JPH04145899A - Brushless synchronous machine - Google Patents

Brushless synchronous machine

Info

Publication number
JPH04145899A
JPH04145899A JP2263205A JP26320590A JPH04145899A JP H04145899 A JPH04145899 A JP H04145899A JP 2263205 A JP2263205 A JP 2263205A JP 26320590 A JP26320590 A JP 26320590A JP H04145899 A JPH04145899 A JP H04145899A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
light emitting
synchronous machine
rotor
exciter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2263205A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshinobu Yamamoto
山本 俊伸
Osanori Onizuka
鬼塚 長徳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2263205A priority Critical patent/JPH04145899A/en
Publication of JPH04145899A publication Critical patent/JPH04145899A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of delay time and a decline in signal transmitting efficiency by providing a plurality of annular light receiving sections for receiving optical signals emitted front light emitting sections opposite to the light emitting sections on a rotating shaft and controlling a rectifier by using the optical signals received by the annular light receiving sections. CONSTITUTION:A controller 5 makes a six-phase firing signal for controlling a rectifier 3 to be generated front the voltage signal of a synchronous generator 1 inputted through a voltage transformer A for instruments and the armature voltage of an AC exciter 2 inputted through a rotary transformer 7. The firing signal is transmitted to a rotor through a light emitting section 61 after the signal is converted into an optical signal by means of an optical signal transmitting mechanism 6A. The optical signal received by the light receiving section 6 of the rotor is converted into an electric signal by means of an O/E converting section 8. Upon receiving the firing pulse, a six-phase thyristor constituting the rectifier 3 is fired and the output of the armature of the AC exciter 2 is controlled and rectified. The controlled and rectified voltage outputted from the armature of the exciter 2 is supplied to the field winding 1A of the synchronous generator 1 and the output voltage of the generator 1 is controlled.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は応答特性を改善したフラジレス同期機に関する
Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a flangeless synchronous machine with improved response characteristics.

(従来の技術) 周知のように、同期機を運転するためには界磁磁束を何
等かの手段で与える必要がある。そこで、小容量の永久
磁石発電機(以下PMGと呼ぶ)を除いて、同期機は界
磁巻線を設けこれに直流電流を流し界磁磁束を発生させ
ることが普及している。
(Prior Art) As is well known, in order to operate a synchronous machine, it is necessary to provide field magnetic flux by some means. Therefore, with the exception of small-capacity permanent magnet generators (hereinafter referred to as PMG), it has become common for synchronous machines to have a field winding, through which direct current is passed to generate field magnetic flux.

一般に、同期機は、回転子に界磁巻線を設け、固定子を
電機子としている。その回転子に設けられた界磁巻線に
外部から直流電流を供給するために、同期機には、スリ
ップリングとブラシか使用されている。このスリップリ
ングとブラシは、その構造上から避けられない摩耗の問
題があり、頻繁な保守点検を必要とする。このスリップ
リンクとブラシをなくすることが、同期機の開発の大き
な課題であったが、この問題は解決されブラシレス同期
機が実現してから長期間経過している。
Generally, a synchronous machine has a rotor provided with a field winding and a stator used as an armature. Slip rings and brushes are used in synchronous machines to externally supply direct current to the field windings on the rotor. Due to their structure, these slip rings and brushes suffer from unavoidable wear and require frequent maintenance and inspection. Eliminating these slip links and brushes was a major challenge in the development of synchronous machines, but a long time has passed since this problem was solved and brushless synchronous machines were realized.

この種のブラシレス同期機について、第4図に示す例で
簡単に説明する。
This type of brushless synchronous machine will be briefly explained using an example shown in FIG.

同期発電機1は、回転界磁形であり、その界磁巻線3A
は回転子に設けられている。交流励磁機2は回転電機子
形でありその界磁巻線2Aが固定子側に設けられている
。整流器3は、シリコン整流素子等で構成され回転子に
設けられている。回転子側にある交流励磁機2の電機子
出力電圧は、回転子側に設けられた整流器3で整流され
、同様に回転子側に存在する同期発電機1の界磁巻線I
Aに直流電流として供給される。
The synchronous generator 1 is of a rotating field type, and its field winding 3A
is provided on the rotor. The AC exciter 2 is of a rotating armature type, and its field winding 2A is provided on the stator side. The rectifier 3 is composed of a silicon rectifying element or the like and is provided on the rotor. The armature output voltage of the AC exciter 2 on the rotor side is rectified by a rectifier 3 provided on the rotor side, and the field winding I of the synchronous generator 1 also on the rotor side.
A is supplied as a direct current.

従って、同期発電機1の界磁電流の制御は、固定子側に
設けられた交流励磁機2の界磁巻線2Aに与える電流を
制御して、交流励磁機2の電機子出力電圧を制御するこ
とで行うことができる。制御装置5.5−1はこのため
のものであり、制御装置5は制御装置5−1を制御する
ため制御信号を出力する。
Therefore, to control the field current of the synchronous generator 1, the armature output voltage of the AC exciter 2 is controlled by controlling the current applied to the field winding 2A of the AC exciter 2 provided on the stator side. This can be done by doing this. The control device 5.5-1 is for this purpose, and the control device 5 outputs a control signal to control the control device 5-1.

制御装置5−1はサイリスタ整流器で構成され、制御装
置5の制御信号に基づいてPMG/Iの発生電圧を位相
制御して、その出力電圧を界磁巻線2Aに供給する。P
MG4は制御装置5.5−1の電源であり、4Aはその
界磁磁束を作るための永久磁石である。また、5Aは計
器用電圧変成器である。なお、この図の破線で囲んだ部
分が回転子側になる部分である。
The control device 5-1 includes a thyristor rectifier, controls the phase of the voltage generated by the PMG/I based on the control signal from the control device 5, and supplies the output voltage to the field winding 2A. P
MG4 is a power supply for the control device 5.5-1, and 4A is a permanent magnet for creating the field magnetic flux. Further, 5A is an instrument voltage transformer. Note that the part surrounded by the broken line in this figure is the part on the rotor side.

