JP6444676B2 - Generator - Google Patents
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Description
この発明は、自動車や、小型風力発電機、流水利用小型発電機などに用いられる永久磁石レスの発電機に関する。 The present invention relates to a permanent magnet-less generator used in automobiles, small wind power generators, small generators using running water, and the like.
回転により発電を行う発電機として、誘導発電機や同期発電機があり、誘導発電機はロータの巻線に励磁を必要としないが、系統連係させかつ高い回転速度で回転させる必要があって小型の発電機には適さない。そのため、小型風力発電機等では、同期発電機が用いられることが多い。
しかし、通常の同期発電機は、界磁の生成に永久磁石を用いるため、永久磁石の成分となるレアメタルが高価で発電機全体が高額になるうえ、始動時にコギングが発生し、コギングトルクによって始動トルクが大きくなる。このため、小型風力発電機等の僅かな自然力で発電させる発電機には適さない。永久磁石の代わりに電磁石を用いる他励式の同期発電機もあるが、電磁石への外部からの給電の構成が必要で、外部電源により構成が複雑となる。
There are induction generators and synchronous generators as generators that generate electricity by rotation. Induction generators do not require excitation in the rotor windings, but they must be linked to the system and rotated at a high rotational speed to make them compact. Not suitable for generators. Therefore, a synchronous generator is often used in a small wind power generator or the like.
However, since a normal synchronous generator uses a permanent magnet to generate a field, the rare metal, which is a component of the permanent magnet, is expensive and the entire generator is expensive. Torque increases. For this reason, it is not suitable for a generator that generates power with a slight natural force, such as a small wind power generator. There is a separately-excited synchronous generator that uses an electromagnet instead of a permanent magnet. However, a configuration for supplying power to the electromagnet from the outside is necessary, and the configuration is complicated by an external power source.
これらの課題を解消し、永久磁石および外部からの給電が不必要な自励式の同期発電機が提案されている(特許文献1)。この発電機は、鉄心の残留磁気を利用して、自己励磁により界磁巻線に流れる電流を増加させて行くことで、発電に必要な磁束を、高価な永久磁石や励磁用の外部電源を必要とせずに作り出している。 There has been proposed a self-excited synchronous generator that solves these problems and does not require a permanent magnet and external power supply (Patent Document 1). This generator uses the residual magnetism of the iron core to increase the current that flows in the field winding by self-excitation, so that the magnetic flux required for power generation can be supplied with an expensive permanent magnet or an external power source for excitation. Produced without need.
自動車で使用される発電機、例えば電動ブレーキや補機を駆動するために、バッテリーの電力とは別に補助的な電源に発電機を用いることが試みられている。このような自動車用発電機や、家庭、小規模施設等に設けられる小型風力発電機、流水利用小型発電機等では、小型で軽量なものが求められている。前述の自励磁式の発電機は他励発電機に比べ効率は良いが出力密度(単位体積当たりの出力を言う)が小さく、出力密度改善に課題がある。 In order to drive generators used in automobiles, such as electric brakes and auxiliary machines, attempts have been made to use generators as auxiliary power sources in addition to battery power. Such automobile generators, small wind generators installed in homes, small-scale facilities, small generators using running water, and the like are required to be small and light. The self-excited generator described above is more efficient than a separately-excited generator, but the output density (referred to as output per unit volume) is small, and there is a problem in improving the output density.
この発明の目的は、自励式でありながら、出力密度が高い発電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a generator having a high output density while being self-excited.
