JPH0312451Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、多機能エンジン・ウエルダ、特にエ
ンジンによつて駆動される同一軸上に２つの発電
機要素をもつ誘導子式発電機と界磁回転型発電機
との複合発電機を用い、誘導子式発電機を溶接機
専用とし、界磁回転型発電機を溶接と商用交流電
源とを兼ねた兼用発電機とし、溶接の２人同時使
用のほか、さらに商用交流電源との同時使用が可
能な多機能エンジン・ウエルダに関するものであ
る。

（従来の技術） 従来の２人同時使用のエンジン・ウエルダは、
２台の各発電機の相互の影響を受けないように、
各出力電圧をサイリスタの位相制御、例えばPW
制御等で出力に所望の垂下特性を持たせ、各発電
機の界磁電流をそれぞれ独立させ相互に影響を受
けないような構成を採つていた。

（考案が解決しようとする問題点） このため回路構成が複雑となり、同時にコスト
が高い欠点があつた。しかも２人同時溶接使用の
とき、溶接棒の使用範囲が限定される欠点があ
り、さらに夜間等商用交流電源を用いて灯火し、
照明光下で２人同時溶接使用が可能な多機能エン
ジン・ウエルダの実現が望まれている。

本考案は上記の欠点を解決することを目的とし
ており、併せて溶接の２人同時使用のみならず、
さらに商用交流電源との同時使用が可能でコンパ
クトな多機能エンジン・ウエルダを提供すること
を目的としている。

（問題点を解決するための手段） そしてそのため本考案の多機能エンジン・ウエ
ルダは、同一軸上に誘導子式発電機と界磁回転型
発電機とを備え、上記誘導子式発電機は溶接用電
源として使用される構成となし、上記界磁回転型
発電機は溶接用巻線と単相交流出力巻線との２巻
線が巻回された固定子と、凸極型界磁回転子とを
備え、該凸極型界磁回転子に界磁巻線が巻回され
ない対の補極を設けると共に、該補極は無負荷時
において両隣りの極性と相異なる極性の磁極とな
る構造の回転子となし、溶接用巻線に溶接電流が
流れたとき、溶接用巻線の電機子反作用により上
記補極の極性が反転し、溶接時における単相交流
出力巻線の電圧変動を改善し、上記誘導子式発電
機による溶接用電源と上記界磁回転型発電機によ
る溶接用電源との２人同時溶接及び単相交流電源
の同時使用を可能ならしめたことを特徴としてい
る。以下図面を参照しつつ説明する。

（実施例） 第１図は本考案に係わる多機能エンジン・ウエ
ルダの一実施例回路構成、第２図は発電機部の要
部縦断面図、第３図、第４図は本考案の多機能エ
ンジン・ウエルダに用いられる界磁回転型発電機
の回転子及び磁極の磁性説明図、第５図は界磁回
転型発電機における溶接用巻線の電機子反作用の
起磁力による磁束分布説明図、第６図は界磁回転
型発電機側の溶接出力外部特性曲線、第７図は界
磁回転型発電機の単相交流出力外部特性曲線、第
８図は界磁回転型発電機において３相全波整流型
にした溶接用巻線の接続図を示している。

第１図において、１は誘導子式発電機、２−１
ないし２−４は発電巻線、３−１ないし３−４は
整流回路、４は界磁巻線、５はエキサイタ巻線、
６は整流回路、７は可変抵抗、８は抵抗、９は切
換スイツチ、１０はリアクタ、１１は溶接用出力
端子、１２は界磁回転型発電機、１３−１ないし
１３−６は発電巻線、１４−１ないし１４−６は
ダイオード、１５は界磁巻線、１６はエキサイタ
巻線、１７は整流回路、１８は可変抵抗、１９は
半固定抵抗、２０はリアクタ、２１は溶接用出力
端子、２２は商用交流電源端子、４１は単相交流
出力巻線、４２はブレーカを表している。

