JP3489105B2 - ブラシレス自励三相同期発電機 - Google Patents
ブラシレス自励三相同期発電機Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
- H02K19/28—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings for self-excitation
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- Power Engineering (AREA)
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はブラシレス自励三相同期
発電機に関する。
発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平３−２４５７５５号公報に
開示されたブラシレス自励同期発電機が知られており、
これを図７を参照して説明する。
開示されたブラシレス自励同期発電機が知られており、
これを図７を参照して説明する。
【０００３】図７に示すブラシレス自励同期発電機は、
固定子鉄心２０に、集中全節巻乃至集中全節巻に準ずる
巻線態様の２極（実施例）の主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗと、
該主発電巻線の極数の５倍（実施例）の極数を有する１
０極（実施例）の固定子界磁巻線２１とが巻装される一
方、回転子鉄心２２には、前記主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの
極数と同じ極数を有する２極（実施例）の回転子界磁巻
線２３と、前記固定子界磁巻線の極数と同じ極数を有
し、かつ、前記主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの電流が作る電機
子反作用磁界の第５次空間高調波成分（１０極磁界）と
も磁気的結合をなす１０極（実施例）の回転子励磁巻線
２４とを巻装するものである。そして、前記固定子界磁
巻線２１は、制御整流装置ＶＲ（三相全波整流器２５及
び可変抵抗器Ｒｆ）を介して主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｒの各
相に設けた中間タップｕ，ｖ，ｗに接続する一方、前記
回転子励磁巻線２４は、４個のダイオードからなるダイ
オードブリッジ回路２６を介して回転子界磁巻線２３に
接続する。
固定子鉄心２０に、集中全節巻乃至集中全節巻に準ずる
巻線態様の２極（実施例）の主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗと、
該主発電巻線の極数の５倍（実施例）の極数を有する１
０極（実施例）の固定子界磁巻線２１とが巻装される一
方、回転子鉄心２２には、前記主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの
極数と同じ極数を有する２極（実施例）の回転子界磁巻
線２３と、前記固定子界磁巻線の極数と同じ極数を有
し、かつ、前記主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの電流が作る電機
子反作用磁界の第５次空間高調波成分（１０極磁界）と
も磁気的結合をなす１０極（実施例）の回転子励磁巻線
２４とを巻装するものである。そして、前記固定子界磁
巻線２１は、制御整流装置ＶＲ（三相全波整流器２５及
び可変抵抗器Ｒｆ）を介して主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｒの各
相に設けた中間タップｕ，ｖ，ｗに接続する一方、前記
回転子励磁巻線２４は、４個のダイオードからなるダイ
オードブリッジ回路２６を介して回転子界磁巻線２３に
接続する。
【０００４】この構成のブラシレス自励同期発電機の作
用を以下に説明する。回転子を回転させると、回転子鉄
心２２の残留磁気によって主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに起電
力が誘導される。起電力が誘導されると、主発電巻線に
は交流電流が流れるとともに、三相全波整流器２５によ
って整流された後、固定子界磁巻線２１に直流電流が流
れる。回転子励磁巻線２４には、主発電巻線に流れる交
流電流によって形成される電機子反作用磁界に基づく第
５次空間高調波成分の起電力と、固定子界磁巻線２１に
流れる直流電流Ｉ ｆｓ によって形成される静止磁界に基
づく起電力とが重畳することによって、起電力が誘導さ
れる。この重畳された誘導起電力はダイオードブリッジ
回路２６によって整流されて、回転子界磁巻線２３に直
流電流Ｉｆが流れる。その結果、主磁界が増加されると
ともに、主発電巻線の誘導起電力が増加される。そし
て、この動作を繰り返すことにより出力電圧値が自己確
立されることになる。このとき、回転子鉄心２２の残留
磁気が不足する場合には、バッテリーＢによって初期励
磁を行うとよい。
用を以下に説明する。回転子を回転させると、回転子鉄
心２２の残留磁気によって主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに起電
力が誘導される。起電力が誘導されると、主発電巻線に
は交流電流が流れるとともに、三相全波整流器２５によ
って整流された後、固定子界磁巻線２１に直流電流が流
れる。回転子励磁巻線２４には、主発電巻線に流れる交
流電流によって形成される電機子反作用磁界に基づく第
５次空間高調波成分の起電力と、固定子界磁巻線２１に
流れる直流電流Ｉ ｆｓ によって形成される静止磁界に基
づく起電力とが重畳することによって、起電力が誘導さ
れる。この重畳された誘導起電力はダイオードブリッジ
回路２６によって整流されて、回転子界磁巻線２３に直
流電流Ｉｆが流れる。その結果、主磁界が増加されると
ともに、主発電巻線の誘導起電力が増加される。そし
て、この動作を繰り返すことにより出力電圧値が自己確
立されることになる。このとき、回転子鉄心２２の残留
磁気が不足する場合には、バッテリーＢによって初期励
磁を行うとよい。
【０００５】上記ブラシレス自励同期発電機は、三相の
抵抗または誘導性負荷（遅れ力率）において、それぞれ
の負荷が増減すると、負荷電流の増減に比例して電機子
反作用磁界の第５次空間高調波成分が増減することとな
り、結果的に回転子界磁巻線２３の直流電流Ｉｆが増減
して、出力電圧の変動が抑制され、負荷の増減に対して
平複巻特性の出力電圧が得られる。また、上記発電機に
三相不平衡負荷または単相負荷を接続した場合には、電
機子反作用磁界の第５次空間高調波成分による直巻励磁
効果が三相平衡負荷を接続した場合に比べて減少する。
しかし、電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波成分に
よって回転子巻線２３には起電力が誘導される。この誘
導された起電力は、ダイオードブリッジ回路２６によっ
て半波整流され、回転子界磁巻線２３の直流電流Ｉｆの
減少分を補償するものとなる。以上のように、発電機に
三相不平衡負荷または単相負荷を接続した場合であって
も、出力電圧は発電機に三相平衡負荷を接続した場合と
同様に平複巻特性となるのである。 さらに、上記ブラシ
