диапазона 0-180°. Между тем, если не указано иное, описанный ниже угол поворота первой катушки 1 также принимается за этот угол в том случае, когда угол поворота первой катушки 1 во втором состоянии, проиллюстрированном сверху на Фиг. 4, принят за 0°.
[0087] Состояние, проиллюстрированное в середине на Фиг. 4, является промежуточным состоянием между состоянием, проиллюстрированным сверху на Фиг. 4, и состоянием, проиллюстрированным снизу на Фиг. 4. Таким образом, совокупная индуктивность GL в этом состоянии принимает значение между максимальным значением, выраженным Уравнением (3), и минимальным значением, выраженным Уравнением (1). Это значение определяется в соответствии с углом поворота первой катушки 1. В этом варианте осуществления совокупная индуктивность GL изменяется путем поворота первой катушки 1 таким образом, позволяя тем самым регулировать индуктивность электрической цепи, в которую включено устройство регулировки индуктивности.
[0088] В том случае, когда угол поворота первой катушки 1 непрерывно изменяется между 0° и 180°, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, выражается значением, получаемым делением совокупной индуктивности GL в случае угла поворота первой катушки 1, составляющего 180°, на совокупную индуктивность GL в случае угла поворота первой катушки 1, составляющего 0°. Таким образом, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, выражается нижеприведенным Уравнением (4).
β = (2L+2M)÷(2L-2M) = (2L+2kL)÷(2L-2kL) = (1+k)÷(1-k) ... (4)
[0089] Однако, для того чтобы упростить объяснения, самоиндукции L1 и L2 первой катушки 1 и второй катушки 3 принимаются равными L (L1=L2=L). В этом случае коэффициент связи k между первой катушкой 1 и второй катушкой 3 выражается нижеприведенным Уравнением (5).
M = ±k√(L1・L2) = ±k√(L・L) = ±kL ... (5)
[0090] Например, когда предполагается k=0,5, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, утраивается (β = (1+0,5)÷(1-0,5) = 3). Например, в случае k=0,5 или больше, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, может быть сделан равным 3 или более. Увеличение коэффициента связи k между первой катушкой 1 и второй катушкой 3 позволяет увеличить коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока. Таким образом, формы, размеры и относительные положения первой катушки 1 и второй катушки 3 предпочтительно определяются так, чтобы коэффициент связи k между первой катушкой 1 и второй катушкой 3 увеличивался.
[0091] Как и выше, в этом варианте осуществления первую катушку 1 поворачивают, чтобы тем самым регулировать совокупную индуктивность GL. Таким образом, больше не требуется изменять коэффициент заполнения магнитным телом соленоидной катушки, как в методе, описанном в патентном документе 1, также как не требуется расширять и сжимать катушку, как в методе, описанном в патентном документе 2. Соответственно, можно упростить конструкцию устройства регулировки индуктивности и в то же самое время уменьшить устройство регулировки индуктивности. Это приводит к снижению стоимости устройства регулировки индуктивности.
[0092] Кроме того, как описано ранее, поверхность первой катушки 1 и поверхность второй катушки 3 являются параллельными. Кроме того, первая катушка 1 (первая кольцеобразная часть 1a и вторая кольцеобразная часть 1b) и вторая катушка 3 (третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b) расположены в положениях напротив друг друга через центральный вал 5 (в положениях с симметрией второго порядка). Кроме того, первая кольцеобразная часть 1a, вторая кольцеобразная часть 1b, третья кольцеобразная часть 3a и четвертая кольцеобразная часть 3b являются одинаковыми по форме и размеру. Таким образом, даже когда на первую катушку 1 и вторую катушку 3 подается большой ток и между первой катушкой 1 и второй катушкой 3 возникают сила притяжения и сила отталкивания, вышеупомянутые сила отталкивания и сила притяжения хорошо сбалансированы между обеими сторонами первой катушки 1 (со стороны первой кольцеобразной части 1a и со стороны второй кольцеобразной части 1b) и обеими сторонами второй катушки 3 (со стороны третьей кольцеобразной части 3a и со стороны четвертой кольцеобразной части 3b). Соответственно, по сравнению со случаем конструкции, поддерживающей концы катушки, как описано в патентном документе 3, можно легко предотвратить перемещение катушки вышеупомянутыми силой отталкивания и силой притяжения. Соответственно, каждый из первого несущего элемента 2 и второго несущего элемента 4 должен лишь иметь прочность, обеспечивающую возможность поддержания первой катушки 1 и второй катушки 3 с предотвращением смещения их положений в направлении по оси Z в максимально возможной степени. Следовательно, можно легко спроектировать прочности первого несущего элемента 2 и второго несущего элемента 4.
[0093] Кроме того, в методе, описанном в патентном документе 3, у каждой из двух катушек имеется только одна коаксиальная кольцеобразная часть. Таким образом, когда угол поворота одной катушки относительно другой катушки становится больше 90°, эти две катушки больше не перекрываются друг с другом. Следовательно, коэффициент изменения величины взаимоиндукции двух катушек (изменение на единицу угла) уменьшается. Таким образом, изменение индуктивности является пропорциональным логарифму угла поворота.
[0094] С другой стороны, в этом варианте осуществления взаимоиндукция M первой катушки 1 и второй катушки 3 может изменяться одинаковым образом в диапазоне от 0° до 90° и в диапазоне от 90° до 180° по углу поворота первой катушки 1, за исключением ссылочных позиций и символов. Таким образом, соотношение между величиной совокупной индуктивности GL и углом поворота первой катушки 1 проявляет линейную зависимость лучше, чем в методе, описанном в патентном документе 3. Соответственно, можно выполнять подстройку частоты с высокой точностью.
[0095] Фиг. 7A - график, иллюстрирующий один пример соотношения между индуктивностью и углом поворота в устройстве регулировки индуктивности в этом варианте осуществления. Здесь индуктивность - это совокупная индуктивность GL, а угол поворота - это угол поворота первой катушки 1. Фиг. 7B - график, иллюстрирующий один пример соотношения между индуктивностью и углом поворота в методе, описанном в патентном документе 3. Здесь индуктивность - это совокупная индуктивность двух катушек, описанных в патентном документе 3, а угол поворота - сумма абсолютных величин углов, когда две катушки вращаются вокруг концов катушек в качестве оси.
[0096] Как проиллюстрировано на Фиг. 7A, в устройстве регулировки индуктивности в этом варианте осуществления темп изменения индуктивности в зависимости от изменения угла поворота (а именно, градиент графика, проиллюстрированного на Фиг. 7A), становится в целом постоянным независимо от угла поворота. В отличие от этого, в методе, описанном в патентном документе 3, когда угол поворота мал, темп изменения индуктивности в зависимости от изменения угла поворота увеличивается. Затем, по мере того, как угол поворота становится больше, темп изменения индуктивности в зависимости от изменения угла поворота уменьшается. Таким образом, в методе, описанном в патентном документе 3, регулирование индуктивности уже не так просто.
<Модифицированные примеры>
[Модифицированный пример 1]
((Модифицированный пример 1-1))
[0097] Форма, образуемая первой кольцеобразной частью, второй кольцеобразной частью и первой соединительной частью, не ограничена фигурой в виде арабской цифры 8 («восьмеркой»). Аналогичным образом, форма, образуемая третьей кольцеобразной частью, четвертой кольцеобразной частью и второй соединительной частью, также не ограничивается фигурой в виде арабской цифры 8 («восьмеркой»). Например, могут использоваться такие формы, как на Фиг. 8A и Фиг. 8B.
[0098] Фиг. 8A - вид, иллюстрирующий первый модифицированный пример первой катушки 81 и первого несущего элемента 82. Фиг. 8B - вид, иллюстрирующий первый модифицированный пример второй катушки 83 и второго несущего элемента 84. Фиг. 8A - вид, соответствующий Фиг. 2A, а Фиг. 8B - вид, соответствующий Фиг. 2B.
[0099] Первый несущий элемент 82 является элементом для поддержки первой катушки 81. Первая катушка 81 присоединена к первому несущему элементу 82, будучи закрепленной на первом несущем элементе 82. Как проиллюстрировано на Фиг. 8A, в первом несущем элементе 82 выполнены отверстия 82a, 82b, предназначенные для присоединения первой катушки 81. Кроме того, в центре первого несущего элемента 82 выполнено отверстие 82c, предназначенное для присоединения первого несущего элемента 82 к центральному валу 5. Первая катушка 81 и первый несущий элемент 82 поворачиваются вместе с вращением первого несущего элемента 82. Первый несущий элемент 82 может быть изготовлен таким же, как и первый несущий элемент 2, проиллюстрированный на Фиг. 2A.
[0100] Первая катушка 81 имеет первую кольцеобразную часть 81a, вторую кольцеобразную часть 81b, первую соединительную часть 81c, первую выводную часть 81d и вторую выводную часть 81e. Первая кольцеобразная часть 81a, вторая кольцеобразная часть 81b, первая соединительная часть 81c, первая выводная часть 81d и вторая выводная часть 81e объединены.
[0101] Первая кольцеобразная часть 81a является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Вторая кольцеобразная часть 81b также является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Первая кольцеобразная часть 81a и вторая кольцеобразная часть 81b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y).