この発明の発電機は、出力巻線が巻かれた出力鉄心と、主界磁巻線および副界磁巻線が巻かれた界磁鉄心とを備え、前記出力鉄心と前記界磁鉄心のいずれか一方がステータとなり、他方がロータとなり、前記ステータとロータとの相対回転により発電電力を得る自励式の発電機において、
前記主界磁巻線に並列に整流素子が接続され、前記副界磁巻線に直列に整流素子が接続され、この副界磁巻線と整流素子が直列に接続された回路が、前記主界磁巻線と並列に接続されていて、前記主界磁巻線に流れる電流と同じ方向の電流のみが前記副界磁巻線に流れ、
前記ロータの回転中心に対して垂直な断面の断面積につき、前記界磁鉄心に設けられて前記副界磁巻線が収められる副界磁巻線スロットの断面積が、前記界磁鉄心に設けられて前記主界磁巻線が収められる主界磁巻線スロットの断面積よりも小さいことを特徴とする。
なお、各界磁巻線スロットには隙間なく各界磁巻線が収められ、この界磁巻線が収められる範囲の断面積を上記各スロットの断面積とする。
前記副界磁巻線スロットの断面積を、前記主界磁巻線スロットの断面積の7〜40%とすることがより好ましい。
The generator of the present invention includes an output iron core in which an output winding is wound, and a field iron core in which a main field winding and a subfield winding are wound, and the output iron core and the field iron core In any of the self-excited generators in which either one becomes a stator and the other becomes a rotor and the generated power is obtained by relative rotation between the stator and the rotor,
A rectifier is connected in parallel to the main field winding, a rectifier is connected in series to the subfield winding, and a circuit in which the subfield winding and the rectifier are connected in series is the main field winding. Only the current in the same direction as the current flowing through the main field winding is connected to the field winding in parallel with the field winding.
Per cross-sectional area of a cross section perpendicular to the rotational center of the rotor, the cross-sectional area of the sub-field winding slot the sub field winding disposed on said field core is accommodated, provided in the field core It is in characterized in that not smaller than the cross-sectional area of the main field winding slot the main field winding is accommodated.
In addition, each field winding is accommodated in each field winding slot without a gap, and the cross-sectional area of the range in which this field winding is accommodated is defined as the cross-sectional area of each slot.
More preferably, the cross-sectional area of the subfield winding slot is 7 to 40% of the cross-sectional area of the main field winding slot.
この構成によると、主界磁巻線を用いて励磁を行う自励式であるため、永久磁石や、外部からの他励のための給電を行う外部電源を必要とせずに発電が行える。永久磁石を用いないため、コギングトルクが発生せず、小さなトルクでロータを回転させることができる。そのため、小型軽量の発電機の場合に、わずかな外力が作用することで発電でき、効果的に使用できる。 According to this configuration, since it is a self-excited type that performs excitation using the main field winding, power generation can be performed without the need for a permanent magnet or an external power source that supplies power for external excitation from the outside. Since no permanent magnet is used, no cogging torque is generated, and the rotor can be rotated with a small torque. Therefore, in the case of a small and light generator, power can be generated by a slight external force and can be used effectively.
この自励式の発電機において、副界磁巻線スロットの断面積を大きくすると、線径を太くして副界磁巻線の電気抵抗値を小さくすることができるが、界磁鉄心の磁気抵抗が大きくなる。逆に副界磁巻線スロットの断面積を小さくすると磁気抵抗は小さくなるが、副界磁巻線の線径が細くなって電気抵抗値が大きくなる。磁気抵抗値と電気抵抗値のバランスにより界磁の強さが変化する。界磁の強さによって発電される出力が変化する。出力を大きくできる最適な主界磁巻線と副界磁巻線のスロット面積の比率を求めるため、磁場解析を実施した。その結果、副界磁巻線スロットの断面積を、主界磁巻線スロットの断面積より小さくすることで、出力が大きくなることが分かった。すなわち、出力密度が高くなることが分かった。また、前記副界磁巻線スロットの断面積を、前記主界磁巻線スロットの断面積の7〜40%としたときに最も出力が高くなることが判明した。 In this self-excited generator, if the cross-sectional area of the subfield winding slot is increased, the wire diameter can be increased and the electric resistance value of the subfield winding can be reduced. Becomes larger. Conversely, when the cross-sectional area of the subfield winding slot is reduced, the magnetic resistance is reduced, but the wire diameter of the subfield winding is reduced and the electric resistance value is increased. The strength of the field changes depending on the balance between the magnetic resistance value and the electric resistance value. The output generated depends on the strength of the field. Magnetic field analysis was performed to find the optimum ratio of the slot area of the main field winding and subfield winding that can increase the output. As a result, it was found that the output is increased by making the cross-sectional area of the subfield winding slot smaller than the cross-sectional area of the main field winding slot. That is, it was found that the power density was increased. It has also been found that the output is highest when the cross-sectional area of the subfield winding slot is 7 to 40% of the cross-sectional area of the main field winding slot.