レス自励同期発電機は、無負荷時および負荷時のそれぞ
れの出力電圧の調整が、固定子界磁巻線２１に接続され
た可変抵抗器Ｒｆによって容易に行うことができるもの
である。
抵抗または誘導性負荷（遅れ力率）において、それぞれ
の負荷が増減すると、負荷電流の増減に比例して電機子
反作用磁界の第５次空間高調波成分が増減することとな
り、結果的に回転子界磁巻線２３の直流電流Ｉｆが増減
して、出力電圧の変動が抑制され、負荷の増減に対して
平複巻特性の出力電圧が得られる。また、上記発電機に
三相不平衡負荷または単相負荷を接続した場合には、電
機子反作用磁界の第５次空間高調波成分による直巻励磁
効果が三相平衡負荷を接続した場合に比べて減少する。
しかし、電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波成分に
よって回転子巻線２３には起電力が誘導される。この誘
導された起電力は、ダイオードブリッジ回路２６によっ
て半波整流され、回転子界磁巻線２３の直流電流Ｉｆの
減少分を補償するものとなる。以上のように、発電機に
三相不平衡負荷または単相負荷を接続した場合であって
も、出力電圧は発電機に三相平衡負荷を接続した場合と
同様に平複巻特性となるのである。 さらに、上記ブラシ
レス自励同期発電機は、無負荷時および負荷時のそれぞ
れの出力電圧の調整が、固定子界磁巻線２１に接続され
た可変抵抗器Ｒｆによって容易に行うことができるもの
である。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のブラシレス
自励同期発電機にあっては、回転子鉄心２２に、回転子
界磁巻線２３と、回転子励磁巻線２４との２種類の巻線
を巻装する必要があった。これにより、回転子構造が複
雑化するとともに、機械的強度が低下することとなり、
また、絶縁劣化等による短絡焼損事故の発生率が高くな
るという問題点があった。
自励同期発電機にあっては、回転子鉄心２２に、回転子
界磁巻線２３と、回転子励磁巻線２４との２種類の巻線
を巻装する必要があった。これにより、回転子構造が複
雑化するとともに、機械的強度が低下することとなり、
また、絶縁劣化等による短絡焼損事故の発生率が高くな
るという問題点があった。
【００１１】また、上記ブラシレス自励同期発電機にあ
っては、主発電巻線が形成する電機子反作用磁界の空間
高調波成分のうち、特定の次数の高調波成分を利用して
界磁の直巻励磁効果をもたらす方式のため、回転子励磁
巻線と固定子界磁巻線とを、それぞれの極数が特定次数
の高調波成分の極数と同一になるよう、それぞれを巻装
する必要があった。例えば、三相２極発電機において、
電機子反作用磁界の第５次空間高調波成分を直巻励磁作
用として利用する場合には、固定子界磁巻線及び回転子
励磁巻線をそれぞれ１０極（２×５＝１０）に巻装する
必要がある。また、三相４極発電機において、電機子反
作用磁界の第５次空間高調波成分を直巻励磁作用として
利用する場合には、固定子界磁巻線及び回転子励磁巻線
をそれぞれ２０極（４×５＝２０）に巻装する必要があ
る。以上のように、巻線の極数が決定されるので、巻線
を巻装する固定子コア及び回転子コアのスロット数も、
空間高調波成分の特定次数に伴ってそれぞれ特定される
ことになる。
っては、主発電巻線が形成する電機子反作用磁界の空間
高調波成分のうち、特定の次数の高調波成分を利用して
界磁の直巻励磁効果をもたらす方式のため、回転子励磁
巻線と固定子界磁巻線とを、それぞれの極数が特定次数
の高調波成分の極数と同一になるよう、それぞれを巻装
する必要があった。例えば、三相２極発電機において、
電機子反作用磁界の第５次空間高調波成分を直巻励磁作
用として利用する場合には、固定子界磁巻線及び回転子
励磁巻線をそれぞれ１０極（２×５＝１０）に巻装する
必要がある。また、三相４極発電機において、電機子反
作用磁界の第５次空間高調波成分を直巻励磁作用として
利用する場合には、固定子界磁巻線及び回転子励磁巻線
をそれぞれ２０極（４×５＝２０）に巻装する必要があ
る。以上のように、巻線の極数が決定されるので、巻線
を巻装する固定子コア及び回転子コアのスロット数も、
空間高調波成分の特定次数に伴ってそれぞれ特定される
ことになる。
【００１２】
【００１３】しかしながら、固定子コア及び回転子コア
のスロット数を特定の数に限定すると、以下の問題点が
生じる。すなわち、回転機は固定子コアのスロット数と
回転子コアのスロット数との組み合わせ如何によって
は、大きな電磁振動や騒音を発生する虞（おそれ）があ
る。つまり、回転機では一般的に電磁振動や騒音が軽減
されるスロット数の組み合わせが選定されている。しか
し、上記ブラシレス自励同期発電機では、電磁振動や騒
音を軽減するためのスロット数の組み合わせを自由に選
択できないことから、空間高調波成分の特定次数に伴っ
て特定されるスロット数の組み合わせによっては、大き
な電磁振動や騒音を発生する虞がある。
のスロット数を特定の数に限定すると、以下の問題点が
生じる。すなわち、回転機は固定子コアのスロット数と
回転子コアのスロット数との組み合わせ如何によって
は、大きな電磁振動や騒音を発生する虞（おそれ）があ
る。つまり、回転機では一般的に電磁振動や騒音が軽減
されるスロット数の組み合わせが選定されている。しか
し、上記ブラシレス自励同期発電機では、電磁振動や騒
音を軽減するためのスロット数の組み合わせを自由に選
択できないことから、空間高調波成分の特定次数に伴っ
て特定されるスロット数の組み合わせによっては、大き
な電磁振動や騒音を発生する虞がある。
【００１４】
【００１５】本発明の目的は、回転子励磁巻線を不要と
して簡単で堅牢な構成を可能とするとともに、空間高調
波成分の次数に伴う回転子のスロット数の制約を無くす
ことが可能なブラシレス自励同期発電機を提供すること
にある。
して簡単で堅牢な構成を可能とするとともに、空間高調
波成分の次数に伴う回転子のスロット数の制約を無くす
ことが可能なブラシレス自励同期発電機を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）と該主発電
巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）の極数の奇数倍の極数を有す
る励磁巻線（Ｗｅ）とを巻装した固定子コア（３）を有
する固定子（２）と、 前記主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，
Ｗｗ）と同極数の界磁巻線（Ｗｆ）を回転子コア（７）
に複数個巻装した回転子（６）と、 前記主発電巻線
（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）の誘導起電力を全波整流して前記
励磁巻線（Ｗｅ）に直流電流を流すよう、前記主発電巻
線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）と前記励磁巻線（Ｗｅ）との間
に設けた制御整流装置（５）と、 前記複数個の界磁巻線
（Wｆ）の各々の誘導起電力を半波整流して界磁巻線（W
ｆ）に直流電流を流すよう、前記複数個の界磁巻線の各
々に直列に設けた半導体整流素子（D）と、を備えたブ
ラシレス三相同期発電機であって、 前記回転子（６）
への回転子励磁巻線の巻装を不要とするべく、前記複数
個の界磁巻線（Ｗｆ）の配列位置を、前記固定子の励磁