ところで、このブラシレス同期発電機1は、その界磁電
流を交流励磁機2を介して制御するため、界磁電流を直
接制御する励磁方式のものに比較して応答が遅くなる。
By the way, since this brushless synchronous generator 1 controls its field current via the AC exciter 2, the response is slower than that of an excitation system that directly controls the field current.

この応答の遅れを解決するためには、大別して二つの方
法がある。その一つは、交流励磁機2の応答を良くする
ことである。もう一つは、整流器3を制御可能なものと
し、非接触な手段でこの整流器3を制御することである
。後者は、今までに実現されたものが整流器3にサイリ
スタを使用していることから、一般にサイリスタ・ブラ
シレスと称されている。サイリスタ・ブラシレスは保守
点検上問題のあるブラシやスリップリングを必要とせず
、かつ高速応答を実現でき=4 る唯一の同期機である。
There are two methods to solve this response delay. One of them is to improve the response of the AC exciter 2. Another is to make the rectifier 3 controllable and to control this rectifier 3 by non-contact means. The latter is generally referred to as thyristor brushless because the ones that have been realized so far use a thyristor for the rectifier 3. Thyristor brushless is the only synchronous machine that does not require brushes or slip rings, which pose problems for maintenance and inspection, and can achieve high-speed response.

サイリスタ・ブラシレスの代表的な従来の構成例を第5
図および第6図に示す。第5図は、サイリスタ整流器3
を制御するための点弧信号を回転変圧器6Bで伝達する
方式である。ここで、制御装置4−1は界磁巻線2の供
給電圧を制御するために制御装置4−2に対して制御信
号を出力する。また、制御装置4−2は上記制御信号に
基づいてPH10の出力電圧を位相整流して、その出力
電圧を界磁巻線に供給する。第6図は、交流の制御信号
を回転変圧器6Cにより回転子側に伝達し、サイリスタ
整流器3の点弧信号は回転子側に備えた制御装置5−2
にお。
Typical conventional configuration example of thyristor/brushless is shown in the fifth section.
As shown in FIG. Figure 5 shows the thyristor rectifier 3
In this method, an ignition signal for controlling the motor is transmitted by a rotary transformer 6B. Here, the control device 4-1 outputs a control signal to the control device 4-2 in order to control the voltage supplied to the field winding 2. Further, the control device 4-2 phase rectifies the output voltage of the PH 10 based on the control signal and supplies the output voltage to the field winding. In FIG. 6, an AC control signal is transmitted to the rotor side by a rotary transformer 6C, and the ignition signal of the thyristor rectifier 3 is transmitted to a control device 5-2 provided on the rotor side.
Nii.

いて発生させるものである。It is generated by

(発明が解決しようとする課題) この画期的な同期機と言えるサイリスタ・ブラシレスも
開発されてから長期間経過しているが、極小容置の同期
機しか実現されていない。
(Problems to be Solved by the Invention) Although it has been a long time since the thyristor brushless synchronous machine, which can be called an epoch-making synchronous machine, was developed, only a synchronous machine with an extremely small capacity has been realized.

その理由は、第5図に示すような構成では、効率の良い
急峻な立上がりのパルスを伝達できる回転パルストラン
スで、かつ、サイリスタ・ブラシレス同期機に採用でき
る形状のものの制作が容易でないからである。このため
、サイリスタの点弧信号の伝達効率を上げることが困難
であり、大形のサイリスタ素子を並列使用する必要のあ
る大容量機は実現することができない。
The reason for this is that with the configuration shown in Figure 5, it is not easy to produce a rotating pulse transformer that can efficiently transmit steep rising pulses and that has a shape that can be used in thyristor/brushless synchronous machines. . For this reason, it is difficult to increase the transmission efficiency of the firing signal of the thyristor, and it is impossible to realize a large-capacity machine that requires the use of large thyristor elements in parallel.

また、第6図に示すような構成では、回転子側に設けな
ければならない機器が多く、特に高機能な制御を求める
とこれらの機器がより大きく多くなり、高速回転機や高
機能な制御を必要とする同期機には適用が困難であった
In addition, in the configuration shown in Figure 6, there are many devices that must be installed on the rotor side, and if particularly sophisticated control is required, these devices will become larger and more numerous. It was difficult to apply it to the required synchronous machine.

また、光点弧サイリスタを使用し、サイリスタの点弧信
号を光信号で与えることで大容量化の困難さ等を解決し
ようとする発明も提案されている(特開昭56−112
’1lOO号参照)が、これには具体的な光信号の伝達
についての詳細が開示されていない。
In addition, an invention has been proposed that attempts to solve the difficulty of increasing capacity by using a light-igniting thyristor and giving the thyristor's firing signal as an optical signal (Japanese Patent Laid-Open No. 56-112
'11OO), but this does not disclose details about specific optical signal transmission.

そこで、本発明は、これらの問題を解決するため、大容
量化に適した応答特性を改善したブラシレス同期機を提
供することを目的とする。
Therefore, in order to solve these problems, it is an object of the present invention to provide a brushless synchronous machine with improved response characteristics suitable for increasing capacity.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) ブラシレス同期機の固定子部に備えた制御装置からの制
御信号を同期機の界磁巻線の相数に対応して固定子部に
設けられた複数の発光部で光信号として回転子部に伝達
する。これら発光部に対向させて回転軸上に設けた複数
の環状受光部が発光部の光信号を受光する。これら環状
受光部が受光した光信号により整流器を制御可能として
、この制御出力電圧を同期機の回転子巻線に供給するよ
うにした。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) Control signals from a control device provided in the stator section of a brushless synchronous machine are provided in the stator section in correspondence with the number of phases of the field winding of the synchronous machine. A plurality of light emitting parts are used to transmit the light signal to the rotor part as an optical signal. A plurality of annular light receiving sections provided on the rotating shaft to face the light emitting sections receive optical signals from the light emitting sections. The rectifier can be controlled by the optical signals received by these annular light receiving sections, and this control output voltage is supplied to the rotor winding of the synchronous machine.