[0102] Первая соединительная часть 81c является частью, которая взаимно соединяет первый конец 81f первой кольцеобразной части 81a и первый конец 81g второй кольцеобразной части 81b, и является некольцеобразной частью. Первая выводная часть 81d соединена со вторым концом 81h первой кольцеобразной части 81a. Второй конец 81h первой кольцеобразной части 81a помещен в отверстии 82b. Вторая выводная часть 81e соединена со вторым концом 81i второй кольцеобразной части 81b. Второй конец 81i второй кольцеобразной части 81b помещен в отверстии 82a.
[0103] Второй несущий элемент 84 является элементом для поддержки второй катушки 83. Второй несущий элемент 84 присоединен к корпусу 9 так, чтобы быть соосным с центральным валом 5, и крепится к корпусу 9. Вторая катушка 83 присоединена ко второму несущему элементу 84, будучи закрепленной на втором несущем элементе 84. Как проиллюстрировано на Фиг. 8B, во втором несущем элементе 84 выполнены отверстия 84a, 84b, предназначенные для присоединения второй катушки 83. Кроме того, в центре второго несущего элемента 84 выполнено отверстие 84c, предназначенное для расположения второго несущего элемента 84 соосно с центральным валом 5. Отверстие 84c выполнено так, чтобы имелся некоторый промежуток между вторым несущим элементом 84 и центральным валом 5, когда центральный вал 5 пропущен через отверстие 84c. Таким образом, даже в том случае, когда центральный вал 5 вращается, второй несущий элемент 84 приведен в состояние прикрепления к корпусу 9 без вращения. Второй несущий элемент 84 может быть изготовлен таким же, как и второй несущий элемент 4, проиллюстрированный на Фиг. 2B.
[0104] Вторая катушка 83 имеет третью кольцеобразную часть 83a, четвертую кольцеобразную часть 83b, вторую соединительную часть 83c, третью выводную часть 83d и четвертую выводную часть 83e. Третья кольцеобразная часть 83a, четвертая кольцеобразная часть 83b, вторая соединительная часть 83c, третья выводная часть 83d и четвертая выводная часть 83e объединены.
[0105] Третья кольцеобразная часть 83a является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Четвертая кольцеобразная часть 83b также является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Третья кольцеобразная часть 83a и четвертая кольцеобразная часть 83b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y).
[0106] Вторая соединительная часть 83c является частью, которая взаимно соединяет первый конец 83f третьей кольцеобразной части 83a и первый конец 83g четвертой кольцеобразной части 83b, и является некольцеобразной частью. Третья выводная часть 83d соединена со вторым концом 83h третьей кольцеобразной части 83a. Второй конец 83h третьей кольцеобразной части 83a помещен в отверстии 84a. Четвертая выводная часть 83e соединена со вторым концом 83i четвертой кольцеобразной части 83b. Второй конец 83i четвертой кольцеобразной части 83b помещен в отверстии 84b.
[0107] Между тем внешние периферийные формы контура первой кольцеобразной части, второй кольцеобразной части, третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части могут быть другими (например, иметь вид окружности, овала или прямоугольника).
((Модифицированный пример 1-2))
[0108] Соединение между первой кольцеобразной частью и второй кольцеобразной частью и соединение между третьей кольцеобразной частью и четвертой кольцеобразной частью не ограничиваются соединениями, проиллюстрированными на Фиг. 2A и Фиг. 2B. Таким образом, направления протекания переменных токов через первую кольцеобразную часть и вторую кольцеобразную часть и направления протекания переменных токов через третью кольцеобразную часть и четвертую кольцеобразную часть не ограничены направлениями, проиллюстрированными на Фиг. 2A и Фиг. 2B.
[0109] Фиг. 9A - вид, иллюстрирующий второй модифицированный пример первой катушки 91 и первого несущего элемента 92. Фиг. 9B - вид, иллюстрирующий второй модифицированный пример второй катушки 93 и второго несущего элемента 94. Фиг. 9A - это вид, соответствующий Фиг. 2A, а Фиг. 9B - это вид, соответствующий Фиг. 2B.
[0110] Первый несущий элемент 92 является элементом для поддержки первой катушки 91. Первая катушка 91 присоединена к первому несущему элементу 92, будучи закрепленной на первом несущем элементе 92. Как проиллюстрировано на Фиг. 9A, в первом несущем элементе 92 выполнены отверстия 92a, 92b, предназначенные для присоединения первой катушки 91. Кроме того, в центре первого несущего элемента 92 выполнено отверстие 92c, предназначенное для присоединения первого несущего элемента 92 к центральному валу 5. Первая катушка 91 и первый несущий элемент 92 поворачиваются вместе с вращением первого несущего элемента 92. Первый несущий элемент 92 может быть изготовлен таким же, как и первый несущий элемент 2, проиллюстрированный на Фиг. 2A.
[0111] Первая катушка 91 имеет первую кольцеобразную часть 91a, вторую кольцеобразную часть 91b, первую соединительную часть 91c, первую выводную часть 91d и вторую выводную часть 91e. Первая кольцеобразная часть 91a, вторая кольцеобразная часть 91b, первая соединительная часть 91c, первая выводная часть 91d и вторая выводная часть 91e объединены.
[0112] Первая кольцеобразная часть 91a является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Вторая кольцеобразная часть 91b также является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Первая кольцеобразная часть 91a и вторая кольцеобразная часть 91b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y).
[0113] Первая соединительная часть 91c является частью, которая взаимно соединяет первый конец 91f первой кольцеобразной части 91a и первый конец 91g второй кольцеобразной части 91b, и является некольцеобразной частью. Первая выводная часть 91d соединена со вторым концом 91h первой кольцеобразной части 91a. Второй конец 91h первой кольцеобразной части 91a помещен в отверстии 92b. Вторая выводная часть 91e соединена со вторым концом 91i второй кольцеобразной части 91b. Второй конец 91i второй кольцеобразной части 91b помещен в отверстии 92a.
[0114] Второй несущий элемент 94 является элементом для поддержки второй катушки 93. Второй несущий элемент 94 присоединен (прикреплен) к корпусу 9 так, чтобы быть соосным с центральным валом 5. Вторая катушка 93 присоединена ко второму несущему элементу 94, будучи закрепленной на втором несущем элементе 94. Как проиллюстрировано на Фиг. 9B, во втором несущем элементе 94 выполнены отверстия 94a, 94b, предназначенные для присоединения второй катушки 93. Кроме того, в центре второго несущего элемента 94 выполнено отверстие 94c, предназначенное для расположения второго несущего элемента 94 соосно с центральным валом 5. Отверстие 94c выполнено так, чтобы имелся некоторый промежуток между вторым несущим элементом 94 и центральным валом 5, когда центральный вал 5 пропущен через отверстие 94c. Таким образом, даже в том случае, когда центральный вал 5 вращается, второй несущий элемент 94 приведен в состояние прикрепления к корпусу 9 без вращения. Второй несущий элемент 94 может быть изготовлен таким же, как и второй несущий элемент 4, проиллюстрированный на Фиг. 2B.
[0115] Вторая катушка 93 имеет третью кольцеобразную часть 93a, четвертую кольцеобразную часть 93b, вторую соединительную часть 93c, третью выводную часть 93d и четвертую выводную часть 93e. Третья кольцеобразная часть 93a, четвертая кольцеобразная часть 93b, вторая соединительная часть 93c, третья выводная часть 93d и четвертая выводная часть 93e объединены.
[0116] Третья кольцеобразная часть 93a является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Четвертая кольцеобразная часть 93b также является частью, окружающей с охватом свою внутреннюю область. Третья кольцеобразная часть 93a и четвертая кольцеобразная часть 93b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y).
[0117] Вторая соединительная часть 93c является частью, которая взаимно соединяет первый конец 93f третьей кольцеобразной части 93a и первый конец 93g четвертой кольцеобразной части 93b, и является некольцеобразной частью. Третья выводная часть 93d соединена со вторым концом 93h третьей кольцеобразной части 93a. Второй конец 93h третьей кольцеобразной части 93a помещен в отверстии 94a. Четвертая выводная часть 93e соединена со вторым концом 93i четвертой кольцеобразной части 93b. Второй конец 93i четвертой кольцеобразной части 93b помещен в отверстии 94b.
[0118] В конструкции, проиллюстрированной на Фиг. 2A и Фиг. 2B, в один и тот же момент времени ток течет против часовой стрелки в первой кольцеобразной части 1a, по часовой стрелке во второй кольцеобразной части 1b, по часовой стрелке в третьей кольцеобразной части 3a и против часовой стрелки в четвертой кольцеобразной части 3b. Таким образом, направления протекания токов через две кольцеобразных части (первую кольцеобразную часть 1a и вторую кольцеобразную часть 1b, третью кольцеобразную часть 3a и четвертую кольцеобразную часть 3b) являются противоположными.
[0119] В отличие от этого, в конструкции, проиллюстрированной на Фиг. 9A и Фиг. 9B, в один и тот же момент времени ток течет по часовой стрелке в первой кольцеобразной части 91a и второй кольцеобразной части 91b, и ток течет против часовой стрелки в третьей кольцеобразной части 93a и четвертой кольцеобразной части 93b. Таким образом, направления протекания токов через две кольцеобразных части (первую кольцеобразную часть 91a и вторую кольцеобразную часть 91b, третью кольцеобразную часть 93a и четвертую кольцеобразную часть 93b) являются одинаковыми (см. стрелки, показанные внутри первой катушки 91 и второй катушки 93 на Фиг. 9A и Фиг. 9B). Коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, в проиллюстрированном на Фиг. 9A и Фиг. 9B случае отличается от случая конструкции, проиллюстрированной на Фиг. 2A и Фиг. 2B, но принцип, позволяющий изменять совокупную индуктивность GL, является одним и тем же во всех конструкциях, проиллюстрированных на Фиг. 2A, Фиг. 2B и Фиг. 9A, Фиг. 9B.