発電巻線２−１ないし２−４に夫々発生した電
圧は各発電巻線に対応して設けられている整流回
路３−１ないし３−４によつて整流される。整流
回路３−１と３−２とが並列に接続され、また整
流回路３−３と３−４とが並列に接続されてい
る。切換スイツチ９を閉とすることにより総ての
整流回路３−１ないし３−４が並列に接続され、
溶接用出力端子１１から例えば100A〜270Aの直
流電流を得ることができる。また切換スイツチ９
が開のときには発電巻線２−１と２−２とによつ
て溶接用出力端子１１から例えば50A〜150Aの
直流電流を採り出すことができる。

界磁回転型発電機１２の６相の溶接用の発電巻
線１３−１ないし１３−６はスター結線され、各
相の発電巻線１３−１ないし１３−６にはダイオ
ード１４−１ないし１４−６がそれぞれ接続され
て６相半波整流発電機を構成している。各ダイオ
ード１４−１ないし１４−６のカソード側は互い
に接続され、リアクタ２０を介して溶接用出力端
子２１の正極となつている。該溶接用出力端子２
１の負極はスター結線された発電巻線１３−１な
いし１３−６の中性点に接続されている。この界
磁回転型発電機１２の溶接用出力端子２１から例
えば50A−150Aの直流電流を採り出すことがで
きる。

界磁回転型発電機１２には６相の発電巻線１３
−１ないし１３−６の他、商用交流電源を得る単
相交流出力巻線４１が巻回されている。これらの
発電巻線１３−１ないし１３−６と単相交流出力
巻線４１とは同一の界磁巻線１５で夫々発電され
るが、該界磁巻線１５が巻回されている回転子
は、第３図、第４図で説明する構造が用いられて
おり、これによつて夫々所定の電圧が発生する。
この界磁回転型発電機１２に使用される回転子を
説明する前に、本考案に係わる多機能エンジン・
ウエルダの発電機部の構成を説明しておく。

第２図は発電機部の要部縦断面図を示してい
る。同図において、大径のステータ２３を持つ誘
導子式発電機１と小径のステータ２７を持つ界磁
回転型発電機１２とが同一軸上に配設されてい
る。ステータ２３には第１図説明の発電巻線２−
１ないし２−４と界磁巻線４とが巻回されてお
り、ステータ２３の両端部にこれらの巻線による
巻線環状端部２４ａ，２４ｂが形成されている。
またステータ２７には第１図説明の発電巻線１３
−１ないし１３−６及び単相交流出力巻線４１が
夫々巻回されている。ステータ２７の端部にこれ
らの巻線による巻線環状端部２８ａ，２８ｂが形
成されている。界磁回転型発電機１２のステータ
２７より突出している巻線環状端部２８ａが誘導
子式発電機１のハウジング端壁２９に形成された
開口部３０を通して誘導子式発電機１のステータ
２３より突出する巻線環状端部２４ａ内にくるよ
うに配設されている。そして界磁回転型発電機１
２のステータ２７は上記ハウジング端壁２９に固
定されている。

エンジンによつて駆動されるシヤフト２５には
非凸極形のロータ２６が固着されており、またス
テータ２７の内部には凸極形の回転子３１がシヤ
フト３２に固定されている。該シヤフト３２は上
記エンジンによつて駆動されるシヤフト２５とボ
ルト３２′で同一軸上で固定されている。回転子
３１には第１図で説明した界磁巻線１５が巻回さ
れている。

なお符号３３はエンジン側のフランジ、３４は
フアン、３５，３６は取付けボルト、３７はスリ
ツプ・リング、３８はベアリング、３９はエン
ド・カバーを表している。

上記第１図、第２図で説明した様に、誘導子式
発電機１の界磁巻線４及び界磁回転型発電機１２
の界磁巻線１５は各々独立して設けられており、
それぞれ個別のエキサイタ巻線５，１６から界磁
電流を流す回路構成が採られている。従つて誘導
子式発電機１と界磁回転型発電機１２とは相互に
影響を受けることはない。

次に、界磁回転型発電機１２に使用される回転
子３１を第３図、第４図の本考案に係わる多機能
エンジン・ウエルダに用いられる界磁回転型発電
機の回転子及び磁極の極性説明図を用いて説明す
る。