この発明において、発電の初期励磁に必要な程度に、前記出力鉄心および界磁鉄心のいずれか一方または両方に磁力を付与する初期励磁手段を設けても良い。前記初期励磁手段は、着磁手段であっても、永久磁石であっても良い。
初期励磁手段を設けた場合、回転の長期停止後や分解保守の後であって残留磁気が減り過ぎていても、また低速回転であっても、確実に発電を開始することができる。自励式の発電機では、回転するに従って磁束が増大するため、初期励磁に必要な磁力は極小さな磁力で済む。このため、初期励磁手段が着磁手段であれ、また永久磁石であれ、軽微なもので済む。なお、上記の「着磁」とは、磁化処理の終了後に残留磁気が生じるように磁化することを言う。着磁手段が簡単な構成で済む。
In the present invention, initial excitation means for applying a magnetic force to one or both of the output iron core and the field iron core may be provided to the extent necessary for the initial excitation of power generation. The initial excitation means may be a magnetizing means or a permanent magnet.
When the initial excitation means is provided, power generation can be reliably started even if the residual magnetism is excessively reduced after low-speed rotation or after low-speed rotation after long-term rotation stoppage or after disassembly and maintenance. In the self-excited generator, the magnetic flux increases as it rotates, so that the magnetic force required for the initial excitation is very small. For this reason, even if the initial excitation means is a magnetizing means or a permanent magnet, a slight one is sufficient. The term “magnetization” refers to magnetization so that residual magnetism is generated after the end of the magnetization process. A simple configuration is required for the magnetizing means.
この発明の発電機は、出力巻線が巻かれた出力鉄心と、主界磁巻線および副界磁巻線が巻かれた界磁鉄心とを備え、前記出力鉄心と前記界磁鉄心のいずれか一方がステータとなり、他方がロータとなり、前記ステータとロータとの相対回転により発電電力を得る自励式の発電機において、
前記主界磁巻線に並列に整流素子が接続され、前記副界磁巻線に直列に整流素子が接続され、この副界磁巻線と整流素子が直列に接続された回路が、前記主界磁巻線と並列に接続されていて、前記主界磁巻線に流れる電流と同じ方向の電流のみが前記副界磁巻線に流れ、
前記ロータの回転中心に対して垂直な断面の断面積につき、前記界磁鉄心に設けられて前記副界磁巻線が収められる副界磁巻線スロットの断面積が、前記界磁鉄心に設けられて前記主界磁巻線が収められる主界磁巻線スロットの断面積よりも小さいため、自励式でありながら、高い出力密度が得られる。
The generator of the present invention includes an output iron core in which an output winding is wound, and a field iron core in which a main field winding and a subfield winding are wound, and the output iron core and the field iron core In any of the self-excited generators in which either one becomes a stator and the other becomes a rotor and the generated power is obtained by relative rotation between the stator and the rotor,
A rectifier is connected in parallel to the main field winding, a rectifier is connected in series to the subfield winding, and a circuit in which the subfield winding and the rectifier are connected in series is the main field winding. Only the current in the same direction as the current flowing through the main field winding is connected to the field winding in parallel with the field winding.
