JP2817903B2 - 直流機の整流装置 - Google Patents
直流機の整流装置Info
- Publication number
- JP2817903B2 JP2817903B2 JP13615892A JP13615892A JP2817903B2 JP 2817903 B2 JP2817903 B2 JP 2817903B2 JP 13615892 A JP13615892 A JP 13615892A JP 13615892 A JP13615892 A JP 13615892A JP 2817903 B2 JP2817903 B2 JP 2817903B2
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- Japan
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- coil
- auxiliary pole
- field
- armature
- magnetic flux
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、補極コイルを有した直
流機の整流を改善するための整流装置に関する。
流機の整流を改善するための整流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、電機子コイル及び界磁コイル
を備えた直流機において、電機子コイルに電流が流れる
と、電機子コアに主磁界とほぼ直角方向に起磁力が生じ
て、主磁界の分布を乱す電機子反作用が起こることが知
られていて、この電機子反作用を排除して良好な整流を
行うために、直流機には補極が設けられている。そし
て、図８に示すように、電機子コイル１と補極コイル２
とを直列に接続して、電機子コイル１に流す電流と同一
の電流を補極コイル２にも流すことで、電機子電流によ
る電機子反作用で生じた磁束を打ち消している。
を備えた直流機において、電機子コイルに電流が流れる
と、電機子コアに主磁界とほぼ直角方向に起磁力が生じ
て、主磁界の分布を乱す電機子反作用が起こることが知
られていて、この電機子反作用を排除して良好な整流を
行うために、直流機には補極が設けられている。そし
て、図８に示すように、電機子コイル１と補極コイル２
とを直列に接続して、電機子コイル１に流す電流と同一
の電流を補極コイル２にも流すことで、電機子電流によ
る電機子反作用で生じた磁束を打ち消している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電機子
コイル１に流す電流と同一の電流を補極コイル２に流す
ので、実際の空間磁束密度とは、時間的なずれがあり、
過負荷では整流が悪化する場合がある。また、これ以上
磁界を強めても磁化は増加しない磁気飽和電流よりも、
多くの電流が電機子コイル１に流れた場合、補極コイル
２にも電機子電流に対応して余分な電流が流れるので、
効率も悪いといった問題がある。
コイル１に流す電流と同一の電流を補極コイル２に流す
ので、実際の空間磁束密度とは、時間的なずれがあり、
過負荷では整流が悪化する場合がある。また、これ以上
磁界を強めても磁化は増加しない磁気飽和電流よりも、
多くの電流が電機子コイル１に流れた場合、補極コイル
２にも電機子電流に対応して余分な電流が流れるので、
効率も悪いといった問題がある。
【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、常に良好な整流が得られ、かつ、補極コイルに無駄
な電流を流すことなく省エネルギーを図れる直流機の整
流装置を提供することを目的とする。
で、常に良好な整流が得られ、かつ、補極コイルに無駄
な電流を流すことなく省エネルギーを図れる直流機の整
流装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、整流子を介して通電される回転子コアに巻
かれた電機子コイル、界磁コアに巻かれた界磁コイル、
及び整流改善のための補極コアに巻かれた補極コイルを
備えた直流機の整流装置において、前記電機子コイルと
並列関係に、前記補極コイルと該コイルに流す電流を制
御する補極用チョッパの直列回路を接続し、かつ、前記
界磁コア間のギャップ磁束を検出するホール素子を設
け、このホール素子により検出された磁束データに基づ
いて、前記界磁コア間の幾何学的中性軸の磁束が０にな