(作用) 外形や重量に制限のない固定子側に制御装置を設けるこ
とで、制御整流器に与える非常に強い信号を容易に発生
できる。また、回転子側への信号伝達は光信号で行うた
め、時間遅れや信号伝達効率の低さに起因する弊害が発
生しない。従って、大容量の高速応答性のブラシレス同
期機を実現することができる。
(Function) By providing the control device on the stator side, which has no restrictions on external shape or weight, it is possible to easily generate a very strong signal to be applied to the control rectifier. Furthermore, since signals are transmitted to the rotor side using optical signals, there are no problems caused by time delays or low signal transmission efficiency. Therefore, a brushless synchronous machine with large capacity and high speed response can be realized.

(実施例) 次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

一 第1図は、本発明のブラシレス同期機の一実施例を示す
ブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the brushless synchronous machine of the present invention.

第1図において、従来のブラシレスあるいはサイリスタ
・ブラシレス同期機と機能や目的が同じ部分はその実現
手段が異なっても同じ符号で示している。
In FIG. 1, parts having the same functions and purposes as conventional brushless or thyristor brushless synchronous machines are indicated by the same reference numerals even if the means for realizing them is different.

また、従来のサイリスタ・ブラシレス同期機と特に変わ
らない機能の部分は、前に説明したので省略する。
Further, the functional parts that are not particularly different from those of the conventional thyristor brushless synchronous machine have been explained previously, so the description thereof will be omitted.

制御装置4−1.4−2は交流励磁w1.2の励磁を制
御して、交流励磁機2の電機子電圧をほぼ一定とするた
めの制御装置である。信号伝達部7は、交流励磁機2の
電機子電圧を固定子側に伝達するためのもので、従来で
は回転変圧器を使用していた。
The control device 4-1.4-2 is a control device for controlling the excitation of the AC excitation w1.2 to keep the armature voltage of the AC exciter 2 substantially constant. The signal transmission section 7 is for transmitting the armature voltage of the AC exciter 2 to the stator side, and conventionally used a rotating transformer.

これは、特に速い、応答性を必要としないので光信号に
変換して伝達する方式を採用しないで、本実施例でも従
来と同じく回転変圧器を使用している。       
、・11 整流器3は電気点弧の従来形のサイリスタ整流素子で構
成した3相均−ブリッジ接続の整流器である。0/E変
換部8は、光信号伝達機構6Aの発光部61により回転
子側に伝達された光信号を電気信号に変換し、サイリス
ク素子を点弧するに必要なパルス信号に増幅するもので
ある。
Since this does not require particularly fast response, a method of converting into an optical signal and transmitting it is not adopted, and a rotary transformer is used in this embodiment as in the conventional case.
, .11 The rectifier 3 is a three-phase equalized-bridge connected rectifier composed of conventional electrically ignited thyristor rectifying elements. The 0/E conversion section 8 converts the optical signal transmitted to the rotor side by the light emitting section 61 of the optical signal transmission mechanism 6A into an electrical signal, and amplifies it into a pulse signal necessary to fire the thyrisk element. be.

光信号伝達機構6Aの発光部61に供給する制御信号は
固定子側の適切な場所(例えば、制御室)に設けた制御
装置5で発生させている。
The control signal supplied to the light emitting section 61 of the optical signal transmission mechanism 6A is generated by the control device 5 provided in an appropriate location (for example, a control room) on the stator side.

第2図は、本発明のブラシレス同期機に備えた光信号伝
達機構6Aの一実施例であり、同図(A)はその固定子
側(以下発光部61という)とその回転子側(以下受光
部62という)の取付は位置関係を示す。
FIG. 2 shows an embodiment of the optical signal transmission mechanism 6A provided in the brushless synchronous machine of the present invention, and FIG. The mounting of the light receiving section 62) indicates the positional relationship.

この第2図(A)において、1xは回転子の軸であり、
黒く塗潰した部分がそれぞれ発光部の発光面と受光部の
受光面の位置を示す。本実施例では、3相均−ブリッジ
接続の整流器を用いているため6相の信号が必要であり
、これに対応して必要相数分の発光部61と受光部62
を設けている。発光部61は全体を一箇所にまとめる必
要はなく対応する相の受光面に対向する位置に円周方向
に分散して取付けてよい。
In this FIG. 2 (A), 1x is the axis of the rotor,
The black areas indicate the positions of the light-emitting surface of the light-emitting section and the light-receiving surface of the light-receiving section, respectively. In this embodiment, since a three-phase balanced bridge connection rectifier is used, six-phase signals are required, and correspondingly, the light emitting section 61 and the light receiving section 62 for the required number of phases are used.
has been established. The light emitting portions 61 do not need to be assembled in one place as a whole, and may be distributed and attached in the circumferential direction at positions facing the light receiving surfaces of the corresponding phases.

第2図(B)は発光部61の1相分の詳細な構成を示す
外観図である。ここに、61−1は光ケーブル、61−
2は光分配器、61−3は発光面部を各々示す。第2図
(C)は同図(B)の矢印方向からの発光部61の表面
図である。
FIG. 2(B) is an external view showing the detailed configuration of one phase of the light emitting section 61. Here, 61-1 is an optical cable, 61-
Reference numeral 2 indicates a light distributor, and reference numeral 61-3 indicates a light emitting surface section. FIG. 2(C) is a surface view of the light emitting portion 61 taken from the direction of the arrow in FIG. 2(B).