巻線（Ｗｅ）が形成する静止磁界と前記主発電巻線（Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）が形成する電機子反作用磁界の奇数次
の空間高調波成分との双方と磁気的結合をなす位置にす
る、という技術的手段を講じた。
本発明は、主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）と該主発電
巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）の極数の奇数倍の極数を有す
る励磁巻線（Ｗｅ）とを巻装した固定子コア（３）を有
する固定子（２）と、 前記主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，
Ｗｗ）と同極数の界磁巻線（Ｗｆ）を回転子コア（７）
に複数個巻装した回転子（６）と、 前記主発電巻線
（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）の誘導起電力を全波整流して前記
励磁巻線（Ｗｅ）に直流電流を流すよう、前記主発電巻
線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）と前記励磁巻線（Ｗｅ）との間
に設けた制御整流装置（５）と、 前記複数個の界磁巻線
（Wｆ）の各々の誘導起電力を半波整流して界磁巻線（W
ｆ）に直流電流を流すよう、前記複数個の界磁巻線の各
々に直列に設けた半導体整流素子（D）と、を備えたブ
ラシレス三相同期発電機であって、 前記回転子（６）
への回転子励磁巻線の巻装を不要とするべく、前記複数
個の界磁巻線（Ｗｆ）の配列位置を、前記固定子の励磁
巻線（Ｗｅ）が形成する静止磁界と前記主発電巻線（Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）が形成する電機子反作用磁界の奇数次
の空間高調波成分との双方と磁気的結合をなす位置にす
る、という技術的手段を講じた。
【００１７】また、前記回転子の複数個の界磁巻線（W
ｆ）は、該複数個の界磁巻線のそれぞれを、前記主発電
巻線の磁極ピッチが電気角で180°であるのと同じ磁極
ピッチを持つように形成した。
ｆ）は、該複数個の界磁巻線のそれぞれを、前記主発電
巻線の磁極ピッチが電気角で180°であるのと同じ磁極
ピッチを持つように形成した。
【００１８】
【００１９】
【作用】以上の構成の発電機において、回転子を回転さ
せると回転子コアの残留磁気によって、主発電巻線に僅
かの誘導起電力が生じる。該誘導起電力は主発電巻線と
固定子励磁巻線間に接続した制御整流装置（三相全波整
流器と可変抵抗器）によって整流され、固定子励磁巻線
に直流電流が流れて静止磁界（これが分巻励磁効果をも
たらす）が生じる。そして、前記静止磁界と前記電機子
反作用磁界との重畳磁界は、前記静止磁界及び前記電機
子磁界反作用磁界の奇数次の高調波成分の全てと磁気的
結合を成す回転子の複数個の界磁巻線の各々に起電力を
誘導する。この複数個の界磁巻線の各々の起電力は、界
磁巻線の各々に直列に設けた半導体整流素子によって各
々が半波整流されて回転子コアの主磁束を増磁する。さ
らに、この主磁束の増磁は、主発電巻線の前記誘導起電
力を増加させることになり、この動作の繰り返しによっ
て主発電巻線の無負荷電圧が自己確立する。ここで、前
記制御整流装置を調整すると、固定子励磁巻線に流れる
直流電流が制御されて発電機の無負荷電圧が任意に可変
設定できる。なお、回転子コアに前記残留磁気が無いと
きには、固定子励磁巻線にバッテリーを瞬時投入して初
期励磁を得る。
せると回転子コアの残留磁気によって、主発電巻線に僅
かの誘導起電力が生じる。該誘導起電力は主発電巻線と
固定子励磁巻線間に接続した制御整流装置（三相全波整
流器と可変抵抗器）によって整流され、固定子励磁巻線
に直流電流が流れて静止磁界（これが分巻励磁効果をも
たらす）が生じる。そして、前記静止磁界と前記電機子
反作用磁界との重畳磁界は、前記静止磁界及び前記電機
子磁界反作用磁界の奇数次の高調波成分の全てと磁気的
結合を成す回転子の複数個の界磁巻線の各々に起電力を
誘導する。この複数個の界磁巻線の各々の起電力は、界
磁巻線の各々に直列に設けた半導体整流素子によって各
々が半波整流されて回転子コアの主磁束を増磁する。さ
らに、この主磁束の増磁は、主発電巻線の前記誘導起電
力を増加させることになり、この動作の繰り返しによっ
て主発電巻線の無負荷電圧が自己確立する。ここで、前
記制御整流装置を調整すると、固定子励磁巻線に流れる
直流電流が制御されて発電機の無負荷電圧が任意に可変
設定できる。なお、回転子コアに前記残留磁気が無いと
きには、固定子励磁巻線にバッテリーを瞬時投入して初
期励磁を得る。
【００２０】さて、この発電機に三相の抵抗負荷、ある
いは誘導性負荷を接続すると、三相負荷の増加に対して
発電機の出力電圧が次のように補償される。すなわち、
三相負荷の接続によって、主発電巻線から負荷電流が流
出するため、負荷電流によって主発電巻線が作る電機子
反作用磁界が増大する。したがって、電機子反作用磁界
の奇数次の空間高調波成分も負荷電流の大きさに比例し
て増大することになり、奇数次の空間高調波の増大が前
記複数個の界磁巻線の各々の誘導起電力の増加、つま
り、各々の半波整流電流の増加をもたらし、回転子コア
の主磁束が増磁して主発電巻線の誘導起電力が増加す
る。その結果、負荷電流による主発電巻線のインピーダ
ンス電圧降下が誘導起電力の増加によって補われること
になり、発電機の出力電圧は三相負荷の増加に対してほ
ぼ一定値となる。
いは誘導性負荷を接続すると、三相負荷の増加に対して
発電機の出力電圧が次のように補償される。すなわち、
三相負荷の接続によって、主発電巻線から負荷電流が流
出するため、負荷電流によって主発電巻線が作る電機子
反作用磁界が増大する。したがって、電機子反作用磁界
の奇数次の空間高調波成分も負荷電流の大きさに比例し
て増大することになり、奇数次の空間高調波の増大が前
記複数個の界磁巻線の各々の誘導起電力の増加、つま
り、各々の半波整流電流の増加をもたらし、回転子コア
の主磁束が増磁して主発電巻線の誘導起電力が増加す
る。その結果、負荷電流による主発電巻線のインピーダ
ンス電圧降下が誘導起電力の増加によって補われること
になり、発電機の出力電圧は三相負荷の増加に対してほ
ぼ一定値となる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【実施例】本発明の好適な第1実施例を図1から図３を参
照して説明する。図1は本発明の第1実施例の発電機の回
路図であり、図2は第１実施例の発電機による固定子の
スロットを示すものであり、図３は第１実施例の発電機
による回転子のスロットを示すものである。まず、固定
子２の回路構成について説明する。固定子コア３に等間
隔に設けられた４８個のスロット４には、電気角で１２
０°の位相差を設けて、４極の三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Ｗｗが巻装されている。該４極の三相主発電巻線Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗは、電機子反作用磁界の空間高調波成分
を適度に発生させるために、それぞれ３スロット（毎極
