JPH0353857B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は同期発電機の一種である誘導子型発電
機に係り、とくに漏洩磁束をなくして電機子コイ
ルと鎖交する有効磁束を増加させるようにした誘
導子型発電機に関する。

同期発電機の一種として誘導子型発電機が知ら
れている。この発電機は固定子に界磁コイルと電
機子コイルとを設けておき、回転子側に誘導子磁
極を設けるようにしたものである。従つて界磁コ
イルを励磁すると回転子の回転に伴なつて誘導子
磁極によつて磁束密度が一定の周期で変化するこ
とになり、しかもこの磁束は固定子側の電機子コ
イルと鎖交するために、上記電機子コイルに出力
電圧を誘起することになり、これを発電出力とし
て取出して利用することができる。そしてこのよ
うな誘導子型発電機は、回転子側にコイルを設け
る必要がなく、このためにブラシやスリツプリン
グを必要とせず、簡単な構造によつて高周波電力
を得ることができるようになる。

さらにこのような誘導子型発電機において、誘
導子磁極の1/2のピツチでポールコアを固定子側
に設けるとともに、これらのポールコアにそれぞ
れ界磁コイルを巻装し、しかもこれらのポールコ
アの磁束の向きが２つおきに反転するように界磁
コイルに電流を流し、さらに互に異なる向きに磁
化される隣接する一対のポールコアに共通の電機
子コイルを巻装するようにすると、誘導子磁極が
ポールコアのピツチに相当する角度だけ回転する
度に電機子コイルと鎖交する磁束の向きが完全に
反転するようになる。従つてこのような誘導子型
発電機は磁束の強さが周期的に増減するものに比
べれば遥かに高い発電出力を得ることが可能にな
る。

しかしこのような構成によれば、ポールコアが
誘導子磁極の1/2のピツチで設けられているため
に、誘導子磁極と対向する一対のポールコアの間
に、誘導子磁極とは対向しないポールコアが生ず
ることになり、しかもこのポールコアに巻装され
た界磁コイルには励磁電流が流れているために、
このポールコアによつて漏洩磁束が発生する。こ
の漏洩磁束は電機子コイルと鎖交することがな
く、このために発電を行なうこともない。従つて
このような構成に係る発電機によれば、上記漏洩
磁束を生ずるポールコアに巻装された界磁電流は
無駄に消費されることになり、発電機の効率を損
うことにもなる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、誘導子磁極と対向しな固定子側の磁
極に巻装された界磁コイルによる漏洩磁束を効果
的に防止することによつて、小型軽量であつて、
しかも高出力の誘導子型発電機を提供することを
目的とするものである。

本発明は、固定子側に界磁コイルと電機子コイ
ルとを設けるとともに、回転子側に誘導子磁極を
設けるようにした誘導子型発電機において、誘導
子磁極の1/2のピツチでポールコアを固定子側に
設けるとともに、これらのポールコアに界磁コイ
ルを巻装し、これらのポールコアが２つおきに極
性が逆になるように界磁コイルによつて励磁し、
互いに異なる極性に磁化される隣接する一対のポ
ールコアに共通の電機子コイルを巻装するように
なし、しかも回転子側の互いに隣接する誘導子磁
極の中間位置に補助磁極を設けるとともに、この
補助磁極に短絡環を取付け、短絡環に生ずる電流
によつて漏洩磁束と相殺される磁束を発生させる
ようにしたものである。

以下本発明を図示の一実施例につき説明する。
この実施例は本発明に係る誘導子型発電機を、自
動車を制動するための制動力を生ずるリターダに
適用したものである。第１図はこの誘電子型発電
機から成るリターダを備えた自動車のエンジン１
を示しており、このエンジン１の背面側にはフラ
イホイールハウジング２が設けられており、この
ハウジング２内には第２図に示すようにフライホ
イール３が配されている。フライホイール３はエ
ンジン１の出力軸を構成するクランクシヤフト４
の端部に固着されている。さらに上記フライホイ
ールハウジング２の背面側にはトランスミツシヨ
ン５が取付けられており、このトランスミツシヨ
ン５によつてエンジン１の回転を変速するように
なつており、この変速された回転をプロぺラシヤ
フト６によつて駆動輪に伝達するようになつてい
る。