第2図(D)は受光部62の部分的詳細な構成を示す外
観図である。また、第2図(E)は同図(D)の矢印方
向からの受光部62の表面図である。ここに、621は
、受光面を構成する単位受光体を示し、62−IAは光
ファイバーを示し、その各々の片側が受光面を構成する
素面となり、その反対側が一端子光コネクター62−2
に集結している。また、62−3は光ケーブル、62−
4は多端子光コネクターを各々示す。
FIG. 2(D) is an external view showing a partially detailed configuration of the light receiving section 62. As shown in FIG. Moreover, FIG. 2(E) is a surface view of the light receiving part 62 from the direction of the arrow in FIG. 2(D). Here, 621 indicates a unit photoreceptor that constitutes a light-receiving surface, and 62-IA indicates an optical fiber, one side of each of which is a plain surface that constitutes a light-receiving surface, and the opposite side is a one-terminal optical connector 62-2.
are gathering. In addition, 62-3 is an optical cable, 62-
4 indicates a multi-terminal optical connector.

受光部62の1相分は、単位受光体62〜1を複数個使
用して十分な幅とし環状受光面を形成している。
For one phase of the light receiving section 62, a plurality of unit photoreceptors 62 to 1 are used to form an annular light receiving surface with a sufficient width.

そして、これらを光コネクター52−2と光ケーブル6
2−3とが結合し、多端子光コネクター62−4のいず
れかから取り出す構成としている。
Then, connect these to the optical connector 52-2 and the optical cable 6.
2-3, and is configured to be taken out from one of the multi-terminal optical connectors 62-4.

また、環状受光面は、必すしも全周に受光能力を備える
必要はない。その理由は、点弧信号が存在しない期間(
これは時刻的には各相で異なる)が存在し、この期間は
、交流励磁機2の極数と各相電機子巻線の位置と発光部
61の位置関係とから回転体の円周方向の位置に変換で
きるからである。
Further, the annular light-receiving surface does not necessarily need to have light-receiving ability all around. The reason is that the period when the ignition signal is not present (
This period differs for each phase), and this period is determined in the circumferential direction of the rotating body based on the number of poles of the AC exciter 2, the position of each phase armature winding, and the positional relationship of the light emitting part 61. This is because it can be converted to the position of

例えば、受光能力の不要な箇所は交流励磁機2の極数が
2極の場合は、円周上の一箇所に表れ、交流励磁機2の
リアクタンスを無視すればその大きさは180度となる
。このように、リアクタンスの効果により発生電圧の位
相が変化することを考慮してもかなり広い範囲は受光能
力を必要としない。この受光能力不要の箇所は、交流励
磁機2の極数の1/2に分割して表れ、リアクタンスを
無視すれば、その合計は、いずれの場合も180度とな
る。しかし、交流励磁機2のリアクタンスを考慮すると
、極数が多い場合は、各々の受光能力不要部分は非常に
狭いものとなる。
For example, if the number of poles of the AC exciter 2 is two, the area where light receiving ability is unnecessary will appear at one location on the circumference, and if the reactance of the AC exciter 2 is ignored, the size will be 180 degrees. . In this way, even considering that the phase of the generated voltage changes due to the effect of reactance, light receiving ability is not required over a fairly wide range. This area where light receiving ability is not required is divided into 1/2 of the number of poles of the AC exciter 2, and if reactance is ignored, the total is 180 degrees in either case. However, considering the reactance of the AC exciter 2, if the number of poles is large, the area where each light-receiving ability is not required becomes very narrow.

また、本実施例での受光面は、ミクロ的に見ると微小受
光可能面(以下感光素面という)と微小受光不能面(以
下感光不素面という)の集合体である。
Further, the light-receiving surface in this embodiment is an aggregate of a microscopic light-receiving surface (hereinafter referred to as a photosensitive element surface) and a microscopic light-receiving non-receiving surface (hereinafter referred to as a photosensitive element surface) when viewed microscopically.

従って、同期発電機1の回転子が回転しているとき開側
と変化する発光面と受光面との対応するいかなる位置関
係においても、実効発光面と充分な光量が伝達できる数
の感光素面が対向している必要がある。このため、発光
面を広くする構成としている。一つの発光面部61−3
で伝達光量が不足する場合には、円周方向に発光面部6
1−3を追加すればよい。1相−本の光ケーブル61−
1からの分配では光量不足が考えられる場合は1相当り
複数本の光ケーブル61−1を使用すればよい。
Therefore, in any corresponding positional relationship between the light emitting surface and the light receiving surface that change from the open side when the rotor of the synchronous generator 1 is rotating, the effective light emitting surface and the number of photosensitive element surfaces that can transmit a sufficient amount of light are Must be facing each other. For this reason, the structure is such that the light emitting surface is widened. One light emitting surface section 61-3
If the amount of transmitted light is insufficient, the light emitting surface portion 6
Just add 1-3. 1 phase optical cable 61
If the amount of light is likely to be insufficient for distribution from one optical fiber, a plurality of optical cables 61-1 may be used for one optical fiber.