るように、前記補極用チョッパを通電制御するようにし
たものである。
に本発明は、整流子を介して通電される回転子コアに巻
かれた電機子コイル、界磁コアに巻かれた界磁コイル、
及び整流改善のための補極コアに巻かれた補極コイルを
備えた直流機の整流装置において、前記電機子コイルと
並列関係に、前記補極コイルと該コイルに流す電流を制
御する補極用チョッパの直列回路を接続し、かつ、前記
界磁コア間のギャップ磁束を検出するホール素子を設
け、このホール素子により検出された磁束データに基づ
いて、前記界磁コア間の幾何学的中性軸の磁束が０にな
るように、前記補極用チョッパを通電制御するようにし
たものである。
【０００６】
【作用】上記の構成によれば、ホール素子により界磁コ
ア間のギャップ磁束を検出して、この検出データに基づ
いて、界磁コア間の幾何学的中性軸の磁束が０になるよ
うに、補極用チョッパにより補極コイルに流す電流を制
御する。こうすれば、幾何学的中性軸と電気的中性軸と
のずれを生じることはなく、良好な整流が得られる。ま
た、電機子コイルに磁気飽和電流以上の電流が流された
場合も、補極コイルに無駄な電流を流すことが抑えら
れ、省エネルギーが図れる。
ア間のギャップ磁束を検出して、この検出データに基づ
いて、界磁コア間の幾何学的中性軸の磁束が０になるよ
うに、補極用チョッパにより補極コイルに流す電流を制
御する。こうすれば、幾何学的中性軸と電気的中性軸と
のずれを生じることはなく、良好な整流が得られる。ま
た、電機子コイルに磁気飽和電流以上の電流が流された
場合も、補極コイルに無駄な電流を流すことが抑えら
れ、省エネルギーが図れる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について図
面を参照して説明する。図１は直流機の制御回路図であ
る。この回路は、電機子コイル１と整流子及びブラシと
電機子コイル１に流す電流を制御するための電界効果ト
ランジスタ１１（以下、ＦＥＴと略す）の直列回路と、
補極コイル２とこのコイルに流す電流を制御するための
ＦＥＴ１２の直列回路と、界磁コイル３とこのコイルに
流す電流を制御するためのＦＥＴ１３の直列回路とが並
列関係に接続されている回路である。そして、これらは
直流電源Ｅに接続されている。ＦＥＴ１１，１２，１３
はチョッパ回路を構成し、各々のゲートは不図示の制御
回路に接続されている。また、それぞれのコイルには逆
並列にダイオード２１，２２，２３が接続されている。
面を参照して説明する。図１は直流機の制御回路図であ
る。この回路は、電機子コイル１と整流子及びブラシと
電機子コイル１に流す電流を制御するための電界効果ト
ランジスタ１１（以下、ＦＥＴと略す）の直列回路と、
補極コイル２とこのコイルに流す電流を制御するための
ＦＥＴ１２の直列回路と、界磁コイル３とこのコイルに
流す電流を制御するためのＦＥＴ１３の直列回路とが並
列関係に接続されている回路である。そして、これらは
直流電源Ｅに接続されている。ＦＥＴ１１，１２，１３
はチョッパ回路を構成し、各々のゲートは不図示の制御
回路に接続されている。また、それぞれのコイルには逆
並列にダイオード２１，２２，２３が接続されている。
【０００８】次に、直流機の内部構成を説明する。図２
は直流機の側面図、図３は一部縦断面図である。直流機
の内部には、放射状に４箇所に界磁コア３３が配置さ
れ、各々の界磁コア３３には界磁コイル３が巻かれてい
る。それぞれの界磁コイル３の間には、整流改善のため
の補極コア３２に巻かれた補極コイル２が配置され、そ
れぞれの補極コア３２の先端内面にはホール素子４が設
けられている。図４に示すように、ホール素子４は、例
えば３箇所並んで補極コア３２の先端内面に設けられて
いて、不図示の制御回路に接続されている。このホール
素子４により界磁コア３３間のギャップ磁束を検出し、
この検出データが制御回路に伝達される。この制御回路
から、界磁コア３３間の幾何学的中性軸の磁束が０にな
るようチョッパパルスを出力することにより、ＦＥＴ１
２（図１）を導通制御して、補極コイル２に流す電流を
制御する。
は直流機の側面図、図３は一部縦断面図である。直流機
の内部には、放射状に４箇所に界磁コア３３が配置さ
れ、各々の界磁コア３３には界磁コイル３が巻かれてい
る。それぞれの界磁コイル３の間には、整流改善のため
の補極コア３２に巻かれた補極コイル２が配置され、そ