Per cross-sectional area of a cross section perpendicular to the rotational center of the rotor, the cross-sectional area of the sub-field winding slot the sub field winding disposed on said field core is accommodated, provided in the field core is in order not smaller than the cross-sectional area of the main field winding is main field winding slot to be included, while a self-excited, high power density can be obtained.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図6と共に説明する。図1はこの発電機の発電機本体の破断正面図、および外部負荷の電気回路図を組み合わせた説明図、図2は同図の発電機本体1の磁極の一極対を直線状に描いた模式図、図3は同発電機本体の電気回路である。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view of the generator main body of the generator and an explanatory diagram combining the electric circuit diagram of the external load. FIG. 2 is a linear drawing of a pole pair of the magnetic poles of the generator main body 1 shown in FIG. A schematic diagram and FIG. 3 are electric circuits of the generator body.
図1おいて、この発電機は、発電機本体1が、環状のステータ4と、このステータ4の内側にステータ4の中心周りで回転自在に設置されたロータ5とで構成される。ステータ4は出力鉄心6と出力巻線7とからなる。この実施形態は8極発電機に適用した例であり、出力鉄心6は、円環状のヨーク部6aの円周方向8箇所に、内側へ突出する歯状の磁極部6bが形成されている。各磁極部6bに前記出力巻線7が巻かれている。各磁極部6bの出力巻線7は、図2に示すように、出力鉄心6の隣り合う磁極部6bの内径側を向く磁極面に互いに異なる磁極N,Sが現れるように、隣合う磁極部6bの巻線が直列に接続されている。出力巻線7の両端が端子7a,7bとなり、これら端子7a,7bに図1のように外部負荷3を接続し、発電機から電流を外部に取り出す。
In FIG. 1, the generator includes a generator main body 1 that includes an annular stator 4 and a rotor 5 that is installed inside the stator 4 so as to be rotatable around the center of the stator 4. The stator 4 includes an
ロータ5は、界磁鉄心8と、この界磁鉄心8に巻かれた主界磁巻線9および副界磁巻線10とからなる。界磁鉄心8は、中心孔を有する鉄心本体8aの外周に、外径側へ突出する複数の歯状の磁極部8bが円周方向に並んで設けられている。主界磁巻線9と副界磁巻線10も、出力巻線7と同様に、隣合う磁極面に異なる磁極N,Sが現れるように直列に接続されている。副界磁巻線10は、主界磁巻線9に対して位相を進ませた位置に巻かれている。主界磁巻線9および副界磁巻線10の各直列接続体の両端の端子を、それぞれ符号9a,9b,10a,10bで図2に示す。
The rotor 5 includes a
図3に示すように、主界磁巻線9には並列に整流素子11が接続される。主界磁巻線9には整流素子11が流すことができる向きの電流が流れる。そのため、主界磁巻線9では巻線に流すことができる電流によって決まる向きのみの磁束が発生する。また、電磁誘導により、電流がつくる磁束と同方向の磁束の減少を妨げる向きには電流が流れるが、磁束が増えるのを阻止する向きには電流が流れない。そのため磁束の減少は妨げられるが、磁束の増加は妨げられない。副界磁巻線10は上記のように主界磁巻線9と位相をずらして巻かれている。副界磁巻線10は直列に整流素子12が接続され、主界磁巻線9に流れる電流と同じ方向の電流のみが流れるようになっている。図中の矢印は電流の流れる方向を示す。
As shown in FIG. 3, a rectifying
図4に拡大して示すように、界磁鉄心8における主界磁巻線9が巻かれる磁極部8b,8b間の部分が主界磁巻線スロット9Aであり、副界磁巻線10が巻かれる磁極部8b,8b間の部分が副界磁巻線スロット10Aである。主界磁巻線スロット9Aには主界磁巻線9が隙間なく収められ、副界磁巻線スロット10Aには副界磁巻線10が隙間なく収められる。
As shown in FIG. 4 in an enlarged manner, the portion between the
上記構成において、この発電機では、副界磁巻線スロット10Aの断面積(ハッチングで示す範囲の面積)は、主界磁巻線スロット9Aの断面積(上記と逆方向のハッチングで示す範囲の面積)よりも小さくしている。この実施形態では、副界磁巻線スロット10Aの断面積を、主界磁巻線スロット9Aの断面積の7〜40%としている。
In the above configuration, in this generator, the cross-sectional area of the