さらに、この光信号伝達部の構成において、固定子部と
回転子部の相対位置は運転状態により軸方向に大きく変
化することを十分考慮しておく必要がある。工作精度上
の裕度と光伝達効率のみを考えるなら環状受光面の幅は
かなり狭くできるが、位置の軸方向変化を考慮して幅広
くしている。単位受光体62−1の幅のみで必要な幅が
不足する場合には、軸方向にも単位受光体62−1を複
数個並べることで必要な幅が確保することができる。
Furthermore, in the configuration of this optical signal transmission section, it is necessary to fully consider that the relative position of the stator section and the rotor section varies greatly in the axial direction depending on the operating state. The width of the annular light-receiving surface could be made quite narrow if only the machining accuracy tolerance and light transmission efficiency were considered, but it is made wider to take into account changes in position in the axial direction. If the width of the unit photoreceptors 62-1 alone is insufficient, the necessary width can be secured by arranging a plurality of unit photoreceptors 62-1 in the axial direction as well.

逆に、発光面部61−3の軸方向幅を広くして、環状受
光面の幅は必要最小限にしてもよい。
Conversely, the width of the annular light-receiving surface may be minimized by increasing the axial width of the light-emitting surface portion 61-3.

この場合には、各相環状受光面の間隔を十分に取り、環
状受光面の軸方向移動で、異なる相の発光部と受光部と
が対向することのないようにする必要がある。
In this case, it is necessary to ensure sufficient intervals between the annular light receiving surfaces of each phase so that the light emitting section and the light receiving section of different phases do not face each other due to axial movement of the annular light receiving surfaces.

以上の構成で、図示省略の原動機により同期発電機1の
回転子が駆動され回転すると、PMG4が電圧を発生す
る。このPMG4電圧を電源として制御装置44.4−
2により交流励磁機2の界磁巻線2Aに励磁が与えられ
る。これにより、交流励磁機2の電機子電圧がほぼ一定
に制御される。制御装置5は計器用電圧変成器5Aを介
して入力する同期発電機1の電圧信号と回転変圧器7を
介して人力する交流励磁機2の電機子電圧から整流器3
を制御するための6相の点弧信号を発生させる。この点
弧信号は光信号伝達機構6Aで光信号に変換して発光部
61から回転子に伝達する。回転子の受光部62で受光
された光信号はO/E変換部8で電気信号(点弧パルス
)に変換される。次に、この点弧パルスを受けて整流器
3を構成する6相のサイリスタが点弧され、交流励磁機
2の電機子出力が制御整流される。この交流励磁機2の
電機子出力の制御整流電圧は同期発電機1の界磁巻線I
A&こ供給されることにより同期発電機lの出力電圧が
制御される。
With the above configuration, when the rotor of the synchronous generator 1 is driven and rotated by the prime mover (not shown), the PMG 4 generates a voltage. The control device 44.4- uses this PMG4 voltage as a power source.
2 provides excitation to the field winding 2A of the AC exciter 2. Thereby, the armature voltage of the AC exciter 2 is controlled to be substantially constant. The control device 5 converts the voltage signal of the synchronous generator 1 input via the instrument voltage transformer 5A and the armature voltage of the AC exciter 2 manually input via the rotary transformer 7 into the rectifier 3.
Generates a 6-phase ignition signal to control the This ignition signal is converted into an optical signal by the optical signal transmission mechanism 6A and transmitted from the light emitting section 61 to the rotor. The optical signal received by the light receiving section 62 of the rotor is converted into an electric signal (ignition pulse) by the O/E converting section 8. Next, in response to this firing pulse, the six-phase thyristor constituting the rectifier 3 is fired, and the armature output of the AC exciter 2 is controlled and rectified. The control rectified voltage of the armature output of this AC exciter 2 is applied to the field winding I of the synchronous generator 1.
The output voltage of the synchronous generator 1 is controlled by supplying A & .

ここで、光信号伝達機構6Aの詳細な作用は、次の通り
である。各相客々−本の光ケーブル61−1で送られて
きた光信号は、第2図のように光分配器61−2で複数
本の光ケーブル61−1に分配されて、これらの光ケー
ブル61−1の先端の発光部61−3より光が発せられ
る。即ち、比較的面積の広い発光源となる。そして、こ
の光は発光源と同様に面積の広い受光部62の受光面6
2−1で受光される。
Here, the detailed operation of the optical signal transmission mechanism 6A is as follows. The optical signals sent to each customer through the optical cables 61-1 are distributed to a plurality of optical cables 61-1 by the optical distributor 61-2 as shown in FIG. Light is emitted from the light emitting portion 61-3 at the tip of the light emitting device 1. In other words, it becomes a light emitting source with a relatively large area. This light is transmitted to the light-receiving surface 6 of the light-receiving section 62, which has a large area like the light emitting source.
The light is received at 2-1.

そして、この広い面で受けた光信号の全てが多端子光コ
ネクター62−4で集められる。従って、発光部61と
受光部62の相対位置の変化の影響もほとんど受けず固
定子側から回転子側へ光信号が伝達できる。
All of the optical signals received on this wide surface are collected by the multi-terminal optical connector 62-4. Therefore, optical signals can be transmitted from the stator side to the rotor side without being affected by changes in the relative positions of the light emitting section 61 and the light receiving section 62.

このように本実施例によれば、スリップリングやブラシ
を必要とせず、かつ同期機の界磁電圧を直接制御する方
式のブラシレス同期機が実現できる。その上、ブラシレ
ス同期機の固定子側から回転子側に伝達される制御信号
は簡単な回路構成で発生できる信号であり、かつそれを
光信号で伝達するための、従来の空隙を介した電磁結合
(回転変圧器等)のようにパルス信号の立上がりの鈍り
などが発生しない。また、本実施例では0/E変換部8
は回転子部に搭載しなければならないが、伝達される光
信号をそのまま電気信号にするのみであり簡単な回路と
部品で強固でコンパクトなものが容易に生産できる。
As described above, according to this embodiment, a brushless synchronous machine that does not require slip rings or brushes and directly controls the field voltage of the synchronous machine can be realized. Moreover, the control signal transmitted from the stator side to the rotor side of a brushless synchronous machine is a signal that can be generated with a simple circuit configuration. Unlike coupling (rotary transformer, etc.), the rise of the pulse signal does not slow down. In addition, in this embodiment, the 0/E converter 8
Although it must be mounted on the rotor, it simply converts the transmitted optical signal into an electrical signal, making it easy to produce a strong and compact device with simple circuits and parts.