[Модифицированный пример 2]
[0120] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором центральный вал 5 вращается, тем самым вращая первую катушку 1, присоединенную к центральному валу 5. Однако при условии, что по меньшей мере одна из первой катушки 1 и второй катушки 3 выполнена с возможностью вращения практически соосно с центральным валом 5, этот вариант осуществления не обязательно должен быть сконструирован таким образом.
[0121] Вместо блока 6 привода, например, может быть предусмотрен блок привода, который вращает первый несущий элемент 2 так, чтобы первая катушка 1 вращалась практически соосно с центральным валом 5. То есть блок привода может быть присоединен не к центральному валу 5, а к первому несущему элементу 2.
[0122] Кроме того, вторая катушка 3 может вращаться в дополнение к первой катушке 1. В этом случае требуется блок привода, который вращает второй несущий элемент 4 соосно с центральным валом 5. В этом случае сумма абсолютного значения угла поворота первой катушки 1 в первом направлении (например, по часовой стрелке) и абсолютного значения угла поворота второй катушки 3 во втором направлении (противоположном первому направлению, например, против часовой стрелки) предпочтительно составляет в диапазоне от 0° до 180° (а именно, максимальное значение этой суммы предпочтительно устанавливается равным 180°). Таким образом, первая катушка 1 и вторая катушка 3 обе вращаются, тем самым позволяя непрерывно получать первое состояние, проиллюстрированное снизу на Фиг. 4, второе состояние, проиллюстрированное сверху на Фиг. 4, и промежуточное состояние между этими состояниями.
[Модифицированный пример 3]
[0123] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором первая катушка 1 и вторая катушка 3 соединены последовательно. Однако первая катушка 1 и вторая катушка 3 могут быть соединены параллельно. Например, одна концевая часть из обеих концевых частей первой катушки 1, выведенная через отверстие 2a первого несущего элемента 2 (второй конец 1i второй кольцеобразной части 1b), и одна концевая часть из обеих концевых частей второй катушки 3, выведенная через отверстие 4a второго несущего элемента 4 (второй конец 3h третьей кольцеобразной части 3a), могут быть электрически соединены друг с другом, и в то же самое время другая концевая часть из обеих концевых частей первой катушки 1, выведенная через отверстие 2b первого несущего элемента 2 (второй конец 1h первой кольцеобразной части 1a), и другая концевая часть из обеих концевых частей второй катушки 3, выведенная через отверстие 4b второго несущего элемента 4 (второй конец 3i четвертой кольцеобразной части 3b), могут быть электрически соединены друг с другом. В этом случае питание переменного тока предназначено подаваться к этим соединенным частям от непоказанной цепи источника питания переменного тока. Например, одна концевая часть из обеих концевых частей первой катушки 1, выведенная через отверстие 2a первого несущего элемента 2, и одна концевая часть из обеих концевых частей второй катушки 3, выведенная через отверстие 4a второго несущего элемента 4, могут быть соединены с клеммой 7a питания, другая концевая часть из обеих концевых частей первой катушки 1, выведенная через отверстие 2b первого несущего элемента 2, и другая концевая часть из обеих концевых частей второй катушки 3, выведенная через отверстие 4b второго несущего элемента 4, могут быть соединены с клеммой 7b питания, и непоказанная цепь источника питания переменного тока может быть соединена с клеммами 7a, 7b питания.
[0124] В том случае, когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 соединены параллельно, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, является тем же самым, что и в том случае, когда они соединены последовательно (β = (1+k)÷(1-k)). С другой стороны, переменный диапазон совокупной индуктивности GL становится равным от (2L-2kL)÷4 до (2L+2kL)÷4 = от (L-kL)÷2 до (L+kL)÷2. То есть, когда первая катушка 1 и вторая катушка 3 переключаются на параллельное соединение с последовательного, совокупная индуктивность GL становится равной 1/4. Однако здесь самоиндукции L1, L2 первой катушки 1 и второй катушки 3 для упрощения объяснения приняты равными L.
[Модифицированный пример 4]
[0125] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором первая катушка 1 и вторая катушка 3 расположены так, чтобы поверхности этих катушек были практически параллельными друг другу в состоянии с постоянными промежутками G между ними. Однако этот вариант осуществления не обязательно должен быть сконструирован таким образом, и промежуток G может варьироваться путем перемещения по меньшей мере одной из первой катушки 1 и второй катушки 3 в направлении по оси Z.
[0126] Фиг. 10 - вид, иллюстрирующий конструкцию модифицированного примера устройства регулировки индуктивности. Как показано на Фиг. 10, первый несущий элемент 2 присоединен к центральному валу 5 так, чтобы можно было изменять положение центрального вала 5 в направлении по оси Z (см. белые стрелки, а также первую катушку 1 и первый несущий элемент 2, показанные пунктиром на Фиг. 10). Первый несущий элемент 2 присоединен к центральному валу 5 так, чтобы пользователь мог вручную регулировать положение первого несущего элемента 2 в направлении по оси Z, например. Далее будет объяснен один пример такого случая. Подготавливается крепежное приспособление (зажим), который позволяет первому несущему элементу 2 перемещаться на центральном валу 5 и фиксирует первый несущий элемент 2. Пользователь использует это крепежное приспособление для закрепления первого несущего элемента 2 в произвольном положении на центральном валу 5. Кроме того, соответствующие блоки могут конфигурироваться так, чтобы блок 6 привода мог перемещать первый несущий элемент 2 в направлении по оси Z, а также вращать центральный вал 5. В этом случае блок 6 привода может перемещать первый несущий элемент 2 в направлении по оси Z при работе электрической цепи, в которой применено устройство регулировки индуктивности.
[Модифицированный пример 5]
[0127] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором первая катушка 1 и вторая катушка 3 образованы с использованием водоохлаждаемых кабелей. Однако этот вариант осуществления не обязательно должен быть сконструирован таким образом. Например, медные трубки или т.п. могут использоваться для того, чтобы выполнить первую катушку 1 и вторую катушку 3 в форме трубки. В этом случае охлаждающая вода может течь через полые части первой катушки 1 и второй катушки 3. Кроме того, выводные части (первая выводная часть 1d, вторая выводная часть 1e, третья выводная часть 3d и четвертая выводная часть 3e) первой катушки 1 и второй катушки 3 предпочтительно образованы из гибкого электрического проводника. В этом случае эти электрические проводники электрически соединены со вторыми концами 1h, 1i, 3h и 3i первой катушки 1 и второй катушки 3. Кроме того, если, например, в электрическую цепь, в которой применено устройство регулировки индуктивности, не подается большой ток, то водяное охлаждение первой катушки 1 и второй катушки 3 не является необходимым.
[Модифицированный пример 6]
[0128] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором первая катушка 1 поворачивается в пределах диапазона от 0° до 180°. Однако диапазон угла поворота первой катушки 1 не ограничивается диапазоном от 0° до 180°. Например, сумма абсолютного значения угла поворота первой катушки 1 в первом направлении (например, по часовой стрелке) и абсолютного значения угла поворота второй катушки 3 во втором направлении (например, против часовой стрелки) может составлять в диапазоне от 0° до 360°. В этом случае можно установить диапазон угла поворота первой катушки 1 от 0° до 360°, например, без вращения второй катушки 3. Между тем, как было объяснено в модифицированном примере 2, и первая катушка 1, и вторая катушка 3 могут вращаться. Кроме того, первая катушка 1 и вторая катушка 3 могут быть спроектированы так, чтобы они не переводились в оба или в одно из первого состояния, проиллюстрированного снизу на Фиг. 4, и второго состояния, проиллюстрированного сверху на Фиг. 4.
[Модифицированный пример 7]
[0129] Когда первая катушка 1 выполнена с возможностью поворачиваться так, чтобы включать первое состояние, проиллюстрированное снизу на Фиг. 4, и второе состояние, проиллюстрированное сверху на Фиг. 4, как в этом варианте осуществления, это является предпочтительным, потому что можно увеличить коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока. Однако по меньшей мере одно из этих двух состояний не обязательно должно включаться.
[Модифицированный пример 8]
Два или более (некоторые или все) из вышеупомянутых модифицированных примеров 1-8 могут быть скомбинированы.
(Второй вариант осуществления)
[0130] Далее будет объяснен второй вариант осуществления. В первом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором число витков каждой первой катушки 1 и второй катушки 3 равно одному [витку]. В отличие от этого, в этом варианте осуществления будет объяснен случай, в котором число витков каждой из первой катушки и второй катушки больше единицы. Этот вариант осуществления и первый вариант осуществления отличаются главным образом числом витков первой катушки и второй катушки. Таким образом, в объяснении этого варианта осуществления используются те же самые ссылочные позиции и символы, что и на Фиг. 1A-10, для тех же деталей, что и в первом варианте осуществления, или аналогичные им, а их подробные объяснения опущены.