れぞれの補極コア３２の先端内面にはホール素子４が設
けられている。図４に示すように、ホール素子４は、例
えば３箇所並んで補極コア３２の先端内面に設けられて
いて、不図示の制御回路に接続されている。このホール
素子４により界磁コア３３間のギャップ磁束を検出し、
この検出データが制御回路に伝達される。この制御回路
から、界磁コア３３間の幾何学的中性軸の磁束が０にな
るようチョッパパルスを出力することにより、ＦＥＴ１
２（図１）を導通制御して、補極コイル２に流す電流を
制御する。
【０００９】上記の他に、直流機には、回転子である電
機子コア３１と、この電機子コア３１に巻かれた電機子
コイル１と、整流を行うための整流子５及びブラシ６
と、ブラシ６と直流機のケースとの絶縁を行うロッカー
７等が設けられている。
機子コア３１と、この電機子コア３１に巻かれた電機子
コイル１と、整流を行うための整流子５及びブラシ６
と、ブラシ６と直流機のケースとの絶縁を行うロッカー
７等が設けられている。
【００１０】次に、上記構成による動作を説明する。図
５は界磁コア間のギャップにおける磁束密度分布曲線で
ある。幾何学的中性軸付近は補極コア３２に巻かれた補
極コイル２によって整流され、整流磁束Ｂを得る。上述
したように、この整流磁束Ｂが０になるように補極コイ
ル２に流す電流をチョッパ制御する。
５は界磁コア間のギャップにおける磁束密度分布曲線で
ある。幾何学的中性軸付近は補極コア３２に巻かれた補
極コイル２によって整流され、整流磁束Ｂを得る。上述
したように、この整流磁束Ｂが０になるように補極コイ
ル２に流す電流をチョッパ制御する。
【００１１】図６は電機子コイル及び補極コイルに流れ
る電流のタイムチャートである。電機子コイル１に磁気
飽和電流Ｉ２以下の電流が流れる磁気不飽和状態（時間
０〜ｔ１及びｔ２〜）では、補極コイル２には電機子電
流と比例する電流が流れている。従来は電機子コイル１
と補極コイル２とは直列に接続されているので、電機子
コイル１に磁気飽和電流Ｉ２以上の電流が流れる磁気飽
和状態（時間ｔ１〜ｔ２）においても、補極電流は、図
６の点線のように、電機子電流に連れて増大する。それ
に対して本発明によれば、電機子コイル１と補極コイル
２とは別々のＦＥＴを持ち、かつ並列関係にあるので、
磁気飽和状態では補極コイル２に無駄な電流を流さない
ようにするために、補極電流を一定の低電流Ｉ１に保つ
ことができる。こうすることで、図６の斜線で示した部
分だけ省エネルギーが図れる。
る電流のタイムチャートである。電機子コイル１に磁気
飽和電流Ｉ２以下の電流が流れる磁気不飽和状態（時間
０〜ｔ１及びｔ２〜）では、補極コイル２には電機子電
流と比例する電流が流れている。従来は電機子コイル１
と補極コイル２とは直列に接続されているので、電機子
コイル１に磁気飽和電流Ｉ２以上の電流が流れる磁気飽
和状態（時間ｔ１〜ｔ２）においても、補極電流は、図
６の点線のように、電機子電流に連れて増大する。それ
に対して本発明によれば、電機子コイル１と補極コイル
２とは別々のＦＥＴを持ち、かつ並列関係にあるので、
磁気飽和状態では補極コイル２に無駄な電流を流さない
ようにするために、補極電流を一定の低電流Ｉ１に保つ
ことができる。こうすることで、図６の斜線で示した部
分だけ省エネルギーが図れる。
【００１２】なお、本直流機は、図７の（ａ）のように
発電機としても、（ｂ）のように電動機としても適用可
能である。発電機として動作する場合と電動機として動
作する場合とでは、補極コア３２のＮ，Ｓ極は逆とな
る。また、本実施例では、直流機の補極コアの先端内面
にはホール素子を３箇所設けたが、ホール素子の数は３
箇所だけに限られるものではない。
発電機としても、（ｂ）のように電動機としても適用可
能である。発電機として動作する場合と電動機として動
作する場合とでは、補極コア３２のＮ，Ｓ極は逆とな
る。また、本実施例では、直流機の補極コアの先端内面
にはホール素子を３箇所設けたが、ホール素子の数は３
箇所だけに限られるものではない。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ホール素
子が検出する界磁コア間のギャップ磁束データに基づい
て、界磁コア間の幾何学的中性軸の磁束が０になるよう
に、補極用チョッパにより補極コイルに流す電流を制御
する。こうすることにより、従来のように電機子電流と
同一の電流を補極コイルに流す場合と比べて、実際の空