また、制御信号は、静止部に設置する制御装置で発生さ
せるので、最新の静止形励磁装置で採用されている技術
も容易に転用でき、大容量機で要求される高級な制御が
できる。
Furthermore, since the control signal is generated by a control device installed in the stationary part, the technology used in the latest stationary exciter can be easily applied, and the high-class control required for large-capacity machines can be achieved.

以上、本発明のブラシレス同期機の一実施例について説
明したが、次に個々の部所を他の手段を用いて実現した
本発明の他の実施例について説明する。
One embodiment of the brushless synchronous machine of the present invention has been described above, and next, another embodiment of the present invention in which individual parts are implemented using other means will be described.

(1)整流器3について 整流器3に光点弧サイリスタを使用すれば、O/E変換
部8を省略することができ、多端子光コネク1ら ター62−4から光ケーブル62−3で光点弧信号を供
給できるから、より回転部搭載機器を少なくできる。
(1) About the rectifier 3 If a light-igniting thyristor is used for the rectifier 3, the O/E converter 8 can be omitted, and the light-igniting can be carried out from the multi-terminal optical connector 1 rotor 62-4 to the optical cable 62-3. Since signals can be supplied, the number of devices mounted on rotating parts can be reduced.

ただし、固定子側から回転子側に伝達しなければならな
い光信号はより強くする必要があり、このため前記した
光信号伝達機構部より大形になる。
However, the optical signal that must be transmitted from the stator side to the rotor side needs to be stronger, and therefore the optical signal transmission mechanism section is larger than the above-described optical signal transmission mechanism section.

光信号伝達機構部の大形化が困難な場合には、回転部に
光信号増幅機能を追加すればよい。
If it is difficult to increase the size of the optical signal transmission mechanism section, an optical signal amplification function may be added to the rotating section.

(2)固定子側発光部について (イ)制御装置からくる1本の光ケーブルの先端に光学
レンズ(凹レンズ)を配置して、固定子側発光部とする
ことができる。この場合、光束を広げることが容易に実
現できるが発光部と受光部の距離をよく考慮して光束の
広がり過ぎのないように配慮する必要がある。
(2) Regarding the stator side light emitting section (a) An optical lens (concave lens) can be placed at the tip of one optical cable coming from the control device to form the stator side light emitting section. In this case, although it is easy to spread the luminous flux, it is necessary to carefully consider the distance between the light emitting part and the light receiving part so that the luminous flux does not spread too much.

(ロ)第2図(D)および第2図(E)に示す受光部6
2では光ファイバー62−IAで構成されて単位受光体
621となっているが、これと同様に、固定子側の発光
部を光ケーブル61−1でなく光ファイバーで構成する
こともできる。
(b) Light receiving section 6 shown in Fig. 2 (D) and Fig. 2 (E)
2, the unit photoreceptor 621 is made up of an optical fiber 62-IA, but similarly, the light emitting part on the stator side can be made of an optical fiber instead of the optical cable 61-1.

(ハ)制御装置5で発生する信号を電気信号のままとし
、発光面部61−3を適正個数の発光ダイオードで構成
して発光部とすることもできる。
(c) The signal generated by the control device 5 may be left as an electric signal, and the light emitting surface section 61-3 may be configured with an appropriate number of light emitting diodes to serve as a light emitting section.

(3)回転子側受光部について (イ)市販のフォト・トランジスタの集合で構成して受
光部とすることもできる。そうした場合には光信号を受
けると同時に電気信号に変換できる利点がある。電気点
弧サイリスタを使用する場合は、この方が便利である。
(3) Regarding the rotor side light receiving section (a) The light receiving section can also be constructed from a set of commercially available photo transistors. In such a case, there is an advantage that the optical signal can be received and converted into an electrical signal at the same time. This is more convenient when using an electric ignition thyristor.

なお、この場合には受光面に多くの非有効部(実際には
光に感じない部分)ができるので、固定子側発光部の発
光面の配慮が必要となる。
In this case, many ineffective parts (parts that do not actually feel light) are formed on the light receiving surface, so consideration must be given to the light emitting surface of the stator side light emitting section.

(ロ)特殊形状のフォト・l−ランジスタを用いて受光
部とすることもできる。例えば、長方形大面積受光部の
フ第1〜・1〜ランジスタを使用することができる。
(b) A photo-l-transistor with a special shape can also be used as the light receiving section. For example, it is possible to use transistors 1 to 1 of a rectangular large-area light receiving section.

これには、コスト的な問題もあるが、有効面積の大きな
受光部が簡単に構成できる利点がある。
Although this has a cost problem, it has the advantage that a light receiving section with a large effective area can be easily constructed.

(ハ)長方形レンズ(凸レンズ)を受光部表面に配列し
て、光学的に集光して、フォI−・1−ランジスタ又は
光ケーブル断面でうける構成としてもよい。
(c) A configuration may also be adopted in which rectangular lenses (convex lenses) are arranged on the surface of the light receiving section to optically condense the light and receive it at the cross section of the Fo I/1 transistor or the optical cable.

(4)光信号伝達機構の保護、点検設備面について (イ)光信号伝達機構では、その発光面や受光面の汚損
により光信号の伝達効率が低下するという欠点がある。
(4) Regarding the protection and inspection equipment of the optical signal transmission mechanism (a) The optical signal transmission mechanism has a drawback in that the transmission efficiency of optical signals decreases due to contamination of its light emitting surface and light receiving surface.