<Первый пример>
[0131] Фиг. 11 - вид, иллюстрирующий первый пример конструкции устройства регулировки индуктивности в этом варианте осуществления. Фиг. 11 - вид, соответствующий Фиг. 1A. Фиг. 12A - вид, иллюстрирующий один пример первой катушки 111 и первого несущего элемента 112. Фиг. 12B – вид, иллюстрирующий один пример второй катушки 113 и второго несущего элемента 114. Фиг. 12A - вид, соответствующий Фиг. 2A, а Фиг. 12B - вид, соответствующий Фиг. 2B.
[0132] В этом примере, как иллюстрировано на Фиг. 11, Фиг. 12A и Фиг. 12B, число витков каждой из первой катушки 111 и второй катушки 113 задано равным двум, и первая катушка 111 и вторая катушка 113 выполнены одинаковыми по числу витков. Кроме того, как проиллюстрировано на Фиг. 11, Фиг. 12A и Фиг. 12B, форма первой катушки 111 и второй катушки 113 выполнена в виде плоской спирали. Здесь плоская спираль означает, что водоохлаждаемый кабель наматывается в направлении, перпендикулярном валу (центральному валу 5) первой катушки 111 и второй катушки 113, как проиллюстрировано на Фиг. 11, Фиг. 12A и Фиг. 12B. Другими словами, водоохлаждаемые кабели, образующие первую катушку 111 и вторую катушку 113, наматываются так, чтобы они были расположены в направлении, перпендикулярном валу (центральному валу 5) первой катушки 111 и второй катушки 113.
[0133] Первая катушка 111 и вторая катушка 113 выполнены каждая в виде плоской спирали, позволяя тем самым увеличить ширину катушки W, показанную на Фиг. 11, когда первая катушка 111 и вторая катушка 113 располагаются так, чтобы поверхности этих катушек были практически параллельными друг другу, с предусмотренными между ними промежутками G. Ширина катушки W означает длину группы смежных друг другу водоохлаждаемых кабелей в направлении, перпендикулярном центральному валу 5. При условии, что промежутки G являются одинаковыми, по мере увеличения ширины катушки W прохождение магнитных потоков в промежутках G затрудняется, и магнитное сопротивление увеличивается. Таким образом становится возможным увеличить коэффициент связи k. Поэтому возможно увеличить коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока (см. Уравнение (4)). Другими словами, в случае формы плоской спирали, по мере увеличения числа витков коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL может быть повышен, если смотреть от цепи источника питания переменного тока.
<Второй пример>
[0134] Фиг. 13 - вид, иллюстрирующий второй пример конструкции устройства регулировки индуктивности в этом варианте осуществления. Фиг. 13 - вид, соответствующий Фиг. 1A. Фиг. 14A - вид, иллюстрирующий один пример первой катушки 131 и первого несущего элемента 132. Фиг. 14B - вид, иллюстрирующий один пример второй катушки 133 и второго несущего элемента 134. Фиг. 14A - вид, соответствующий Фиг. 2A, а Фиг. 14B - вид, соответствующий Фиг. 2B.
[0135] В этом примере, как иллюстрировано на Фиг. 13, Фиг. 14A и Фиг. 14B, число витков каждой из первой катушки 131 и второй катушки 133 задано равным двум, и первая катушка 131 и вторая катушка 133 выполнены одинаковыми по числу витков. Кроме того, как проиллюстрировано на Фиг. 13, Фиг. 14A и Фиг. 14B, форма первой катушки 131 и второй катушки 133 выполнена в виде продольной намотки. Здесь продольная намотка означает, что водоохлаждаемый кабель наматывается в направлении вдоль вала (центрального вала 5) первой катушки 131 и второй катушки 133, как проиллюстрировано на Фиг. 13, Фиг. 14A и Фиг. 14B. Другими словами, водоохлаждаемые кабели, образующие первую катушку 131 и вторую катушку 133, наматываются так, чтобы они были расположены в направлении вдоль вала (центрального вала 5) первой катушки 131 и второй катушки 133.
[0136] В случае продольной намотки ширина катушки W является той же самой, что и в том случае, когда число витков равно одному. Таким образом, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, является тем же самым, что и в том случае, когда число витков равно одному, и меньше, чем в случае формы плоской спирали. Однако совокупная индуктивность GL пропорциональна квадрату числа витков. Таким образом, независимо от варианта формы с плоскими спиралями или варианта формы с продольной намоткой, возможно увеличить совокупную индуктивность GL по сравнению с тем случаем, когда число витков катушки равно одному. Кроме того, увеличение площади катушки позволяет увеличить совокупную индуктивность GL.
<Модифицированные примеры>
[0137] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором число витков равно двум. Однако число витков не ограничивается двумя, и может быть равно трем виткам или более. Требуется лишь, чтобы число витков определялось в соответствии с размером устройства регулировки индуктивности, коэффициентом увеличения β, величиной совокупной индуктивности GL, стоимостью устройства регулировки индуктивности или т.п. Кроме того, в этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором число витков первой катушки 111 и число витков первой катушки 131 являются одинаковыми. Однако они могут отличаться по числу витков. Кроме того, также в этом варианте осуществления могут использоваться различные модифицированные примеры, объясненные в первом варианте осуществления.
(Третий вариант осуществления)
[0138] Далее будет объяснен третий вариант осуществления. В этом варианте осуществления предусматривается множество групп первых катушек и вторых катушек. Этот вариант осуществления и первый и второй варианты осуществления отличаются главным образом конструкцией, поскольку число групп первых катушек и вторых катушек отличается. Таким образом, в объяснении этого варианта осуществления используются те же самые ссылочные позиции и символы, что и на Фиг. 1A-14B, для тех же деталей, что и в первом и втором вариантах осуществления, или аналогичные им, а их подробные объяснения опущены.
[0139] Фиг. 15A и Фиг. 15B - это виды, иллюстрирующие один пример конструкции устройства регулировки индуктивности в этом варианте осуществления. Фиг. 15A - вид, соответствующий Фиг. 11, а Фиг. 15B - вид, соответствующий Фиг. 1B. На Фиг. 15A в качестве примера будет объяснен случай, в котором предусмотрены две группы из первой катушки 111, первого несущего элемента 112, второй катушки 113 и второго несущего элемента 114, которые проиллюстрированы на Фиг. 11. То есть устройство регулировки индуктивности в этом варианте осуществления включает в себя: группу из первой катушки 111a, первого несущего элемента 112a, второй катушки 113a и второго несущего элемента 114a; и группу из первой катушки 111b, первого несущего элемента 112b, второй катушки 113b и второго несущего элемента 114b.
[0140] Фиг. 16A-16D - это виды, иллюстрирующие один пример способа соединения первой катушки 111a, второй катушки 113a, первой катушки 111b и второй катушки 113b. Фиг. 16A-16D - это виды, соответствующие Фиг. 5A-5B. Фиг. 16A, Фиг. 16B и Фиг. 16C каждая иллюстрируют пример, в котором первая катушка 111a, вторая катушка 113a, первая катушка 111b и вторая катушка 113b соединены последовательно.
[0141] Фиг. 16A иллюстрирует такое соединение, при котором магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 111a и второй катушкой 113a, и магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 111b и второй катушкой 113b, взаимно усиливаются. Фиг. 16B иллюстрирует такое соединение, при котором магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 111a и второй катушкой 113a, и магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 111b и второй катушкой 113b, взаимно ослабляются. Фиг. 16С иллюстрирует такое соединение, при котором магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 111a и второй катушкой 113a, взаимно усиливаются, а магнитные потоки, создаваемые первой катушкой 111b и второй катушкой 113b, взаимно ослабляются.
[0142] Фиг. 16D иллюстрирует пример, в котором первая катушка 111a и вторая катушка 113a соединены последовательно, первая катушка 111b и вторая катушка 113b соединены последовательно, и соединенные последовательно первая катушка 111a и вторая катушка 113a и соединенные последовательно первая катушка 111b и вторая катушка 113b соединены параллельно. Между тем оба конца каждой цепи, проиллюстрированной на Фиг. 16A-16D, соединены с цепью источника питания переменного тока.
[0143] Кроме того, способ соединения первой катушки 111a, второй катушки 113a, первой катушки 111b и второй катушки 113b не ограничен проиллюстрированными на Фиг. 16A-16D, при условии, что группа первых катушек и вторых катушек, которые соединены последовательно или параллельно, соединена с другой группой последовательно или параллельно. Например, первая катушка 111a, вторая катушка 113a, первая катушка 111b и вторая катушка 113b могут быть соединены параллельно.
[0144] Как проиллюстрировано на Фиг. 15B, устройство регулировки индуктивности в этом варианте осуществления включает в себя: клеммы 1507a-1507h питания; и подающие воду патрубки 1508a-1508h. В соответствии со способом соединения первой катушки 111a, второй катушки 113a, первой катушки 111b и второй катушки 113b, концевые части первой катушки 111a, второй катушки 113a, первой катушки 111b и второй катушки 113b электрически соединены с некоторыми из клемм 1507a-1507h питания. Этот вариант осуществления сконструирован, как описано выше, позволяя тем самым увеличить коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока.
<Модифицированные примеры>
[0145] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором предусмотрены две группы первой катушки 111 и второй катушки 113 в первом примере (конструкции, проиллюстрированной на Фиг. 11) второго варианта осуществления. Однако в первом варианте осуществления (конструкция, проиллюстрированная на Фиг. 1A-2B) и втором примере второго варианта осуществления (конструкция, проиллюстрированная на Фиг. 13-14B) могут быть предусмотрены две группы первых катушек 1, 131 и вторых катушек 3, 133.