上記フライホイールハウジング２の中に配され
ているフライホイール３の外周部には誘導子７が
取付けられており、この誘導子７には半径方向外
方に突出する突起状の磁極８が一定の間隔で設け
られている。従つてこの誘導子磁極８を備えたフ
ライホイール３が誘導子型発電機の回転子を構成
することになる。これに対してフライホイールハ
ウジング２の上部および下部にはそれぞれ円周方
向に延びるケース９が設けられており、これらの
ケース９内には界磁コイルと電機子コイルとを備
えた固定子が収納されている。そして界磁コイル
はバツテリ１０とコントローラ１１を介して接続
されており、バツテリ１０からコントローラ１１
を介して上記界磁コイルに励磁電流を流すように
なつている。これに対してケース９内の電機子コ
イルは第２図に示す冷却箱１２内の抵抗と接続さ
れており、この抵抗によつて電力を消費して熱に
変換するようになつている。そしてこの熱を冷却
するために冷却箱１２には送水パイプ１３が接続
されている。

つぎに上記フライホイール３から成る回転子と
ケース９内の固定子とによつて形成され、リター
ダを構成する誘導子型発電機の構造について第３
図につき説明する。ケース９内には円周方向に所
定のピツチでポールコア１４が配置されており、
このコア１４の下端部は上記誘導子磁極８に微小
なエアギヤツプを介して対向している。そしてポ
ールコア１４は固定子ヨーク１５に固着されるよ
うになつている。なおポールコア１４と固定子ヨ
ーク１５との連結は、ケース９の上部開口を覆う
蓋板１６に取付けられた連結ボルト１７によつて
行なわれている。これに対して上記誘導子磁極８
は固定ボルト１８によつてフライホイール３の外
周部に形成された取付け部１９に取付けらてい
る。なお誘導子磁極８とともにクラツチカバー２
０がボルト１８によつて共締めされている。また
取付け部１９に対して上記誘導子磁極８とは反対
側には、リングギヤ２１が取付けられるようにな
つている。なおクラツチカバー２０によつて閉塞
されたフライホイール３の内側にはクラツチが設
けられている。

さらに上記ケース９内のポールコア１４には界
磁コイル２２，２３と電機子コイル２４とが巻装
されている。第７図に示すように電機子コイル２
４は互に隣接する一対のポールコア１４に跨つて
共通に巻装されており、これに対して界磁コイル
２２，２３はそれぞれのポールコア１４に別々に
巻装されている。そして第１群のコイル２２と第
２群のコイル２３とがポールコア１４に２つずつ
交互に巻装されるようになつている。なおこれら
のコイル２２，２３の巻き方向あるいは接続は第
１群のコイル２２および第２群のコイル２３につ
いてそれぞれ交互に逆になつており、これに応じ
てポールコア１４の磁化の方向も反転されるよう
になつている。そして上記電機子コイル２４は第
１群のコイル２２が巻装されたポールコア１４と
第２群のコイル２３が巻装されたポールコア１４
とに跨つて巻装されるようになつている。

このような固定子に対して、フライホイール３
側の固定子の構造について第４図〜第６図につき
説明すると、上記フライホイール３の外周部に設
けられている誘導子７は第４図に示すようなセグ
メント２５から構成されている。セグメント２５
は円弧状に珪素鋼板を打抜くとともに、所定のピ
ツチで半径方向外方に突出する誘導子磁極８を設
けたものであつて、このようにして打抜かれた珪
素鋼板を積層したものである。そしてこのセグメ
ント２５には、一対の誘導子磁極８の間に補助磁
極２６が取付けられるようになつている。補助磁
極２６の下端には逆台形状の係合部２７が形成さ
れており、この係合部２７がセグメント２５の同
じく逆台形状の係合溝２８に係合させることによ
つて、補助磁極２６がセグメント２５に取付けら
れている。そして補助磁極２６には四角筒状をな
す短絡環２９が取付けられている。