毎相当たり）分布全節巻に巻装され、かつ、前記スロッ
ト４には、前記主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの極数の３
倍（奇数倍）となる１２極の固定子励磁巻線Ｗｅが集中
全節巻により巻装されている。なお、図２には、三相主
発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，ＷｗのうちＵ相の主発電巻線Ｗｕ
と固定子励磁巻線Ｗｅのみを図示してあり、その他の主
発電巻線Ｗｖ，Ｗｗは省略してある。固定子励磁巻線Ｗ
ｅは制御整流装置５を介して三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Wｗの中間タップｕ，ｖ，ｗに接続されている。制
御整流装置5はダイオードによる三相全波整流器ＲDと可
変抵抗器Ｒｒとから構成されている。この制御整流装置
5は発電機外部に配設される。また、三相全波整流器ＲD
を、制御可能なサイリスタ等の半導体整流素子で構成し
た場合には可変抵抗器Rｒは不要となる。
照して説明する。図1は本発明の第1実施例の発電機の回
路図であり、図2は第１実施例の発電機による固定子の
スロットを示すものであり、図３は第１実施例の発電機
による回転子のスロットを示すものである。まず、固定
子２の回路構成について説明する。固定子コア３に等間
隔に設けられた４８個のスロット４には、電気角で１２
０°の位相差を設けて、４極の三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Ｗｗが巻装されている。該４極の三相主発電巻線Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗは、電機子反作用磁界の空間高調波成分
を適度に発生させるために、それぞれ３スロット（毎極
毎相当たり）分布全節巻に巻装され、かつ、前記スロッ
ト４には、前記主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの極数の３
倍（奇数倍）となる１２極の固定子励磁巻線Ｗｅが集中
全節巻により巻装されている。なお、図２には、三相主
発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，ＷｗのうちＵ相の主発電巻線Ｗｕ
と固定子励磁巻線Ｗｅのみを図示してあり、その他の主
発電巻線Ｗｖ，Ｗｗは省略してある。固定子励磁巻線Ｗ
ｅは制御整流装置５を介して三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Wｗの中間タップｕ，ｖ，ｗに接続されている。制
御整流装置5はダイオードによる三相全波整流器ＲDと可
変抵抗器Ｒｒとから構成されている。この制御整流装置
5は発電機外部に配設される。また、三相全波整流器ＲD
を、制御可能なサイリスタ等の半導体整流素子で構成し
た場合には可変抵抗器Rｒは不要となる。
【００２７】次に、回転子6の回路構成について説明す
る。回転子コア７の等間隔に設けられた２４個のスロッ
トには、６個の４極界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，
Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６が巻装される。該６個の界磁巻
線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６
は、三相主発電巻線の電流I1，I2，I3に基づく電機子反
作用磁界の奇数次の空間高周波成分と、固定子励磁巻線
Ｗｅの電流Ieに基づく静止磁界の空間基本波成分と、を
双方が磁気的結合を形成するスロット位置に配設され
る。そして、前記６個の界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ
３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６はそれぞれダイオードD
１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を介して短絡され
る。
る。回転子コア７の等間隔に設けられた２４個のスロッ
トには、６個の４極界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，
Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６が巻装される。該６個の界磁巻
線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６
は、三相主発電巻線の電流I1，I2，I3に基づく電機子反
作用磁界の奇数次の空間高周波成分と、固定子励磁巻線
Ｗｅの電流Ieに基づく静止磁界の空間基本波成分と、を
双方が磁気的結合を形成するスロット位置に配設され
る。そして、前記６個の界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ
３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６はそれぞれダイオードD
１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を介して短絡され
る。
【００２８】以上の構成において、６個の界磁巻線Ｗｆ
１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６を巻装し
た回転子6を回転させると、回転子コア7の残留磁気が作
用して主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗに若干の起電力が誘
導する。このとき、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗには交
流電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3 が流れて、電機子反作用磁界が生
じる。またこのとき、固定子の励磁巻線Ｗｅには、主発
電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの中間タップｕ，ｖ，ｗと制御
整流装置5との間に接続した三相全波整流器Ｒ Ｄ によ
り、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの誘導起電力を全波整
流して得られた直流電流Ｉｅが流れて、固定子励磁巻線
Ｗｅには静止磁界を作る。そして、これらの磁界は回転
子６に巻装された６個の界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ
３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６の各々に重畳した起電力を
誘導する。ここに誘導される起電力は、各々に直列に設
けたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６に
よって半波整流されて回転子６の主磁界を増磁し、主発
電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの起電力を増大させることにな