[0146] Кроме того, число групп первых катушек и вторых катушек не ограничено двумя и может быть равно трем группам или более. В том случае, когда число групп первых катушек и вторых катушек задано равным N, возможно переключать коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, в диапазоне от (L-kL)÷2N до (L+kL)×2N. Между тем для того чтобы упростить объяснения здесь, самоиндукции L1, L2 первой катушки и второй катушки считаются равными L. Увеличение числа групп первых катушек и вторых катушек позволяет изготовить более универсальное устройство регулировки индуктивности. Это приводит к снижению стоимости устройства регулировки индуктивности.
[0147] Кроме того, этот вариант осуществления может быть применен как к первому варианту осуществления, так и ко второму варианту осуществления. Кроме того, в этом варианте осуществления могут использоваться также различные модифицированные примеры, объясненные в первом и втором вариантах осуществления.
(Четвертый вариант осуществления)
[0148] Далее будет объяснен четвертый вариант осуществления. В вариантах осуществления с первого по третий в качестве примера был объяснен случай, в котором первая катушка и вторая катушка расположены в направлении, перпендикулярном их валу (центральному валу 5) одна за другой. В отличие от этого, в данном варианте осуществления будет объяснен случай, в котором множество первых катушек и множество вторых катушек расположены в направлении, перпендикулярном их валу (центральному валу 5). Этот вариант осуществления и варианты осуществления с первого по третий отличаются главным образом по конструкции, потому что различается число первых катушек и вторых катушек, располагаемых в направлении, перпендикулярном к центральному валу 5. Таким образом, в объяснении этого варианта осуществления используются те же самые ссылочные позиции и символы, что и на Фиг. 1A-16D, для тех же деталей, что и в вариантах осуществления с первого по третий, или аналогичные им, а их подробные объяснения опущены.
[0149] Фиг. 17A - вид, иллюстрирующий один пример конструкции первых катушек 171a и 171b и первого несущего элемента 172. Фиг. 17B - вид, иллюстрирующий один пример конструкции вторых катушек 173a и 173b и второго несущего элемента 174. Фиг. 17A - вид, соответствующий Фиг. 2A, а Фиг. 17B - вид, соответствующий Фиг. 2B.
[0150] Первые катушки 171a и 171b располагаются так, чтобы сделать их оси вращения соосными с центральным валом 5. Кроме того, первые катушки 171a и 171b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y). Кроме того, первые катушки 171a и 171b выполнены так, чтобы сохранять состояние, в котором они смещены на угол 90° в направлении их вращения. Аналогичным образом, вторые катушки 173a и 173b располагаются так, чтобы сделать их оси вращения соосными с центральным валом 5. Кроме того, вторые катушки 173a и 173b расположены на одной и той же горизонтальной плоскости (плоскости X-Y). Кроме того, вторые катушки 173a и 173b выполнены так, чтобы сохранять состояние, в котором они смещены на угол 90° в направлении их вращения.
[0151] Кроме того, как было объяснено в вариантах осуществления с первого по третий, первые катушки 171a и 171b и вторые катушки 173a и 173b располагаются так, чтобы поверхности первых катушек 171a и 171b и поверхности вторых катушек 173a и 173b были параллельными в состоянии с промежутками G между ними. Промежуток G может быть постоянным или переменным.
[0152] Как проиллюстрировано на Фиг. 17A, в первом несущем элементе 172 выполнены отверстия 172a, 172b, предназначенные для присоединения первой катушки 171a. Кроме того, в первом несущем элементе 172 выполнены отверстия 172c-172f, предназначенные для присоединения первой катушки 171b. Отверстия 172e, 172f служат для расположения части первой катушки 171b, перекрывающейся с первой катушкой 171a, на поверхности, противоположной поверхности, проиллюстрированной на Фиг. 17A, чтобы первые катушки 171a и 171b не мешали друг другу на поверхности, проиллюстрированной на Фиг. 17A. Кроме того, в центре первого несущего элемента 172 выполнено отверстие 172g, предназначенное для присоединения первого несущего элемента 172 к центральному валу 5.
[0153] Как проиллюстрировано на Фиг. 17B, во втором несущем элементе 174 выполнены отверстия 174a, 174b, предназначенные для присоединения второй катушки 173a. Кроме того, во втором несущем элементе 174 выполнены отверстия 174c-174f, предназначенные для присоединения второй катушки 173b. Отверстия 174e, 174f служат для расположения части второй катушки 173b, перекрывающейся со второй катушкой 173a, на поверхности, противоположной поверхности, проиллюстрированной на Фиг. 17B, чтобы вторые катушки 173a и 171b не мешали друг другу на поверхности, проиллюстрированной на Фиг. 17B. Кроме того, в центре второго несущего элемента 174 выполнено отверстие 174g, предназначенное для расположения второго несущего элемента 174 практически соосно с центральным валом 5. Отверстие 174g выполнено так, чтобы имелся промежуток между вторым несущим элементом 174 и центральным валом 5, когда центральный вал 5 пропущен через отверстие 174g.
[0154] В вариантах осуществления с первого по третий угол поворота первых катушек 1, 81, 91, 111 и 131 задан в диапазоне от 0° до 180°. В отличие от этого, данный вариант осуществления сконструирован как описано выше, и тем самым возможно сделать коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, тем же самым, что и его значение в устройствах регулировки индуктивности в вариантах осуществления с первого по третий, даже когда угол поворота первых катушек 171a, 171b задан в диапазоне от 0° до 90°.
[0155] Диапазон угла поворота первых катушек 171a, 171b уменьшают, как описано выше, чтобы тем самым подавить большую деформацию водоохлаждаемых кабелей, образующих первые катушки 171a, 171b. Таким образом, остается больше места для гибкости первых катушек 171a, 171b, что позволяет улучшить точность управления вращением первых катушек 171a, 171b.
[0156] Однако, аналогично случаю, объясненному в модифицированном примере 6 первого варианта осуществления, диапазон угла поворота первых катушек 171a, 171b не ограничен диапазоном от 0° до 90°. Например, угол поворота первых катушек 171a, 171b может составлять в диапазоне от 0° до 180°.
<Модифицированные примеры>
[0157] В этом варианте осуществления в качестве примера был объяснен случай, в котором имеется по две первых катушек и вторых катушек, располагающихся в направлении, перпендикулярном центральному валу 5, которые являются первыми катушками 171a, 171b и вторыми катушками 173a, 173b. Однако число первых катушек и вторых катушек, располагающихся в направлении, перпендикулярном центральному валу 5, может быть три или более. Число первых катушек и вторых катушек, располагающихся в направлении, перпендикулярном центральному валу 5, устанавливается равным N (где N - целое число 2 или больше), и первые катушки выполнены так, чтобы сохранять состояние, смещенное на угол 90/(N/2)° в направлении их вращения, что позволяет установить диапазон угла поворота первой катушки от 0° до 180/N°.
[0158] Кроме того, этот вариант осуществления может быть применен к любому из вариантов осуществления с первого по третий. Кроме того, в этом варианте осуществления могут использоваться также различные модифицированные примеры, объясненные в вариантах осуществления с первого по третий.
(Пятый вариант осуществления)
[0159] Далее будет объяснен пятый вариант осуществления. В вариантах осуществления с первого по четвертый в качестве примера был объяснен случай, в котором первые катушки 1, 81, 91, 111, 131, 171a и 171b и вторые катушки 3, 83, 93, 113, 133, 173a и 173b соединены последовательно или параллельно, и их соединения не изменяются. В отличие от этого, в данном варианте осуществления соединение между первой катушкой и второй катушкой изменяется автоматически. Как и выше, этот вариант осуществления и варианты осуществления с первого по четвертый отличаются главным образом тем, выполняется ли или нет переключение соединения между первой катушкой и второй катушкой. Таким образом, в объяснении этого варианта осуществления используются те же самые ссылочные позиции и символы, что и на Фиг. 1A-17B, для тех же деталей, что и в вариантах осуществления с первого по четвертый, или аналогичные им, а их подробные объяснения опущены.
[0160] Фиг. 18 - вид, иллюстрирующий один пример конструкции для переключения соединения между первой катушкой 1 и второй катушкой 3. Как проиллюстрировано на Фиг. 18, устройство регулировки индуктивности в этом варианте осуществления дополнительно включает в себя блок 181 управления и переключатель 182 контактов в устройстве регулировки индуктивности, объясненном в первом варианте осуществления. Блок 181 управления и переключатель 182 контактов используются для построения переключающего устройства, которое автоматически изменяет соединение между первой катушкой и второй катушкой.
[0161] Переключатель 182 контактов имеет контакты 182a-182c. Блок 181 управления выдает командный сигнал переключения на переключатель 182 контактов. В командном сигнале переключения содержится информация, указывающая на то, следует ли разомкнуть или замкнуть каждый из контактов 182a-182c. Переключатель 182 контактов размыкает или замыкает контакты 182a-182c согласно информации, содержащейся в командном сигнале переключения, выдаваемом блоком 181 управления. В примере, проиллюстрированном на Фиг. 18, когда контакты 182a, 182b разомкнуты, а контакт 182c замкнут, первая катушка 1 и вторая катушка 3 соединены последовательно. С другой стороны, когда контакты 182a, 182b замкнуты, а контакт 182c разомкнут, первая катушка 1 и вторая катушка 3 соединены параллельно. Фиг. 18 иллюстрирует состояние, в котором первая катушка 1 и вторая катушка 3 соединены последовательно.