上記構成の動作を説明する。出力鉄心6または界磁鉄心8の残留磁気により主界磁巻線9に電流が流れる。この電流による主界磁巻線9がつくる磁束により副界磁巻線10に鎖交する磁束が変化して、副界磁巻線10に電圧が発生する。この電圧で副界磁巻線10が主界磁巻線9に整流素子12を介して電流を供給して、主界磁巻線9に流れる電流を増加させる。副界磁巻線10に電圧が誘起されずに電流を供給していない時、主界磁巻線9には整流素子11を通して還流電流が流れ、主界磁巻線9の磁束を維持する。主界磁巻線9に電流が供給され、主界磁巻線9がつくる磁束が大きくなるので、副界磁巻線10に鎖交する磁束も大きくなり、さらに大きい電流が主界磁巻線9に供給される。このように主界磁巻線9の電流が次第に増加し、発電に必要な界磁磁束がつくられる。
The operation of the above configuration will be described. Current flows through the main field winding 9 due to the residual magnetism of the
出力鉄心6と界磁鉄心8の相対運動により出力巻線7の鎖交磁束が変化して、出力巻線7に電圧が発生する。この場合に、副界磁巻線スロット10Aの断面積を大きくすると、線径を太くして副界磁巻線10の電気抵抗値を小さくすることができるが、界磁鉄心8の磁気抵抗が大きくなる。逆に副界磁巻線スロット10Aの断面積を小さくすると磁気抵抗は小さくなるが、副界磁巻線10の線径が細くなって電気抵抗値が大きくなる。磁気抵抗値と電気抵抗値のバランスにより界磁の強さが変化する。界磁の強さによって発電される出力が変化する。
The interlinkage magnetic flux of the output winding 7 is changed by the relative movement of the
この実施形態では、上記のように副界磁巻線スロット10Aの断面積は、主界磁巻線スロット9Aの断面積よりも小さくしている。そのため、副界磁巻線スロット10Aの断面積の方が大きい場合よりも高い出力が得られた。特に、副界磁巻線スロット10Aの断面積を、主界磁巻線スロット9Aの断面積の7〜40%とした場合に、最も高い出力が得られ、他励磁発電機よりも効率が良く、高い出力密度を得ることができる。
In this embodiment, as described above, the cross-sectional area of the
上記のスロット断面積の比率による出力の違いを確認するため、図5に示す解析モデルで磁場解析を実施した。この解析モデルは、図1に示す実施形態をモデル化したものである。外径φ323mm、積厚85mm、出力鉄心6及び界磁鉄心8の材質は電磁鋼板とする。副界磁巻線10が位相を進ませた位置に巻かれている。各界磁巻線9,10には図2の様に整流素子11,12が接続されている。出力巻線7 には外部負荷3となる抵抗が接続されている。
In order to confirm the difference in output depending on the ratio of the slot cross-sectional area, magnetic field analysis was performed using the analysis model shown in FIG. This analysis model models the embodiment shown in FIG. The outer diameter φ323 mm, the stacking thickness 85 mm, and the material of the
主界磁巻線9と副界磁巻線10の巻き数を一定にして、副界磁巻線スロット10Aの断面積を変えて発電機の出力と効率を計算した。その結果を図5に示す。同図に示すように、副界磁巻線スロット10Aの断面積が主界磁巻線スロット9Aの断面積に対し7〜40%のときに、最も出力が高くなった。
The output and efficiency of the generator were calculated by changing the cross-sectional area of the
図7は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図1〜図6に示す第1の実施形態において、初期励磁手段として、発電の初期励磁が必要な磁力を発生することが可能な程度に、前記出力鉄心6および界磁鉄心8のいずれか一方または両方の鉄心6,8を着磁する着磁手段2を設けたものである。図示の例では、出力鉄心6を着磁するように前記着磁手段2を設けている。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the
具体的には、出力巻線7に、スイッチング手段13を介して着磁用電源14が外部負荷3と並列に接続してある。前記着磁用電源14とスイッチング手段13とで前記着磁手段2が構成される。スイッチング手段13は、半導体スイッチッング素子または有接点のスイッチが用いられる。着磁用電源14は2次電池またはコンデンサ等の蓄電手段である。外部負荷3が2次電池の場合は、それを着磁用電源として用いても良い。
Specifically, a magnetizing
着磁をするには、所定の大きさの電流を極短時間流せば良い。着磁の程度は、発電の開始のための初期励磁に必要な残留磁気が得られる程度で良く、電流の大きさとスイッチング手段13のオン時間とで定められる。スイッチング手段13の開閉操作は、開閉制御手段15によって行われる。開閉制御手段15は、例えば、ロータ5の回転を検出する回転検出手段16の検出信号を監視し、ロータ5が静止状態から回転を開始したことが検出されると、スイッチング手段13を着磁に必要な設定時間だけオンさせる。なお、ロータ5の回転の停止時間が短い場合は残留磁気が十分に残っているため、開閉制御手段15は、設定時間以上のロータ5の停止の後に回転を開始した場合のみスイッチング手段13をオンさせるなど、設定条件に従ってスイッチング手段13をオンさせるように制御としても良い。また、所定の回転数になっても発電を開始しない時だけ着磁をするようにしてもよいし、所定の時間ごとに発電機の回転が停止しているときに着磁をしてもよい。