る。この動作の繰り返しにより、主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Ｗｗによる発電電圧が確立される。なお、このとき
固定子励磁巻線Ｗｅに流れる電流Ｉｅは全波整流器Ｒ Ｄ
内の可変抵抗器Ｒ ｒ により制御されるので、これにより
発電機1の無負荷電圧を任意に可変設定することができ
る。
１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６を巻装し
た回転子6を回転させると、回転子コア7の残留磁気が作
用して主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗに若干の起電力が誘
導する。このとき、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗには交
流電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3 が流れて、電機子反作用磁界が生
じる。またこのとき、固定子の励磁巻線Ｗｅには、主発
電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの中間タップｕ，ｖ，ｗと制御
整流装置5との間に接続した三相全波整流器Ｒ Ｄ によ
り、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの誘導起電力を全波整
流して得られた直流電流Ｉｅが流れて、固定子励磁巻線
Ｗｅには静止磁界を作る。そして、これらの磁界は回転
子６に巻装された６個の界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ
３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６の各々に重畳した起電力を
誘導する。ここに誘導される起電力は、各々に直列に設
けたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６に
よって半波整流されて回転子６の主磁界を増磁し、主発
電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの起電力を増大させることにな
る。この動作の繰り返しにより、主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Ｗｗによる発電電圧が確立される。なお、このとき
固定子励磁巻線Ｗｅに流れる電流Ｉｅは全波整流器Ｒ Ｄ
内の可変抵抗器Ｒ ｒ により制御されるので、これにより
発電機1の無負荷電圧を任意に可変設定することができ
る。
【００２９】ところで、回転子6に残留磁気が無いとき
には、固定子励磁巻線Ｗｅに瞬時接続するバッテリー
（図示せず）により、回転子6の界磁巻線Ｗｆに起電力
を誘導させる。この起電力のもとになる半波整流電流は
回転子6に主磁界を引き起こさせる。
には、固定子励磁巻線Ｗｅに瞬時接続するバッテリー
（図示せず）により、回転子6の界磁巻線Ｗｆに起電力
を誘導させる。この起電力のもとになる半波整流電流は
回転子6に主磁界を引き起こさせる。
【００３０】次に、この発電機１に三相抵抗負荷あるい
は誘導性負荷を接続すると、以下のように作用する。つ
まり、三相抵抗負荷あるいは誘導性負荷の接続により、
主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗから負荷電流Ｉｘ１，Ｉｘ
２，Ｉｘ３が流出することになり、この負荷電流Ｉｘ
１，Ｉｘ２，Ｉｘ３によって主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗ
ｗが作る電機子反作用が増大する。したがって、電機子
反作用磁界の空間高調波成分も増大し、この空間高調波
成分も増大し、この空間高調波成分と磁気的結合を成す
位置にそれぞれ個別に巻装されている界磁巻線Ｗｆ１，
Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６の各々の起電
力が増加して界磁巻線に流れる界磁電流Ｉｆ１，Ｉｆ
２，Ｉｆ３，Ｉｆ４，Ｉｆ５，Ｉｆ６が増し、主発電巻
線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの誘導起電力が増加して、インピー
ダンス電圧降下の増加に対する出力電圧の変動を補償す
る。つまり、本発明による発電機は、負荷の増減に対し
てほぼ一定値（平複巻特性）の発電機出力が得られる。
は誘導性負荷を接続すると、以下のように作用する。つ
まり、三相抵抗負荷あるいは誘導性負荷の接続により、
主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗから負荷電流Ｉｘ１，Ｉｘ
２，Ｉｘ３が流出することになり、この負荷電流Ｉｘ
１，Ｉｘ２，Ｉｘ３によって主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗ
ｗが作る電機子反作用が増大する。したがって、電機子
反作用磁界の空間高調波成分も増大し、この空間高調波
成分も増大し、この空間高調波成分と磁気的結合を成す
位置にそれぞれ個別に巻装されている界磁巻線Ｗｆ１，
Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６の各々の起電
力が増加して界磁巻線に流れる界磁電流Ｉｆ１，Ｉｆ
２，Ｉｆ３，Ｉｆ４，Ｉｆ５，Ｉｆ６が増し、主発電巻
線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの誘導起電力が増加して、インピー
ダンス電圧降下の増加に対する出力電圧の変動を補償す
る。つまり、本発明による発電機は、負荷の増減に対し
てほぼ一定値（平複巻特性）の発電機出力が得られる。
【００３１】さらに、この発電機は、該発電機に三相不
平衡負荷または単相負荷が接続されたときに、主発電巻
線の三相不平衡電流によって新たに生じた電機子反作用
磁界の逆相分の空間基本波成分が、複数個の界磁巻線の
各々に起電力を誘導して界磁の直巻励磁効果をもたらす
ものである。このため、発電機の出力電圧は負荷の変動
に対して補償される。
平衡負荷または単相負荷が接続されたときに、主発電巻
線の三相不平衡電流によって新たに生じた電機子反作用
磁界の逆相分の空間基本波成分が、複数個の界磁巻線の
各々に起電力を誘導して界磁の直巻励磁効果をもたらす
ものである。このため、発電機の出力電圧は負荷の変動
に対して補償される。
【００３２】以下、回転子に巻装した界磁巻線の作用に
ついて説明する。回転子に巻装した複数個の界磁巻線Ｗ
ｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６は、回
転子コア３に等間隔に設けた任意数のスロット４に順次
配列して巻装される。このとき、前記主発電巻線Ｗｕ，
Ｗｖ，Ｗｗの磁極間隔と等しい磁極間隔のピッチ（電気
角で１８０°のピッチ）に形成して、固定子励磁巻線Ｗ
ｅ（実施例では１２極）が作る静止磁界の空間基本波成
分と磁気的結合をなすように形成する。
ついて説明する。回転子に巻装した複数個の界磁巻線Ｗ
ｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６は、回