[0162] Между тем командный сигнал переключения может быть сгенерирован на основе инструкции, данной оператором блоку 181 управления, и передан переключателю 182 контактов, или же может быть сгенерирован на основе заранее заданного плана (графика) и передан переключателю 182 контактов. Кроме того, командный сигнал переключения может также быть сгенерирован другим способом.
[0163] Кроме того, в примере, иллюстрированном на Фиг. 18, выходные концы 182d, 182e переключателя 182 контактов и клеммы питания электрически соединены друг с другом. Таким образом, следует электрически соединить друг с другом только выходные концы 182d, 182e переключателя 182 контактов и некоторые из клемм 7a-7d питания, проиллюстрированных на Фиг. 1B. Кроме того, в этом случае число клемм питания не обязано равняться четырем, и достаточно двух клемм питания.
[0164] Этот вариант осуществления сконструирован, как описано выше, позволяя тем самым переключать коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, в диапазоне от (L-kL)÷2 до (L+kL)×2. Однако, для того чтобы упростить объяснения здесь, самоиндукции L1, L2 первой катушки 1 и второй катушки 3 считаются равными L. Соединение между первой катушкой 1 и второй катушкой 3 переключается на параллельное соединение с последовательного соединения, и переключается на последовательное соединение с параллельного соединения, позволяя тем самым увеличить коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, по сравнению с первым вариантом осуществления. Таким образом, возможно применять такое устройство регулировки индуктивности в более разнообразных местах и по более различающимся назначениям. Соответственно, возможно изготовить более универсальное устройство регулировки индуктивности, что приводит к снижению его стоимости.
<Модифицированные примеры>
[0165] Этот вариант осуществления может быть применен к любому из вариантов осуществления с первого по четвертый. Кроме того, возможно переключать соединение между катушками либо на последовательное, либо на параллельное, в блоке из единственной катушки (первой катушки, второй катушки). Например, в том случае, когда есть две первые катушки и две вторые катушки, можно соединить две первые катушки последовательно или параллельно, соединить две вторые катушки последовательно или параллельно, и соединить последовательно или параллельно соединенные две первые катушки и последовательно или параллельно соединенные две вторые катушки последовательно или параллельно. Более того, в этом варианте осуществления могут использоваться также различные модифицированные примеры, объясненные в вариантах осуществления с первого по четвертый.
(Шестой вариант осуществления)
[0166] Далее будет объяснен шестой вариант осуществления. В том случае, когда устройство регулировки индуктивности включают в электрическую цепь, как раскрыто в патентном документе 1, обычно соединяют устройство регулировки индуктивности последовательно или параллельно с нагревательной обмоткой между конденсатором и нагревательной обмоткой. В том случае, когда устройство регулировки индуктивности соединяется последовательно с нагревательной обмоткой, к устройству регулировки индуктивности прикладывается потенциал, в котором в дополнение к напряжению, приложенному к нагревательной обмотке, добавляется напряжение, приложенное к устройству регулировки индуктивности. Следовательно, требуется усиление изоляции для того, чтобы предотвратить возникновение затруднений, таких как пробой диэлектрика в устройстве регулировки индуктивности, что приводит к удорожанию устройства регулировки индуктивности. Кроме того, в том случае, когда устройство регулировки индуктивности соединяется параллельно с нагревательной обмоткой, необходимо увеличивать индуктивность устройства регулировки индуктивности до величины приблизительно в 10 раз большей, чем индуктивность нагревательной обмотки, например для того, чтобы уменьшить ток, протекающий через устройство регулировки индуктивности. Следовательно, потери в катушке и магнитном теле, входящих в состав устройства регулировки индуктивности, увеличиваются.
[0167] Таким образом, в этом варианте осуществления будет объяснен один пример конструкции, предназначенной для уменьшения потенциала, прикладываемого к устройству регулировки индуктивности, когда устройство регулировки индуктивности, объясненное в каждом из вариантов осуществления с первого по пятый, соединяется с индуктивной нагрузкой последовательно относительно резонансного тока, и электрическая цепь, включающая в себя индуктивную нагрузку, запитана. Кроме того, в этом варианте осуществления будет объяснено строение, предназначенное для выполнения вращения по меньшей мере одной из первой катушки и второй катушки таким образом, чтобы электрическая цепь стала резонансным контуром при работе электрической цепи. Устройство регулировки индуктивности в этом варианте осуществления дополнительно включает в себя конденсатор, соединяемый последовательно с первой катушкой и второй катушкой в конструкции устройства регулировки индуктивности в каждом из вариантов осуществления с первого по пятый. В следующем объяснении этот конденсатор будет по мере необходимости упоминаться как компенсирующий падение напряжения конденсатор. Кроме того, устройство регулировки индуктивности в этом варианте осуществления дополнительно включает в себя блок управления, который выполняет управление для осуществления вращения по меньшей мере одной из первой катушки и второй катушки в конструкции устройства регулировки индуктивности в каждом из вариантов осуществления с первого по пятый.
[0168] Как и выше, устройство регулировки индуктивности в этом варианте осуществления становится устройством, в котором компенсирующий падение напряжения конденсатор и блок управления добавлены к устройству регулировки индуктивности в каждом из вариантов осуществления с первого по пятый. Таким образом, в объяснении этого варианта осуществления используются те же самые ссылочные позиции и символы, что и на Фиг. 1A-18, для тех же деталей, что и в вариантах осуществления с первого по пятый, или аналогичные им, а их подробные объяснения опущены. Между тем, соединение устройства регулировки индуктивности с индуктивной нагрузкой последовательно относительно резонансного тока, который описан выше, означает, что устройство регулировки индуктивности электрически соединено с резонансным контуром, и тем самым устройство регулировки индуктивности соединено с резонансным контуром, чтобы предотвратить разветвление резонансного тока.
[0169] Фиг. 19A-19D - это виды, иллюстрирующие примеры соединения устройства регулировки индуктивности. Здесь в качестве примера будет объяснен случай, в котором устройство регулировки индуктивности соединено с устройством индукционного нагрева. В устройстве индукционного нагрева вихревые токи, образующиеся в том случае, когда магнитное поле, генерируемое путем подачи переменного тока на нагревательную обмотку, проникает через металлическую пластину, такую как стальная пластина, индуктивно нагревают эту металлическую пластину.
[0170] На Фиг. 19A-19D взаимно электрически соединенные первая и вторая катушки для удобства иллюстрации проиллюстрированы как одна катушка 191a. Один конец катушки 191a электрически соединен с одним концом компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b. Таким образом, компенсирующий падение напряжения конденсатор 191b электрически соединен с первой катушкой и второй катушкой. Другой конец катушки 191a и другой конец компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b выведены наружу устройства регулировки индуктивности. Таким образом, в примерах, проиллюстрированных на Фиг. 19A-19D, другой конец катушки 191a и другой конец компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b электрически соединены с некоторыми из клемм 7a-7d питания. Кроме того, в том случае, когда компенсирующий падение напряжения конденсатор 191b предусмотрен в устройстве регулировки индуктивности по пятому варианту осуществления, в ранее описанном объяснении один конец и другой конец катушки 191a заменяются соответственно на выходные концы 182d и 182e переключателя 182 контактов.
[0171] В этом варианте осуществления в качестве примера будет объяснен случай, в котором в качестве цепи источника питания переменного тока используется один из инвертора 192a тока и инвертора 192b напряжения. В первом примере, проиллюстрированном на Фиг. 19A, устройство 191 регулировки индуктивности соединено с устройством индукционного нагрева, включающим в себя инвертор 192a тока, трансформатор 193, резонансный конденсатор 194 и нагревательную обмотку 195. В первом примере, проиллюстрированном на Фиг. 19A, если смотреть от инвертора 192a тока, резонансный конденсатор 194 и нагревательная обмотка 195 соединены параллельно, а устройство 191 регулировки индуктивности подключено между резонансным конденсатором 194 и нагревательной обмоткой 195. В первом примере, проиллюстрированном на Фиг. 19A, через нагревательную обмотку 195 течет большой ток, генерируемый при параллельном резонансе, и за счет этого выполняется индукционный нагрев. Резонансный ток I протекает по пути, проходящем через устройство 191 регулировки индуктивности, резонансный конденсатор 194 и нагревательную обмотку 195.
[0172] Во втором примере, проиллюстрированном на Фиг. 19B, устройство 191 регулировки индуктивности соединено с устройством индукционного нагрева, включающим в себя инвертор 192b напряжения, трансформатор 193, резонансные конденсаторы 196a, 196b и нагревательную обмотку 195. Во втором примере, проиллюстрированном на Фиг. 19B, если смотреть от инвертора 192b напряжения, резонансные конденсаторы 196a, 196b и нагревательная обмотка 195 соединены последовательно, а устройство 191 регулировки индуктивности подключено между резонансным конденсатором 196a и нагревательной обмоткой 195. Во втором примере, проиллюстрированном на Фиг. 19B, через нагревательную обмотку 195 течет, большой ток, генерируемый при последовательном резонансе, и за счет этого выполняется индукционный нагрев. Резонансный ток I протекает по пути, проходящем через устройство 191 регулировки индуктивности, резонансный конденсатор 196a, трансформатора 193 (его вторичную обмотку), резонансный конденсатор 196b и нагревательную обмотку 195.