第３図、第４図において、回転子３１には溝５
２ないし５７が設けられ、回転子３１の中心部に
はシヤフト３２が取り付けられている。溝５４と
５５及び溝５６と５７によつて補極５９及び６０
が形成されている。溝５４と５２との間に界磁巻
線１５−１が巻回され、同図図示の方向に流れる
界磁電流による磁極６１はＮ極が発生する。以下
同様に、溝５２と５６との間に巻回された界磁巻
線１５−２により磁極６２はＳ極となり、溝５７
と５３との間に巻回された界磁巻線１５−３によ
り磁極６３はＳ極となり、溝５３と５５との間に
巻回された界磁巻線１５−４により磁極６４はＮ
極となる。

補極５９，６０にはいずれも界磁巻線が巻回さ
れていないが、発電機の負荷状態によつて次の様
に磁化されている。すなわち第３図は溶接出力が
無負荷時の磁性を示しており、Ｎ極の磁極６１、
図示されていない固定子と該磁極６１との間〓、
固定子、該固定子と補極５９との間〓及び補極５
９で構成される磁気回路により、またＮ極の磁極
６４、図示されていない固定子と該磁極６４との
間〓、固定子、該固定子と補極５９との間〓及び
補極５９で構成される磁気回路により、該補極５
９はＳ極に磁化される。同様に理由によつて、該
補極５９と対をなす補極６０はＮ極に極化され
る。従つて、第３図に示される回転子３１は交互
に異極を有する６極の回転となつている。

一方、第４図は溶接出力が負荷時の極性を示し
ており、発電機に溶接電流が流れることにより電
機子反作用が生じる。該電機子反作用に基づく起
磁力により、つまり後の第５図で説明する理由に
より、補極５９はＮ極に磁力され、また補極６０
はＳ極に磁化される。すなわち大きな溶接電流が
電機子に流れることにより、電機子反作用による
起磁力で補極５９，６０の極性がそれぞれ反転さ
せられる。これにより第４図の回転子３１は３つ
の連続するＮ極と３つの連続するＳ極との凸極型
回転子となり、見掛け上２極回転子となる。従つ
て単相交流出力巻線４１は、該２極回転子によつ
て励磁される形となり、溶接電流が流れることに
より降下する傾向にあつた単相交流電圧は、その
降下分が補償されるようになる。

第５図は溶接用巻線の電機子反作用の起磁力に
よる磁束分布説明図であり、Ｕ相電流がピーク時
で溶接出力が短絡付近における電機子反作用によ
る起磁力と回転子の各極の位置とが描かれてい
る。回転子３１の磁極が第５図図示の位置にある
とき、電機子反作用による起磁力がピークとな
る。そして第５図からも明らかな様に、第３図、
第４図に示された補極５９，６０は固定子に設け
られた溝＃34，＃16の近傍に位置している。従つ
て補極５９のＳ極は反作用起磁力によつて反対方
向に磁化作用を受ける。同様に補極６０のＮ極は
反作用起磁力によつて反対方向に磁化作用をうけ
る。Ｕ相の溶接用巻線に流れる溶接電流が小さい
場合も、これらの起磁力の各成分は小となり、補
極５９のＳ極はＮ極に磁化され、また補極６０の
Ｎ極はＳ極に磁化される。すなわち上記説明の如
く、見掛け上磁極６４，５９，６１は共にＮ極、
磁極６２，６０，６３は共にＳ極の２極回転子に
変換する。

この説明はＵ相の電流がピーク時について説明
したが、他の相、Ｖ、Ｗ相の場合も全く同様であ
り、各補極５９，６０の極性が反転させられ、回
転子３１は、見掛け上Ｎ、Ｓの２極回転子とな
る。

このような構造の回転子３１を用いた界磁回転
型発電機１２において第６図の実線で示された溶
接出力外部特性曲線が得られる。第６図において
点Ａは本考案に係わる交流出力併合溶接発電機の
短絡電流を示し、発電機全体としての力率は遅れ
0.5以下である。一方破線は従来の溶接発電機の
６相半波整流時における外部特性曲線を示してお
り、短絡電流が大きく、６相半波整流型で溶接す
ることは困難であることを表している。

また本考案に係わる界磁回転型発電機１２で溶
接出力端子２１から溶接負荷を接続しているとき
の単相交流出力外部特性曲線が第７図に示されて
いる。第７図から明らかな様に電圧変動率が極め
て小さい。これは上述した如く、溶接負荷による
補極の極性が反転化し、２極回転子となつて増磁
作用をもたらすことに起因する。