転子コア３に等間隔に設けた任意数のスロット４に順次
配列して巻装される。このとき、前記主発電巻線Ｗｕ，
Ｗｖ，Ｗｗの磁極間隔と等しい磁極間隔のピッチ（電気
角で１８０°のピッチ）に形成して、固定子励磁巻線Ｗ
ｅ（実施例では１２極）が作る静止磁界の空間基本波成
分と磁気的結合をなすように形成する。
【００３３】図４は、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗが作
る電機子反作用磁界の高調波成分の中で、基本波及び第
５次空間高調波と固定子励磁巻線が作る静止磁界の空間
基本波成分の分布を示すものである。三相主発電巻線Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗの三相平衡電流による電機子反作用磁界
の空間分布は、前記三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗが
奇数次の空間高調波成分を形成する巻線態様であること
から、その空間分布は次の（１）式で与えられる。
る電機子反作用磁界の高調波成分の中で、基本波及び第
５次空間高調波と固定子励磁巻線が作る静止磁界の空間
基本波成分の分布を示すものである。三相主発電巻線Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗの三相平衡電流による電機子反作用磁界
の空間分布は、前記三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗが
奇数次の空間高調波成分を形成する巻線態様であること
から、その空間分布は次の（１）式で与えられる。
【００３４】
【数１】
一方、固定子励磁巻線Ｗｅの直流電流による静止磁界の
空間分布は、１２極の場合、次の（２）式で与えられ
る。
空間分布は、１２極の場合、次の（２）式で与えられ
る。
【００３５】
【数２】
ここで、式（１）の第５次空間高調波と、式（２）の空
間基本波成分とによって誘導する界磁巻線Ｗｅ（Ｃ１，
Ｃ７）の起電力を算出すると、次の（３）式となる。
間基本波成分とによって誘導する界磁巻線Ｗｅ（Ｃ１，
Ｃ７）の起電力を算出すると、次の（３）式となる。
【００３６】
【数３】
したがって、この界磁巻線Ｗｅ（Ｃ１，Ｃ７）には、
（３）式の起電力が誘導され、界磁巻線Wｅに直列に設
けたダイオードＤ１（半導体整流素子）によって半波整
流された直流電流が流れ、回転子６に主磁界が形成され
ることになる。さらに詳述すると、前記式（１）及び式
（２）に含まれるその他の奇数次の空間高調波成分も、
電気角１８０°のピッチに配設された界磁巻線に起電力
が誘導され、界磁極の形成に寄与する。なお、三相主発
電巻線に三相不平衡電流が流れた場合には、新たに電機
子反作用磁界の逆相分の空間基本波成分による誘導起電
力が界磁巻線に加わる。
（３）式の起電力が誘導され、界磁巻線Wｅに直列に設
けたダイオードＤ１（半導体整流素子）によって半波整
流された直流電流が流れ、回転子６に主磁界が形成され
ることになる。さらに詳述すると、前記式（１）及び式
（２）に含まれるその他の奇数次の空間高調波成分も、
電気角１８０°のピッチに配設された界磁巻線に起電力
が誘導され、界磁極の形成に寄与する。なお、三相主発
電巻線に三相不平衡電流が流れた場合には、新たに電機
子反作用磁界の逆相分の空間基本波成分による誘導起電
力が界磁巻線に加わる。
【００３７】ところで、ＡＶＲ（自動電圧調整装置）を
固定子励磁巻線Ｗｅに併用して、励磁が不足する場合に
ＡＶＲでまかなうようにすることもあり、この他、固定
子の直流励磁に関する公知技術は利用可能で、本実施例
に限定されることはない。
固定子励磁巻線Ｗｅに併用して、励磁が不足する場合に
ＡＶＲでまかなうようにすることもあり、この他、固定
子の直流励磁に関する公知技術は利用可能で、本実施例
に限定されることはない。
【００３８】次に、本発明の第２の実施例を図５及び図
６を参照して説明する。図５は第２の実施例のブラシレ
ス自励三相同期発電機の回路図を示し、図６は第２の実
施例の固定子１０のスロットを示す。この実施例の回転
子は上記説明した第１実施例の回転子６と同様であるの
で、ここでの回転子の詳細な説明は省略する。固定子１
０回路構成について説明すると、固定子コア１１に等間
隔に設けられた４８個のスロット１２には、電気角で１
２０°の位相差を設けて、４極の三相主発電巻線Ｗｕ，
Ｗｖ，Ｗｗが巻装されている。該４極の三相主発電巻線
Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗは、電機子反作用磁界の空間高調波成
分を適度に発生させるために、それぞれ３スロット（毎
極毎相当たり）分布全節巻に巻装されている。図６を参
照すると 、三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，ＷｗのうちＵ相
の主発電巻線Ｗｕのみを示し、その他の主発電巻線Ｗ
ｖ，Ｗｗは省略してある。また、この三相主発電巻線の
出力端Ｕ，Ｖ，Ｗに負荷と並列に可変リアクトル１３を
接続してある。なお、前記三相主発電巻線は、界磁の直
巻励磁作用に利用し得る適度の電機子反作用磁界の奇数
次の空間高調波成分を発生させるための巻線態様であれ
ば、本実施例の分布全節巻に限定されることはない。と
ころで、本実施例の回転子の回路構成は、前述した第１
の実施例の回転子６と同様の構成であり、ここでの回転
子の詳細な説明は省略する。
６を参照して説明する。図５は第２の実施例のブラシレ
ス自励三相同期発電機の回路図を示し、図６は第２の実
施例の固定子１０のスロットを示す。この実施例の回転
子は上記説明した第１実施例の回転子６と同様であるの
で、ここでの回転子の詳細な説明は省略する。固定子１
０回路構成について説明すると、固定子コア１１に等間
隔に設けられた４８個のスロット１２には、電気角で１
２０°の位相差を設けて、４極の三相主発電巻線Ｗｕ，
Ｗｖ，Ｗｗが巻装されている。該４極の三相主発電巻線
Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗは、電機子反作用磁界の空間高調波成
分を適度に発生させるために、それぞれ３スロット（毎
極毎相当たり）分布全節巻に巻装されている。図６を参
照すると 、三相主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，ＷｗのうちＵ相
の主発電巻線Ｗｕのみを示し、その他の主発電巻線Ｗ
ｖ，Ｗｗは省略してある。また、この三相主発電巻線の
出力端Ｕ，Ｖ，Ｗに負荷と並列に可変リアクトル１３を
接続してある。なお、前記三相主発電巻線は、界磁の直
巻励磁作用に利用し得る適度の電機子反作用磁界の奇数
次の空間高調波成分を発生させるための巻線態様であれ
ば、本実施例の分布全節巻に限定されることはない。と
ころで、本実施例の回転子の回路構成は、前述した第１
の実施例の回転子６と同様の構成であり、ここでの回転
子の詳細な説明は省略する。
【００３９】以上の構成において、６個の界磁巻線Ｗｆ
１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６を巻装し
た回転子6を回転させると、回転子コア7の残留磁気が作
用して主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗに若干の起電力が誘