[0173] В первом и втором примерах, проиллюстрированных на Фиг. 19A и Фиг. 19B, индуктивность катушки 191a является вышеупомянутой совокупной индуктивностью GL. Кроме того, электростатическая емкость резонансного конденсатора 194 и совокупная электростатическая емкость резонансных конденсаторов 196a, 196b каждая заданы равными C2, электростатическая емкость компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b задана равной C1, а индуктивность нагревательной обмотки 195 задана равной LL. Тогда совокупная индуктивность LT индуктивности катушки 191a (а именно, совокупной индуктивности GL) и индуктивности LL нагревательной обмотки 195 выражается нижеприведенным Уравнением (6). Кроме того, совокупная электростатическая емкость CT электростатической емкости C2 резонансного конденсатора 194 или совокупная электростатическая емкость C2 резонансных конденсаторов 196a, 196b и электростатической емкости C1 компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b выражается нижеприведенным Уравнением (7). В этом случае резонансная частота f выражается нижеприведенным Уравнением (8).
LT = GL+LL ... (6)
CT = C1・C2/(C1+C2) ... (7)
F = 1/2π√(LT・CT) ... (8)
[0174] В третьем примере, проиллюстрированном на Фиг. 19C, устройство 191 регулировки индуктивности соединено с устройством индукционного нагрева, включающим в себя инвертор 192a тока, трансформатор 193 и нагревательную обмотку 195. В третьем примере, проиллюстрированном на Фиг. 19C, если смотреть от инвертора 192a тока, устройство 191 регулировки индуктивности и нагревательная обмотка 195 соединены параллельно. В третьем примере, проиллюстрированном на Фиг. 19С, через нагревательную обмотку 195 течет большой ток, генерируемый при параллельном резонансе, и за счет этого выполняется индукционный нагрев. Резонансный ток I протекает по пути, проходящем через устройство 191 регулировки индуктивности и нагревательную обмотку 195.
[0175] В четвертом примере, проиллюстрированном на Фиг. 19D, устройство 191 регулировки индуктивности соединено с устройством индукционного нагрева, включающим в себя инвертор 192b напряжения, трансформатор 193 и нагревательную обмотку 195. В четвертом примере, проиллюстрированном на Фиг. 19D, если смотреть от инвертора 192b напряжения, устройство 191 регулировки индуктивности и нагревательная обмотка 195 соединены последовательно. В четвертом примере, проиллюстрированном на Фиг. 19D, через нагревательную обмотку 195 течет большой ток, генерируемый при последовательном резонансе, и за счет этого выполняется индукционный нагрев. Резонансный ток I протекает по пути, проходящем через устройство 191 регулировки индуктивности, нагревательную обмотку 195 и трансформатор 193 (его вторичную обмотку).
[0176] В третьем и четвертом примерах, проиллюстрированных на Фиг. 19C и Фиг. 19D, совокупная индуктивность LT индуктивности катушки 191a (а именно, совокупной индуктивности GL) и индуктивности LL нагревательной обмотки 195 выражается вышеприведенным Уравнением (6). В этом случае резонансная частота f выражается нижеприведенным Уравнением (9).
f = 1/2π√(LT・C1) ... (9)
[0177] Как описано ранее, возможно автоматически непрерывно изменять совокупную индуктивность GL устройства 191 регулировки индуктивности за счет вращения первой катушки или т.п. Таким образом, возможно непрерывно изменять индуктивность в резонансном контуре без отключения питания (а именно, без остановки работы инвертора 192a тока или инвертора 192b напряжения). Тем самым возможно осуществлять устойчивую работу устройства индукционного нагрева. Электростатическая емкость C1 компенсирующего падение напряжения конденсатора может быть выбрана в соответствии с нижеприведенным Уравнением (10) так, чтобы можно было компенсировать задержку совокупной индуктивности GL устройства 191 регулировки индуктивности.
2
C1 = 1/{(2πf)・GL} ... (10)
[0178] В качестве совокупной индуктивности GL в Уравнении (10) используется репрезентативное значение совокупной индуктивности GL в устройстве 191 регулировки индуктивности. Репрезентативное значение совокупной индуктивности GL в устройстве 191 регулировки индуктивности представляет собой, например, значение в 1/2 (а именно, среднее значение) переменного диапазона (от минимального значения до максимального значения) совокупной индуктивности GL в устройстве 191 регулировки индуктивности. Кроме того, f в Уравнении (10) представляет собой резонансную частоту.
[0179] Кроме того, в том случае, когда устройство 191 регулировки индуктивности соединено последовательно с нагревательной обмоткой 195 относительно резонансного тока I, к устройству 191 регулировки индуктивности прикладывается потенциал, к которому в дополнение к напряжению (= V2), приложенному к нагревательной обмотке 195, добавляется напряжение (= V1-V2), приложенное к устройству 191 регулировки индуктивности. Следовательно, при принятии мер по защите от высокого напряжения (мер по изоляции) устройства регулировки индуктивности, оно становится чрезвычайно дорогим. Причина, по которой напряжение становится высоким, состоит в том, что из-за запаздывания по фазе тока, текущего через нагревательную обмотку 195, являющуюся индуктивной нагрузкой, величина падения напряжения устройства 191 регулировки индуктивности добавляется к напряжению, приложенному к нагревательной обмотке 195.
[0180] Таким образом, в этом варианте осуществления, как проиллюстрировано на Фиг. 19A-19B, компенсирующий падение напряжения конденсатор 191b соединен с нагрузочной стороной катушки 191a последовательно. Этот вариант осуществления сконструирован таким образом, чтобы тем самым компенсировать величину падения напряжения устройства 191 регулировки индуктивности запаздывающим по фазе током. Тем самым напряжение, приложенное к устройству 191 регулировки индуктивности, уменьшается и становятся ненужными меры по защите от высокого напряжения устройства 191 регулировки индуктивности. В результате становится возможным недорого изготавливать устройство 191 регулировки индуктивности.
[0181] Блок 197 управления отслеживает значение индуктивности нагревательной обмотки 195. Блок 197 управления изменяет совокупную индуктивность GL в устройстве 191 регулировки индуктивности согласно этому значению индуктивности нагревательной обмотки 195. Изменение совокупной индуктивности GL в устройстве 191 регулировки индуктивности выполняется путем вращения по меньшей мере одной из первой катушки и второй катушки. При этом блок 197 управления изменяет совокупную индуктивность GL в устройстве 191 регулировки индуктивности так, чтобы частота тока, текущего через нагревательную обмотку 195, стала резонансной частотой f. Таким образом, электрическая цепь, включающая в себя нагревательную обмотку 195, становится резонансным контуром.
[0182] Способ определения угла поворота по меньшей мере одной из первой катушки и второй катушки является, например, следующим. Сначала предварительно исследуют соотношение между углом поворота по меньшей мере одной из первой катушки и второй катушки и совокупной индуктивностью GL в устройстве 191 регулировки индуктивности. Блок 197 управления запоминает информацию об этом соотношении. Блок 197 управления вычисляет в соответствии со значением индуктивности нагревательной обмотки 195 значение совокупной индуктивности GL в устройстве 191 регулировки индуктивности для того, чтобы частота текущего через нагревательную обмотку 195 тока была резонансной частотой f. Затем блок 197 управления выводит (вычисляет) по вышеупомянутому соотношению угол поворота, соответствующий рассчитанному значению.
[0183] Между тем в данном варианте осуществления могут использоваться также различные модифицированные примеры, объясненные в вариантах осуществления с первого по пятый. Кроме того, в каждом из вариантов осуществления можно рассматривать разницу в размере и отклонении направления как несущественную в пределах конструктивных допусков.
(Примеры)
Далее будут объяснены примеры.
<Пример 1>
[0184] В этом примере использовалось устройство регулировки индуктивности по первому варианту осуществления. Формы первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b, третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b являются формами, проиллюстрированными на Фиг. 2A и Фиг. 2B. У каждой из первой кольцеобразной части 1a, второй кольцеобразной части 1b, третьей кольцеобразной части 3a и четвертой кольцеобразной части 3b длина в направлении по длинной стороне была установлена равной 300 мм, а длина в направлении по короткой стороне была установлена равной 150 мм.
[0185] В качестве каждой из первой катушки 1 и второй катушки 3 взяли катушку, выполненную путем пропускания литца с сечением 45 кв. через шланг, и соединили первую катушку 1 и вторую катушку 3 последовательно. В том случае, когда угол поворота первой катушки 1 в состоянии подачи переменного тока 1500 A и 35 кГц на первую катушку 1 и вторую катушку 3 и наибольшего ослабления друг другом магнитных потоков, генерируемых первой катушкой 1 и второй катушкой 3 (второе состояние, проиллюстрированное сверху на Фиг. 4), был установлен на 0°, и первую катушку 1 поворачивали с шагом 30° в диапазоне от 0° до 180°, измеряли совокупную индуктивность GL и потери мощности устройства регулировки индуктивности. Результаты этого проиллюстрированы ниже.