この場合、長期間連続運転される同期機ではその汚損防
止策としては、光信号伝達機構部を密閉構造のカバーで
覆うとよい。なお、両側にシャフトを持つ回転体を密閉
する具体的な技術は、回転子水素冷却の同期機で採用さ
れておりこれを利用すればよい。
In this case, in order to prevent contamination of a synchronous machine that is operated continuously for a long period of time, it is preferable to cover the optical signal transmission mechanism section with a cover having a sealed structure. Note that a specific technique for sealing a rotating body having shafts on both sides is adopted in a hydrogen-cooled rotor synchronous machine, and this can be used.

(ロ)運転中に光信号伝達機構の汚損状態をモニターす
るとよい。
(b) It is recommended to monitor the contamination of the optical signal transmission mechanism during operation.

第3図に示するように、O/E変換9Aで、各相の受光
信号を電気の直流信号に変換する。次に、低値選択回路
9Bにおいて各相の入力信号の中で最も低い値の信号を
選択する。この信号を比較回路9Cに入力して比較回路
9Cの設定値と比較する。この結果、入力信号値が設定
値より小さい場合は増幅回路9Dに信号を出力する。こ
れにより、増幅回路9Dの出力により回転部送信巻線9
Eを励磁する。回転部送信巻線9Eでは、回転部送信巻
線9Eの作る磁束と交叉するように固定部に検出巻線9
Fを設けている。
As shown in FIG. 3, the O/E converter 9A converts the light reception signals of each phase into electrical DC signals. Next, the low value selection circuit 9B selects the lowest value signal among the input signals of each phase. This signal is input to the comparison circuit 9C and compared with the set value of the comparison circuit 9C. As a result, if the input signal value is smaller than the set value, a signal is output to the amplifier circuit 9D. As a result, the output of the amplifier circuit 9D causes the rotating part transmitting winding 9 to
Excite E. In the rotating part transmitting winding 9E, a detection winding 9 is installed in the fixed part so as to intersect with the magnetic flux generated by the rotating part transmitting winding 9E.
F is provided.

なお、検出巻線9Fは回転子一回転で一度前記磁束と交
叉するようになっており、常時交叉している必要はない
Note that the detection winding 9F crosses the magnetic flux once per rotation of the rotor, and does not need to cross the magnetic flux all the time.

このような構成で、汚損等により光伝達効率が低下する
と受光信号(パルス信号)が低下する。
With such a configuration, when the light transmission efficiency decreases due to contamination or the like, the light reception signal (pulse signal) decreases.

この信号を直流の電気信号に変換して低値選択回路9B
を通すことにより、最も光伝達効率の低下した相の光伝
達効率に比例した信号が出力される。
The low value selection circuit 9B converts this signal into a DC electrical signal.
By passing through the phase, a signal proportional to the light transmission efficiency of the phase with the lowest light transmission efficiency is output.

この出力信号が許容値(比較回路の設定値)以下になる
と、回転部送信巻線9Eが励磁され、回転部送信巻線9
Eの作る磁束により、固定部の検出巻線9Fにパルス電
圧(回転子一回転で1パルス)が出力される。このパル
ス電圧を固定側で検出することにより光伝達効率が設定
値以下に低下したことが検出することができる。
When this output signal becomes less than the allowable value (set value of the comparator circuit), the rotating part transmitting winding 9E is excited, and the rotating part transmitting winding 9E is excited.
Due to the magnetic flux produced by E, a pulse voltage (one pulse per rotation of the rotor) is output to the detection winding 9F of the fixed part. By detecting this pulse voltage on the fixed side, it is possible to detect that the light transmission efficiency has decreased below a set value.

なお、以上の発明の詳細な説明は同期発電機について行
ったが、本発明を同期電動機にも同様+q− に適用することができる。
Although the above detailed description of the invention has been made with respect to a synchronous generator, the present invention can be similarly applied to a synchronous motor.

また、交流励磁機の励磁を軸結合のPMGから得る電源
で行う方式で説明してきたがこの部分にどのような励磁
方式を採用しても本発明の要旨が変わるものではない。
Furthermore, although the explanation has been made based on a system in which the AC exciter is excited by a power source obtained from a shaft-coupled PMG, the gist of the present invention does not change no matter what excitation system is adopted for this part.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、界磁電圧を交流励
磁機を介さず直接制御することができるから高速応答の
ブラシレス同期機が実現できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the field voltage can be directly controlled without using an AC exciter, so a high-speed response brushless synchronous machine can be realized.