導する。このとき、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ及び可
変リアクトル１３にはリアクトル励磁電流ＩＬ1，
ＩＬ2，ＩＬ3 が流れて、電機子反作用磁界が生じる。そ
して、この磁界の奇数次の空間高調波成分と磁気的に結
合する回転子６に巻装された６個の界磁巻線Ｗｆ１，Ｗ
ｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６には、各々に起
電力が誘導する。ここに誘導される起電力は、各々に直
列に設けたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，
Ｄ６によって半波整流されて回転子６の主磁界を増磁
し、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの起電力を増大させる
ことになる。この動作の繰り返しにより、主発電巻線Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗによる発電電圧が確立される。なお、こ
のとき前記可変リアクトル１３を調整すると、該可変リ
アクトル１３に流れるリアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，
ＩＬ３が制御されて、結果的に発電機９の無負荷電圧を
任意に可変設定できる。
１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６を巻装し
た回転子6を回転させると、回転子コア7の残留磁気が作
用して主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗに若干の起電力が誘
導する。このとき、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ及び可
変リアクトル１３にはリアクトル励磁電流ＩＬ1，
ＩＬ2，ＩＬ3 が流れて、電機子反作用磁界が生じる。そ
して、この磁界の奇数次の空間高調波成分と磁気的に結
合する回転子６に巻装された６個の界磁巻線Ｗｆ１，Ｗ
ｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ４，Ｗｆ５，Ｗｆ６には、各々に起
電力が誘導する。ここに誘導される起電力は、各々に直
列に設けたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，
Ｄ６によって半波整流されて回転子６の主磁界を増磁
し、主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの起電力を増大させる
ことになる。この動作の繰り返しにより、主発電巻線Ｗ
ｕ，Ｗｖ，Ｗｗによる発電電圧が確立される。なお、こ
のとき前記可変リアクトル１３を調整すると、該可変リ
アクトル１３に流れるリアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，
ＩＬ３が制御されて、結果的に発電機９の無負荷電圧を
任意に可変設定できる。
【００４０】ところで、回転子6に残留磁気が無いとき
には、固定子励磁巻線Ｗｅに瞬時接続するバッテリー
（図示せず）により、回転子6の界磁巻線Ｗｆに起電力
を誘導させる。この起電力のもとになる半波整流電流は
回転子6に主磁界を引き起こさせる。
には、固定子励磁巻線Ｗｅに瞬時接続するバッテリー
（図示せず）により、回転子6の界磁巻線Ｗｆに起電力
を誘導させる。この起電力のもとになる半波整流電流は
回転子6に主磁界を引き起こさせる。
【００４１】次に、この発電機９に三相抵抗負荷あるい
は誘導性負荷を接続すると、以下のように作用する。つ
まり、三相負荷を発電機９に接続したとき、主発電巻線
Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗには、負荷電流Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｘ
３とリアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３とのベクト
ルの和の電流が流れる。従って、主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Ｗｗに流れる電流の大きさは、リアクトル１３の効
用によって、負荷電流Ｉ １ ，Ｉ ２ ，Ｉ ３ の大きさが一定
であっても、負荷の力率が遅れ力率になるほど増大し、
負荷の力率が進み力率になるほど減少する。このベクト
ル和の電流の増減によって主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ
が作る電機子反作用磁界が増減する。したがって、電機
子反作用磁界の空間高調波成分も増減するので、この空
間高調波成分と磁気的結合を成す位置にそれぞれ個別に
巻装されている界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ
４，Ｗｆ５，Ｗｆ６の各々の起電力も増減する。さら
に、界磁巻線Ｗｆの半波整流電流Ｉｆ１，Ｉｆ２，Ｉｆ
３，Ｉｆ４，Ｉｆ５，Ｉｆ６が増減して、結果的に主発
電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの誘導起電力が増減することに
なる。 以上のように、負荷力率が遅れ力率になるほど界
磁の直巻励磁効果が増大して出力電圧の低下が抑制さ
れ、また、負荷力率が進み力率になるほど界磁の直巻励
磁効果が減少して出力電圧の上昇が抑制される。つま
り、この発電機９は、負荷力率の変化に適切に対応でき
る自動電圧調整機能を有しているのである。
は誘導性負荷を接続すると、以下のように作用する。つ
まり、三相負荷を発電機９に接続したとき、主発電巻線
Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗには、負荷電流Ｉｘ１，Ｉｘ２，Ｉｘ
３とリアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３とのベクト
ルの和の電流が流れる。従って、主発電巻線Ｗｕ，Ｗ
ｖ，Ｗｗに流れる電流の大きさは、リアクトル１３の効
用によって、負荷電流Ｉ １ ，Ｉ ２ ，Ｉ ３ の大きさが一定
であっても、負荷の力率が遅れ力率になるほど増大し、
負荷の力率が進み力率になるほど減少する。このベクト
ル和の電流の増減によって主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ
が作る電機子反作用磁界が増減する。したがって、電機
子反作用磁界の空間高調波成分も増減するので、この空
間高調波成分と磁気的結合を成す位置にそれぞれ個別に
巻装されている界磁巻線Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ３，Ｗｆ
４，Ｗｆ５，Ｗｆ６の各々の起電力も増減する。さら
に、界磁巻線Ｗｆの半波整流電流Ｉｆ１，Ｉｆ２，Ｉｆ
３，Ｉｆ４，Ｉｆ５，Ｉｆ６が増減して、結果的に主発
電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗの誘導起電力が増減することに
なる。 以上のように、負荷力率が遅れ力率になるほど界