[0186] Минимальное значение совокупной индуктивности GL (0°): 0,59 мкГн
Максимальное значение совокупной индуктивности GL (180°): 1,93 мкГн
Коэффициент увеличения β = 1,93/0,59  3,27
Потеря мощности W = 4,3 кВт
Кроме того, соотношение между углом поворота первой катушки 1 и совокупной индуктивностью GL стало практически пропорциональным соотношением.
<Сравнительный пример 1>
[0187] В качестве устройства регулировки индуктивности для сравнения с Примером 1 была изготовлена соленоидная катушка с тремя витками из водоохлаждаемой медной трубки и выполненная путем размещения магнитного сердечника в этой соленоидной катушке, как описано в патентном документе 1. В состоянии подачи переменного тока 1500 A и 35 кГц на эту соленоидную катушку меняли коэффициент заполнения магнитным сердечником соленоидной катушки и измеряли индуктивность устройства регулировки индуктивности и потерю мощности устройства регулировки индуктивности. Результаты этого проиллюстрированы ниже.
[0188] Минимальное значение индуктивности: 0,025 мкГн
Максимальное значение индуктивности: 0,08 мкГн
Коэффициент увеличения β = 0,08/0,025  3,3
Потеря мощности W = 131 кВт
Приведенные выше пример 1 и сравнительный пример 1 были практически равны по коэффициенту увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, но в сравнительном примере 1 потеря мощности W была приблизительно в 30 раз больше, чем в примере 1.
<Пример 2>
[0189] В этом примере использовалось устройство регулировки индуктивности по первому примеру второго варианта осуществления. Формы первой кольцеобразной части, второй кольцеобразной части, третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части были формами, проиллюстрированными на Фиг. 12A и Фиг. 12B. У каждой из первой кольцеобразной части, второй кольцеобразной части, третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части длина в направлении по длинной стороне была установлена равной 300 мм, а длина в направлении по короткой стороне была установлена равной 150 мм. Кроме того, число витков каждой из первой катушки 111 и второй катушки 113 было установлено равным двум.
[0190] В качестве каждой из первой катушки 111 и второй катушки 113 взяли катушку, выполненную путем пропускания литца с сечением 45 кв. через шланг, и соединили первую катушку 111 и вторую катушку 113 последовательно. В том случае, когда угол поворота первой катушки 111 в состоянии подачи переменного тока 1500 A и 35 кГц на первую катушку 111 и вторую катушку 113 и наибольшего ослабления друг другом магнитных потоков, генерируемых первой катушкой 111 и второй катушкой 113, был установлен на 0°, и первую катушку 1 поворачивали с шагом 30° в диапазоне от 0° до 180°, измеряли совокупную индуктивность GL и потерю мощности устройства регулировки индуктивности. Результаты этого проиллюстрированы ниже.
[0191] Минимальное значение совокупной индуктивности GL (0°): 2,23 мкГн
Максимальное значение совокупной индуктивности GL (180°): 7,70 мкГн
Коэффициент увеличения β = 7,70/2,23  3,45
Потеря мощности W = 8,45 кВт
Кроме того, соотношение между углом поворота первой катушки 111 и совокупной индуктивностью GL стало практически пропорциональным соотношением.
[0192] В этом примере, по сравнению с примером 1, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, увеличился, а также в этом примере по сравнению со сравнительным примером 1 было возможно резко уменьшить потерю мощности.
<Пример 3>
[0193] В этом примере использовалось устройство регулировки индуктивности по второму примеру второго варианта осуществления. Формы первой кольцеобразной части, второй кольцеобразной части, третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части были формами, проиллюстрированными на Фиг. 13, Фиг. 14A и Фиг. 14B. У каждой из первой кольцеобразной части, второй кольцеобразной части, третьей кольцеобразной части и четвертой кольцеобразной части длина в направлении по длинной стороне была установлена равной 300 мм, а длина в направлении по короткой стороне была установлена равной 150 мм. Кроме того, число витков каждой из первой катушки 131 и второй катушки 133 было установлено равным двум.
[0194] В качестве каждой из первой катушки 131 и второй катушки 133 взяли катушку, выполненную путем пропускания литца с сечением 45 кв. через шланг, и соединили первую катушку 131 и вторую катушку 133 последовательно. В том случае, когда угол поворота первой катушки 131 в состоянии подачи переменного тока 1500 A и 35 кГц на первую катушку 131 и вторую катушку 133 и наибольшего ослабления друг другом магнитных потоков, генерируемых первой катушкой 131 и второй катушкой 133, был установлен на 0°, и первую катушку 131 поворачивали с шагом 30° в диапазоне от 0° до 180°, измеряли совокупную индуктивность GL и потерю мощности устройства регулировки индуктивности. Результаты этого проиллюстрированы ниже.
[0195] Минимальное значение совокупной индуктивности GL (0°): 2,69 мкГн
Максимальное значение совокупной индуктивности GL (180°): 7,56 мкГн
Коэффициент увеличения β = 7,56/2,69  2,8
Потеря мощности W = 8,63 кВт
Кроме того, соотношение между углом поворота первой катушки 131 и совокупной индуктивностью GL стало практически пропорциональным соотношением.
[0196] В этом примере использовались первая катушка 131 и вторая катушка 133, каждая из которых имеет продольно намотанную форму, а значит, по сравнению с примером 2, коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, уменьшается, но его величина остается на практически беспроблемном уровне. Кроме того, по сравнению со сравнительным примером 1 стало возможным резко уменьшить потерю мощности.
<Пример 4>
[0197] В этом примере совокупную индуктивность GL и потерю мощности устройства регулировки индуктивности измеряли при тех же самых условиях, что и в примере 2, за исключением того, что первая катушка 111 и вторая катушка 113 были соединены параллельно. Результаты этого проиллюстрированы ниже.
[0198] Минимальное значение совокупной индуктивности GL (0°): 0,56 мкГн
Максимальное значение совокупной индуктивности GL (180°): 1,93 мкГн
Коэффициент увеличения β = 1,93/0,56  3,45
Потеря мощности W = 8,6 кВт
Кроме того, соотношение между углом поворота первой катушки 111 и совокупной индуктивностью GL стало практически пропорциональным соотношением.
[0199] В этом примере по сравнению с примером 1 коэффициент увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, увеличился. Кроме того, в этом примере по сравнению со сравнительным примером 1 удалось также резко уменьшить потерю мощности. Кроме того, сравнение между этим примером и примером 2 показывает, что они были одинаковыми по коэффициенту увеличения β совокупной индуктивности GL, если смотреть от цепи источника питания переменного тока, но в этом примере величина совокупной индуктивности GL стала 1/4 от таковой в примере 2. Таким образом, это устройство регулировки индуктивности сконструировано наподобие пятого варианта осуществления, и соединение между первой катушкой 111 и второй катушкой 113 переключается, позволяя тем самым расширить диапазон совокупной индуктивности GL.
<Пример 5>
[0200] В этом примере потенциал (= V1), прикладываемый к устройству 191 регулировки индуктивности, соединенному с устройством индукционного нагрева, проиллюстрированным на Фиг. 19A, вычисляли при следующих условиях. В результате было найдено V1  5 кВ.
[0201] Постоянный электрический режим
Индуктивность LL нагревательной обмотки 195 = 5,7 мкГн
Электростатическая емкость C2 резонансного конденсатора 194 = 3,66 мкФ
Совокупная индуктивность GL = 8,5 мкГн
Электростатическая емкость C1 компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b = 2,43 мкФ
Однако в Уравнении (10) значение GL было принято равным 8,5 мкГн, резонансная частота f была принята равной 35 кГц, а затем была грубо оценена электростатическая емкость C1 компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b.
[0202] Режим работы
Рабочая частота f = 35 кГц
Резонансный ток I, подаваемый на нагревательную обмотку 195, = 4000 A
<Пример 6>
[0203] В этом примере потенциал (= V1), прикладываемый к устройству регулировки индуктивности в примере 5, выполненному без наличия компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b, вычисляли при следующих условиях. В результате было найдено V1 ≒ 12,5 кВ, и было подтверждено, что этот потенциал выше, чем потенциал в примере 5, прикладываемый к устройству регулировки индуктивности. Однако этот потенциал находится в пределах диапазона, позволяющего осуществлять меры по защите от высокого напряжения, а значит, этот потенциал практически не вызывает проблем, если только приняты меры по защите от высокого напряжения.
[0204] Постоянный электрический режим
Индуктивность LL нагревательной обмотки 195 = 5,7 мкГн
Электростатическая емкость C2 резонансного конденсатора 194 = 1,46 мкФ
Совокупная индуктивность GL = 8,5 мкГн
Электростатическая емкость C1 компенсирующего падение напряжения конденсатора 191b = 0 мкФ (компенсирующий падение напряжения конденсатор 191b не предусмотрен)
[0205] Режим работы
Рабочая частота f = 35 кГц
Резонансный ток I, подаваемый на нагревательную обмотку 195, = 4000 A
[0206] Между тем, все вышеописанные варианты осуществления и примеры настоящего изобретения лишь иллюстрируют конкретные примеры реализации настоящего изобретения, и технический объем настоящего изобретения не следует истолковывать в ограниченном ими смысле. То есть настоящее изобретение может быть реализовано в самых различных формах без отступления от его технической сути или его главных признаков.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0207] Настоящее изобретение может быть использовано для электрической цепи, включающей в себя индуктивную нагрузку, и т.д.