In order to magnetize, a current of a predetermined magnitude may be passed for a very short time. The degree of magnetization may be such that residual magnetism necessary for initial excitation for the start of power generation is obtained, and is determined by the magnitude of current and the ON time of the switching means 13. The opening / closing operation of the switching means 13 is performed by the opening / closing control means 15. For example, the opening / closing control means 15 monitors the detection signal of the rotation detection means 16 that detects the rotation of the rotor 5. When it is detected that the rotor 5 has started rotating from a stationary state, the switching means 13 is magnetized. Turn it on only for the required setting time. When the rotation stop time of the rotor 5 is short, sufficient residual magnetism remains, so that the opening / closing control means 15 turns on the switching means 13 only when the rotation starts after the rotor 5 stops for a set time or longer. For example, the switching
上記のように、ロータ5が回転を行っている間に発電を行うが、ロータ5がある程度長い時間を停止していると、出力鉄心6および界磁鉄心8のいずれにも残留磁気がなく、または残留磁気が不十分であって、発電を開始できない。そこで、この実施形態では、ロータ5の停止後の回転の開始時に、着磁手段2のスイッチング手段13をオンにして着磁用電源14から出力巻線7に着磁電流を流し、出力鉄心6を着磁する。磁束は前記のように回転を続けると次第に大きくなるため、着磁の程度は、発電の開始のための初期励磁に必要な残留磁気が得られる程度で良い。そのため、着磁をするには、所定の大きさの電流を極短時間流せば良い。この着磁により、ロータ5の長時間の停止後にも、回転の再開により発電が確実に開始される。
As described above, power is generated while the rotor 5 is rotating. However, if the rotor 5 is stopped for a long time to some extent, there is no residual magnetism in either the
図8は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図1ないし図6に示す第1の実施形態において、初期励磁手段として、初期励磁用磁石31を設けた例である。初期励磁用磁石31は、同図に示すように、界磁鉄心8に初期励磁用磁石31を埋め込んだものである。初期励磁用磁石31は、発電の初期励磁に必要な磁力を発生させる永久磁石であり、初期励磁に必要な磁力を確実に発生できるように余裕を考慮した範囲で、出来るだけ小さな物が用いられる。また、初期励磁用磁石31には希土類磁石に比べて安価なフェライト磁石が用いられる。この初期励磁用磁石31は、発生する磁束の向きが、前記主界磁巻線9に流れる励磁電流がつくる磁束の向きと同じとなる向きとされる。初期励磁用磁石31の個数は任意でよく、一つであっても良い。また、出力鉄心6の磁極数に応じた個数としても良い。
FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which an
初期励磁用磁石31は、界磁鉄心8の突出した磁極部8bの軸方向厚さの全体に渡るものとしている。初期励磁用磁石31は、この他に、界磁鉄心8の磁極部8bにおける前記出力鉄心6と対向する面間に埋め込んだものであっても良い。
The
この実施形態の場合、長時間の発電停止等によって出力鉄心6および界磁鉄心8のいずれにも残留磁気がなくなり、または残留磁気が不十分となっても、初期励磁用磁石31の発生する磁束により、回転の再開により発電が確実に開始される。初期励磁用磁石31は、初期励磁に必要な磁力を発生する永久磁石であるため、通常の発電電力を得る永久磁石に比べて極弱い磁力を発生する磁石で済む。そのため、高価なレアメタルは不用で、フェライト磁石等の安価な材料で済み、また小さな磁石で済み、コギングトルクも実用上で問題とならない程度となる。