なおセグメント２５の２つの磁極８の間の部分
の内の一方の部分のみにしか補助磁極２６が取付
けられておらず、このようなセグメント２５が第
５図に示すように２列に並んでフライホイール３
の外周部に取付けられるようになつている。しか
も２列のセグメント２５の接合部の位置は、長さ
の1/2のピツチで互にずれるようになつている。
従つてこのような構成によれば、一種類のセグメ
ント２５のみによつて誘導子７を構成することが
可能になる。第６図はこのような誘導子７の組立
ての状態を示すものであつて、この誘導子７に取
付けられている補助磁極２６は対向するポールコ
ア１４の１／２の幅しか有していないことにな
る。そして補助磁極２６は第７図および第８図に
示すように、１つおきのポールコア１４が誘導子
磁極８と対向した場合に、誘導子磁極８と対向し
ない他のポールコア１４と対向するようになつて
いる つぎに以上のような構成に係る誘導子型発電機
から成るリターダの動作について説明する。この
リターダを備えたエンジン１を塔載した車両が長
い坂を下る場合には、例えば運転席に設けられて
いるリターダスイツチを閉成するとともに、アク
セルぺダルから足を離してブレーキぺダルを踏込
む。するとこのブレーキぺダルの踏込みによつて
ブレーキスイツチが閉成され、このスイツチの出
力は第２図に示すコントローラ１１に供給される
ことになる。従つてバツテリ１０からコントロー
ラ１１を介して誘導子型発電機の界磁コイル２
２，２３に電流が流れて、これらのコイル２２，
２３が励磁される。なおコイル２２，２３は互に
その巻き方向あるいは接続が逆になつているため
に、第７図に示すようにこれに応じて磁化される
ポールコア１４の磁極の向きも逆になる。

第７図はフライホイール３がある回転位置にあ
り、１つおきのポールコア１４が回転子側の誘導
子磁極８と一致するように対向した状態を示して
いる。そしてこのときには第７図において実線で
示すように、誘導子磁極８と対向する一対のポー
ルコア１４、誘導子７、および固定子ヨーク１５
によつて形成される磁気回路を磁束３０が通過す
ることになる。つぎにフライホイール３がポール
コア１４のピツチに相当する角度だけ回転した場
合には第８図に示すようになり、第７図において
誘導子磁極８と対向しなかつたポールコア１４が
今度は誘導子磁極８と対向するようになり、これ
らのポールコア１４を通る磁気回路を、第８図に
おいて実線で示すように磁束３１が通ることにな
る。

そして第７図に示す磁気回路を通過する磁束３
０と第８図に示す磁気回路を通過する磁束３１と
はその方向が逆転することになり、しかもこの逆
転する磁束が図に示すように電機子コイル２４と
鎖交する。従つて電機子コイル２４に起電力が誘
起される。このことはフライホイール３が仕事を
行なうことになり、運動エネルギが電気エネルギ
に変換されることを意味する。従つてこの発電に
よつてリターダが制動力を生じ、エンジン１ある
いは車両に対して制動力を与えることになる。な
おこの発電出力は第２図に示す冷却箱１２内の抵
抗によつて消費されるようになつており、この中
を還流する冷却水によつて抵抗は放熱されるよう
になつている。

さらにこのリターダを構成する誘導子型発電機
は、その回転子側の誘導子磁極８間に短絡環２９
を備えた補助磁極２６が設けられており、この短
絡環２９によつて反作用磁束を生じさせ、結果的
に漏洩磁束を減少させるようになつている。すな
わち第７図および第８図に示すように、１つおき
のポールコア１４が誘導子磁極８と対向するとき
に、これら一対のポールコア１４の間にある他の
ポールコア１４は界磁コイル２２，２３によつて
励磁されており、これによつて電機子コイル２４
と鎖交しない漏洩磁束３２を発生させる。従つて
このままでは界磁電流が無駄に消費されるばかり
か、発電機の効率を損い、さらにはリターダとし
て用いる場合における制動力が低下することにな
る。

そこでこの誘導子型発電機においては、回転子
側の一対の誘導子磁極８の間に補助磁極２６を設
け、この磁極２６に短絡環２９を取付けるように
している。補助磁極２６には第７図および第８図
に示すように漏洩磁束３２が集中して通るため
に、この補助磁極２６に設けられた短絡環には電
圧が発生し、電流が流れることになる。そしてこ
の短絡環２９に流れる電流によつて、第７図およ
び第８図において点線で示すような反作用磁束３
３が生ずることになる。この反作用磁束３３は、
少なくとも一部の漏洩磁束３２と相殺されるため
に、これによつて結果的に漏洩磁束３２を減少さ
せることになる。

第９図はこの動作をグラフで示したものであつ
て、それぞれのポールコア１４に生ずる漏洩磁束
は第９図において実線で示すように正弦波状に変
化する。すると同図において点線で示すような電
圧が短絡環２９に誘起される。そしてこの電圧に
よつて同図において鎖線で示すような短絡電流が
流れることになり、この電流によつて第７図およ
び第８図に示すように、漏洩磁束３２を打消すよ
うに反作用磁束３３が生ずることになる。従つて
このような誘導子型発電機によれば、電機子コイ
ル２４と鎖交する有効磁束を増やして出力電圧を
増大させ、効率を向上させることが可能になる。
またこの発電機から成るリターダによつて大きな
制動力を得ることができるようになる。