間磁束密度とは時間的なずれを生じることがないので整
流改善が図れ、ブラシの寿命が延長する。また、電機子
とは別に、補極用チョッパを設けたので、補極コイルに
無駄な電流を流すこともなくなり、省エネルギーが図れ
る。
子が検出する界磁コア間のギャップ磁束データに基づい
て、界磁コア間の幾何学的中性軸の磁束が０になるよう
に、補極用チョッパにより補極コイルに流す電流を制御
する。こうすることにより、従来のように電機子電流と
同一の電流を補極コイルに流す場合と比べて、実際の空
間磁束密度とは時間的なずれを生じることがないので整
流改善が図れ、ブラシの寿命が延長する。また、電機子
とは別に、補極用チョッパを設けたので、補極コイルに
無駄な電流を流すこともなくなり、省エネルギーが図れ
る。
【図１】本発明の一実施例による直流機の制御回路図で
ある。
ある。
【図２】本直流機の側面図である。
【図３】本直流機の一部縦断面図である。
【図４】ホール素子の取付け状態を示す図である。
【図５】界磁コア間のギャップにおける磁束密度分布曲
線である。
線である。
【図６】電機子コイル及び補極コイルに流れる電流のタ
イムチャートである。
イムチャートである。
【図７】本直流機を、（ａ）発電機として（ｂ）電動機
として使用した場合の説明図である。
として使用した場合の説明図である。
【図８】従来技術による直流機の回路図である。
１ 電機子コイル ２ 補極コイル ３ 界磁コイル ４ ホール素子 １１，１２，１３ 電界効果トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02K 23/00 H02K 23/24 H02K 23/66 H02P 7/06
Claims (1)
- 【請求項１】 整流子を介して通電される回転子コアに
巻かれた電機子コイル、界磁コアに巻かれた界磁コイ
ル、及び整流改善のための補極コアに巻かれた補極コイ
ルを備えた直流機の整流装置において、前記電機子コイ
ルと並列関係に、前記補極コイルと該コイルに流す電流
を制御する補極用チョッパの直列回路を接続し、かつ、
前記界磁コア間のギャップ磁束を検出するホール素子を
設け、このホール素子により検出された磁束データに基
づいて、前記界磁コア間の幾何学的中性軸の磁束が０に
なるように、前記補極用チョッパを通電制御するように
したことを特徴とする直流機の整流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13615892A JP2817903B2 (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 直流機の整流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13615892A JP2817903B2 (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 直流機の整流装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304753A JPH05304753A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2817903B2 true JP2817903B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=15168678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13615892A Expired - Lifetime JP2817903B2 (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 直流機の整流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817903B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP13615892A patent/JP2817903B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05304753A (ja) | 1993-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980721 |