In the case of this embodiment, even if there is no residual magnetism in the
なお、上記各実施形態の発電機によると、次の利点も得られる。主界磁巻線9を用いて励磁を行う自励式であるため、永久磁石や、外部からの他励のための給電を行う外部電源を必要とせずに発電が行える。永久磁石を用いないため、コギングトルクが発生せず、小さなトルクでロータ5を回転させることができる。 In addition, according to the generator of each said embodiment, the following advantage is also acquired. Since it is a self-excited type that performs excitation using the main field winding 9, power generation can be performed without the need for a permanent magnet or an external power source that supplies power for external excitation from the outside. Since no permanent magnet is used, no cogging torque is generated and the rotor 5 can be rotated with a small torque.
また、上記各実施形態では、ステータ4側を出力鉄心6、ロータ5側を界磁鉄心8としたが、これとは逆にステータ4側を界磁鉄心8とし、ロータ5側を出力鉄心6としても良い。また上記実施形態では8極発電機としたが、2極、4極、6極、16極など、2の倍数の多極の発電機としても良い。
In each of the above embodiments, the stator 4 side is the
1…発電機本体
2…着磁手段(初期励磁手段)
3…外部負荷
4…ステータ
5…ロータ
6…出力鉄心
6a…ヨーク部
6b…磁極部
7…出力巻線
8…界磁鉄心
8a…鉄心本体
8b…磁極部
9…主界磁巻線
9A…主界磁巻線スロット
10…副界磁巻線
10A…副界磁巻線スロット
11…整流素子
12…整流素子
31…初期励磁用磁石(初期励磁手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Generator
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記主界磁巻線に並列に整流素子が接続され、前記副界磁巻線に直列に整流素子が接続され、この副界磁巻線と整流素子が直列に接続された回路が、前記主界磁巻線と並列に接続されていて、前記主界磁巻線に流れる電流と同じ方向の電流のみが前記副界磁巻線に流れ、
前記ロータの回転中心に対して垂直な断面の断面積につき、前記界磁鉄心に設けられて前記副界磁巻線が収められる副界磁巻線スロットの断面積が、前記界磁鉄心に設けられて前記主界磁巻線が収められる主界磁巻線スロットの断面積よりも小さいことを特徴とする発電機。 An output core around which an output winding is wound, and a field core around which a main field winding and a subfield winding are wound, and either one of the output core and the field core becomes a stator, In the self-excited generator that the other is a rotor and obtains generated power by relative rotation between the stator and the rotor,
A rectifier is connected in parallel to the main field winding, a rectifier is connected in series to the subfield winding, and a circuit in which the subfield winding and the rectifier are connected in series is the main field winding. Only the current in the same direction as the current flowing through the main field winding is connected to the field winding in parallel with the field winding.
Per cross-sectional area of a cross section perpendicular to the rotational center of the rotor, the cross-sectional area of the sub-field winding slot the sub field winding disposed on said field core is accommodated, provided in the field core is in the generator, characterized in that not smaller than the cross-sectional area of the main field winding slot the main field winding is accommodated.
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