つぎに上記実施例の変形例を第１０図につき説
明する。なおこの変形例において、上記実施例と
対応する部分には第７図および第８図と同様の符
号を付すとともに、同一の構成の部分については
その説明を省略する。上述の如くこのリターダを
構成する誘導子型発電機のポールコア１４は、２
つおきに磁極の向きが逆になるように励磁される
ようになつている。従つて互に隣接する２つのポ
ールコア１４を共通の界磁コイル２２によつて励
磁するように、界磁コイル２２を第１０図に示す
ように２つのポールコア１４に跨つて取付けるよ
うにすることができる。この場合において電機子
コイル２４と互に交互にポールコア１４を跨ぐよ
うに界磁コイル２２が取付けられることになる。
このような変形例においても、回転子側の隣接す
る一対の誘導子磁極８間にそれぞれ短絡環２９を
備えた補助磁極２６を設けておくことにより、上
記実施例と同様の作用効果を奏することが可能に
なる。

以上本発明を図示の一実施例およびその変形例
につき述べたが、本発明は上記実施例あるいは変
形例によつて限定されることなく、本発明の技術
的思想に基づいて各種の変更が可能である。例え
ば上記実施例はリターダに応用した誘導子型発電
機に関するものであるが、本発明は高周波発電機
等の他の目的に供される誘導子型発電機にも適用
可能である。

以上のように本発明は、誘導子磁極の1/2のピ
ツチでポールコアを固定子側に設けるとともに、
これらのポールコアに界磁コイルを巻装し、これ
らのポールコアが２つおきに極性が逆になるよう
に界磁コイルによつて励磁し、互いに異なる極性
に磁化される隣接する一対のポールコアに共通の
電機子コイルを巻装するようになし、しかも回転
子側の互いに隣接する誘導子磁極の中間位置に補
助磁極を設けるとともに、この補助磁極に短絡環
を取付け、短絡環に生ずる電流によつて漏洩磁束
と相殺される磁束を発生させるようにしたもので
ある。

従つて回転子がポールコアのピツチに相当する
角度だけ回転すると、電機子コイルと鎖交する磁
束の向きが完全に反転することになる。従つて磁
束が増減するものに比べてはるかに高い効率で発
電を行なうことが可能になる。しかも補助磁極に
設けられている短絡環の反作用磁束によつて結果
的に漏洩磁束が減少され、電機子コイルに誘起さ
れる起電力を増大することが可能になり、発電機
の効率を一層向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る誘導子型発電
機から成るリターダを備えたエンジンの側面図、
第２図はこのエンジンに設けられているリターダ
の斜視図、第３図はこのリターダを構成する誘導
子型発電機の拡大縦断面図、第４図は回転子側の
誘導子の分解斜視図、第５図は同回転子の展開平
面図、第６図は第５図における〜線組立て断
面図、第７図はこの誘導子型発電機の要部展開正
面図、第８図はフライホイールが回転した状態に
おける第７図と同様の正面図、第９図はこの発電
機の反作用磁束の発生を説明するためのグラフ、
第１０図は変形例に係る発電機の第７図と同様の
正面図である。 なお図面に用いた符号において、３…フライホ
イール、７…誘導子、８…誘導子磁極、１４…ポ
ールコア、１５…固定子ヨーク、２２，２３…界
磁コイル、２４…・電機子コイル、２６…補助磁
極、２９…短絡環、３２…漏洩磁束、３３…反作
用磁束である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定子側に界磁コイルと電機子コイルとを設
   けるとともに、回転子側に誘導子磁極を設けるよ
   うにした誘導子型発電機において、 前記誘導子磁極の1/2のピツチでポールコアを
   固定子側に設けるとともに、これらのポールコア
   に界磁コイルを巻装し、これらのポールコアが２
   つおきに極性が逆になるように前記界磁コイルに
   よつて励磁し、互いに異なる極性に磁化される隣
   接する一対のポールコアに共通の電機子コイルを
   巻装するようになし、 しかも前記回転子側の互いに隣接する誘導子磁
   極の中間位置に補助磁極を設けるとともに、この
   補助磁極に短絡環を取付け、前記短絡環に生ずる
   電流によつて漏洩磁束と相殺される磁束を発生さ
   せるようにしたことを特徴とする誘導子型発電
   機。