なお第１図において、可変抵抗１８は溶接出力
電流の調整を行うものであり、半固定抵抗１９は
最大溶接出力を定めるためのものである。

第８図は、第１図における発電巻線１３−１な
いし１３−６及びダイオード１４−１ないし１４
−６の６相畔半波整流型の溶接出力に換え、３相
全波整流型の溶接出力を得る溶接用巻線の接続図
を示している。同図において４４はスター結線さ
れた３相の溶接用の発電巻線、４５は３相全波整
流回路である。

第８図に示された３相全波整流型においても、
６相半波整流型と同様、各相の溶接用巻線に溶接
電流が流れることにより、上述の如く回転子３１
に設けられた補極５９，６０の極性が反転させら
れ、溶接時における単相交流電圧の電圧変動率が
小さくなる。

尚、補極５９，６０の幅及び該補極５９，６０
と固定子との空〓を適当に選定することにより、
単相交流出力に溶接時の影響を及ぼさないように
することもできる。

（考案の効果） 以上説明した如く、本考案によれば、溶接２人
同時使用のみならず、商用交流電源との同時使用
ができるコンパクトな多機能エンジン・ウエルダ
が可能となる。しかも各発電機が相互に影響を及
ぼすことがないから、定格範囲内であれば溶接棒
の範囲が無差別に使用できる。そして各発電機の
界磁回路が各々独立した簡易な回路構成となつて
いるので、組立が簡単で安くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる多機能エンジン・ウエ
ルダの一実施例回路構成、第２図は発電機部の要
部縦断図、第３図、第４図は本考案の多機能エン
ジン・ウエルダに用いられる界磁回転型発電機の
回転子及び磁極の極性説明図、第５図は界磁回転
型発電機における溶接用巻線の電機子反作用の起
磁力による磁束分布説明図、第６図は界磁回転型
発電機側の溶接出力外部特性曲線、第７図は界磁
回転型発電機の単相交流出力外部特性曲線、第８
図は界磁回転型発電機において３相全波整流型に
した溶接用巻線の接続図を示している。 図中、１は誘導子式発電機、２−１ないし２−
４は発電巻線、３−１ないし３−４は整流回路、
４は界磁巻線、５はエキサイタ巻線、６は整流回
路、７は可変抵抗、８は抵抗、９は切換スイツ
チ、１０はリアクタ、１１は溶接用出力端子、１
２は界磁回転型発電機、１３−１ないし１３−６
は発電巻線、１４−１ないし１４−６はダイオー
ド、１５は界磁巻線、１６はエキサイタ巻線、１
７は整流回路、１８は可変抵抗、１９は半固定抵
抗、２０はリアクタ、２１は溶接用出力端子、２
２は商用交流電源端子、２３はステータ、２４
ａ，２４ｂは巻線環状端部、２５はシヤフト、２
６はローラ、２７はステータ、２８ａ，２８ｂは
巻線環状端部、３１は回転子、４１は単相交流出
力巻線、４２はブレーカ、４４は発電巻線、４５
は整流回路、５２ないし５７は溝、５９，６０は
補極、６１ないし６４は磁極を表している。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 同一軸上に誘導子式発電機と界磁回転型発電機
   とを備え、上記誘導子式発電機は溶接用電源とし
   て使用される構成となし、上記界磁回転型発電機
   は溶接用巻線と単相交流出力巻線との２巻線が巻
   回された固定子と、凸極型界磁回転子とを備え、
   該凸極型界磁回転子に界磁巻線が巻回されない対
   の補極を設けると共に、該補極は無負荷時におい
   て両隣りの磁極の極性と相異なる極性の磁極とな
   る構造の回転子となし、溶接用巻線に溶接電流が
   流れたとき、溶接用巻線の電機子反作用により上
   記補極の極性が反転し、溶接時における単相交流
   出力巻線の電圧変動を改善し、上記誘導子式発電
   機による溶接用電源と上記界磁回転型発電機によ
   る溶接用電源との２人同時溶接及び単相交流電源
   の同時使用を可能ならしめたことを特徴とする多
   機能エンジン・ウエルダ。