磁の直巻励磁効果が増大して出力電圧の低下が抑制さ
れ、また、負荷力率が進み力率になるほど界磁の直巻励
磁効果が減少して出力電圧の上昇が抑制される。つま
り、この発電機９は、負荷力率の変化に適切に対応でき
る自動電圧調整機能を有しているのである。
【００４２】ところで、本発明の第１と第２の実施例の
回転子は、そのスロット数を２４としたが、例えば、ス
ロット数を２０スロットに形成して、奇数次の空間高調
波成分のうち、第５次空間高調波成分と最大の磁気的結
合を形成するよう、複数個の回転子界磁巻線を回転子の
スロットに配設することも可能である。
回転子は、そのスロット数を２４としたが、例えば、ス
ロット数を２０スロットに形成して、奇数次の空間高調
波成分のうち、第５次空間高調波成分と最大の磁気的結
合を形成するよう、複数個の回転子界磁巻線を回転子の
スロットに配設することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明のブラシレス自励同
期発電機によれば、従来技術で必要であった回転子励磁
巻線が不要となった。これにより、回転子は回転子界磁
巻線と半波整流素子とからなる簡単で堅牢な構成を可能
とした。そして、回転子のスロット数の制約が無くな
り、固定子コアと回転子コアとのスロット数の組み合わ
せに起因する電磁振動や騒音の発生を抑制することがで
きる。さらに、回転子励磁巻線が不要となったから、回
転子回路の時定数が小さくなり、電圧制御の応答を速く
することが可能となった。
期発電機によれば、従来技術で必要であった回転子励磁
巻線が不要となった。これにより、回転子は回転子界磁
巻線と半波整流素子とからなる簡単で堅牢な構成を可能
とした。そして、回転子のスロット数の制約が無くな
り、固定子コアと回転子コアとのスロット数の組み合わ
せに起因する電磁振動や騒音の発生を抑制することがで
きる。さらに、回転子励磁巻線が不要となったから、回
転子回路の時定数が小さくなり、電圧制御の応答を速く
することが可能となった。
【００４４】さらに、回転子は、電機子反作用磁界及び
静止磁界のすべての奇数次の空間高調波成分と磁気的結
合を成しうる構造としたので、発電機に、三相平衡負
荷、三相不平衡負荷及び単相負荷のいずれかを接続した
場合であっても、直巻励磁効果を一層高めることができ
る。これにより、発電機の出力電圧は負荷の変化に対応
して安定的に補償することができるようになった。
静止磁界のすべての奇数次の空間高調波成分と磁気的結
合を成しうる構造としたので、発電機に、三相平衡負
荷、三相不平衡負荷及び単相負荷のいずれかを接続した
場合であっても、直巻励磁効果を一層高めることができ
る。これにより、発電機の出力電圧は負荷の変化に対応
して安定的に補償することができるようになった。
【００４５】
【図１】本発明によるブラシレス三相自励同期発電機の
回路図である。
回路図である。
【図２】第１実施例の発電機による固定子のスロットを
示す図である。
示す図である。
【図３】第１実施例の発電機による回転子のスロットを
示す図である。
示す図である。
【図４】主発電巻線Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗが作る電機子反作
用磁界の高調波成分の中で、基本波及び第５次空間高調
波と固定子励磁巻線が作る静止磁界の空間基本波成分の
分布を示す図である。
用磁界の高調波成分の中で、基本波及び第５次空間高調
波と固定子励磁巻線が作る静止磁界の空間基本波成分の
分布を示す図である。
【図５】第２の実施例の発電機の回路図である。
【図６】第２の実施例の固定子のスロットを示す図であ
る。
る。
【図７】従来のブラシレス自励同期発電機の回路図であ
る。
る。
１ ブラシレス自励三相同期発電機
２ 固定子
３ 固定子コア
４ 固定子スロット
５ 制御整流素子
６ 回転子
７ 回転子コア
８ 回転子スロット
９ ブラシレス自励三相同期発電機
１０ 固定子
１１ 固定子コア
１２ 固定子スロット
１３ 可変リアクトル
１４ 界磁巻線
１５ 空間基本波成分
１６ 空間高調波成分
２０ 固定子鉄心
２１ 固定子界磁巻線
２２ 回転子鉄心
２３ 回転子界磁巻線
２４ 回転子励磁巻線
２５ 三相全波整流器
２６ ダイオードブリッジ回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−220746（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−23348（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−241755（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−347566（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−285454（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−245755（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 19/00
H02P 9/14
Claims (2)
- 【請求項１】 主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）と該主
発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）の極数の奇数倍の極数を
有する励磁巻線（Ｗｅ）とを巻装した固定子コア（３）
を有する固定子（２）と、 前記主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）と同極数の界磁巻
線（Ｗｆ）を回転子コア（７）に複数個巻装した回転子
（６）と、 前記主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）の誘導起電力を全
波整流して前記励磁巻線（Ｗｅ）に直流電流を流すよ
う、前記主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）と前記励磁巻
線（Ｗｅ）との間に設けた制御整流装置（５）と、 前記複数個の界磁巻線（Wｆ）の各々の誘導起電力を半
波整流して界磁巻線（Wｆ）に直流電流を流すよう、前
記複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体整流素
子（D）と、を備えたブラシレス三相同期発電機であっ
て、 前記回転子（６）への回転子励磁巻線の巻装を不要とす
るべく、前記複数個の界磁巻線（Ｗｆ）の配列位置を、
前記固定子の励磁巻線（Ｗｅ）が形成する静止磁界と前
記主発電巻線（Ｗｕ，Ｗｖ，Ｗｗ）が形成する電機子反
作用磁界の奇数次の空間高調波成分との双方と磁気的結
合をなす位置にしたことを特徴とするブラシレス三相同
期発電機。 - 【請求項２】 前記回転子の複数個の界磁巻線（Wｆ）
は、該複数個の界磁巻線のそれぞれを、前記主発電巻線
の磁極ピッチが電気角で180°であるのと同じ磁極ピッ
チを持つように形成してなる請求項１記載のブラシレス
三相同期発電機。
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