その上、従来画期的な方式と考えられながら大容量機で
は実現できなかった高速応答のブラシレス同期機が、本
発明により実現できるという顕著な効果が得られる。
Furthermore, the present invention has the remarkable effect of realizing a high-speed response brushless synchronous machine, which was conventionally considered to be an epoch-making method but could not be realized in a large capacity machine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブラシレス同期機のブ
ロック構成図、第2図は第1図に示すブラシレス同期機
の構成要素である光信号伝達機構の説明図であり、同図
(A)は光信号伝達の構成要素の位置関係を示す図、同
図(B)は光信号伝達機構の発光部の外観図、同図(C
)は同図(B)の矢印方向からの表面図、同図(D)は
光信号伝達機構の受光部の外観図、同図(E)は同図(
D)の矢印方向からの表面図、第3図は光信号伝達機構
の特性変化を検出する装置のブロック構成図、第4図は
従来例を示すブラシレス同期機のブロック構成図、第5
図及び第6図は従来例を示すサイリスタ・ブラシレス同
期機のブロック構成図である。 ■・・・同期発電機、IA・・・同期発電機の界磁巻線
、2・・・交流励磁機、2A・・交流励磁機の界磁巻線
、3・・整流器、5・・・制御装置、6A・・・光信号
伝達機構、61・・・発光部、62・・・受光部。
FIG. 1 is a block diagram of a brushless synchronous machine showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical signal transmission mechanism that is a component of the brushless synchronous machine shown in FIG. A) is a diagram showing the positional relationship of the components of optical signal transmission, (B) is an external view of the light emitting part of the optical signal transmission mechanism, and (C)
) is a surface view from the direction of the arrow in figure (B), figure (D) is an external view of the light receiving part of the optical signal transmission mechanism, and figure (E) is figure (E).
D) is a surface view from the direction of the arrow; FIG. 3 is a block diagram of a device for detecting changes in characteristics of the optical signal transmission mechanism; FIG. 4 is a block diagram of a conventional brushless synchronous machine;
6 are block diagrams of a conventional thyristor brushless synchronous machine. ■...Synchronous generator, IA...field winding of synchronous generator, 2...AC exciter, 2A...field winding of AC exciter, 3...rectifier, 5... Control device, 6A... Optical signal transmission mechanism, 61... Light emitting section, 62... Light receiving section.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回転界磁形の同期機の回転子と、回転電機子形の
交流励磁機と、この交流励磁機の回転電機子電圧を直流
に変換して前記同期機の回転子巻線に供給する制御可能
な整流器とを回転軸上に設けて構成されるブラシレス同
期機において、制御装置からの制御信号を光信号にて回
転子部に伝達するため同期機の界磁巻線の相数に対応し
て固定子部に設けられた複数の発光部と、これら発光部
の光信号を受光するため前記発光部に対向させて前記回
転軸上に設けられた複数の環状受光部とを備え、これら
環状受光部が受光した光信号により前記整流器を制御す
ることを特徴とするブラシレス同期機。
(1) A rotor of a rotating field type synchronous machine, a rotating armature type AC exciter, and the rotating armature voltage of this AC exciter is converted to DC and supplied to the rotor winding of the synchronous machine. In a brushless synchronous machine configured by installing a controllable rectifier on the rotating shaft, the number of phases of the field winding of the synchronous machine is adjusted to transmit the control signal from the control device to the rotor part as an optical signal. A plurality of light emitting parts correspondingly provided on the stator part, and a plurality of annular light receiving parts provided on the rotation axis opposite to the light emitting parts for receiving optical signals from these light emitting parts, A brushless synchronous machine characterized in that the rectifier is controlled by optical signals received by these annular light receiving sections.
(2)回転子部で受光した各相信号の内最も低い信号が
設定レベル以下となったことを検出して固定子部に伝達
する光信号伝達機構劣化検出装置を設けたことを特徴と
する請求項1記載のブラシレス同期機。
(2) An optical signal transmission mechanism deterioration detection device is provided that detects when the lowest signal of each phase signal received by the rotor section is below a set level and transmits it to the stator section. The brushless synchronous machine according to claim 1.
JP2263205A 1990-10-02 1990-10-02 Brushless synchronous machine Pending JPH04145899A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2263205A JPH04145899A (en) 1990-10-02 1990-10-02 Brushless synchronous machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2263205A JPH04145899A (en) 1990-10-02 1990-10-02 Brushless synchronous machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04145899A true JPH04145899A (en) 1992-05-19

Family

ID=17386243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2263205A Pending JPH04145899A (en) 1990-10-02 1990-10-02 Brushless synchronous machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04145899A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001058005A3 (en) * 2000-01-11 2002-04-25 American Superconductor Corp Exciter assembly telemetry
US6420842B1 (en) 2000-01-11 2002-07-16 American Superconductor Corporation Exciter and electronic regulator for rotating machinery
US11208948B2 (en) 2018-12-28 2021-12-28 Honda Motor Co., Ltd. Power generator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001058005A3 (en) * 2000-01-11 2002-04-25 American Superconductor Corp Exciter assembly telemetry
US6420842B1 (en) 2000-01-11 2002-07-16 American Superconductor Corporation Exciter and electronic regulator for rotating machinery
US6828919B1 (en) 2000-01-11 2004-12-07 American Superconductor Corporation Exciter assembly telemetry
US11208948B2 (en) 2018-12-28 2021-12-28 Honda Motor Co., Ltd. Power generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5327069A (en) Switched reluctance machine including permanent magnet stator poles
US5821658A (en) Speed control in self-powered eddy current drive
KR0171435B1 (en) Plural generator for an electric hybrid automobile
US7863868B2 (en) Generator with quadrature AC excitation
US5336956A (en) Brushless dynamo machine with novel armature construction
US6724099B2 (en) Method and apparatus for starting up a turboset
US7915869B2 (en) Single stage starter/generator with rotor quadrature AC excitation
US6768278B2 (en) Gas turbine engine starter generator with switchable exciter stator windings
IL46573A (en) Field excitation system for a synchronous machine utilizing a rotating transformer/brushless exciter generating combination
US20060087293A1 (en) AC generator with independently controlled field rotational speed
US6051953A (en) Brushless exciterless field system for AC synchronous machines
KR20010075297A (en) A synchronous machine with rotating brushes
RU2410832C1 (en) Ready-fitted generator
US6285089B1 (en) Induction static start for a turbine generator with a brushless exciter and associated methods
US5170111A (en) Method for controlling power generation
JPH04145899A (en) Brushless synchronous machine
JP2002136191A (en) Secondary exciter of generator motor
KR100901865B1 (en) Synchronous generator capable of controlling self-diagnosis and field electric current
KR20080063747A (en) Self-regulated permanent magnet generator
EP0319905A1 (en) Power feeding system for a rotor
JPH09135557A (en) Brushless exciter for variable-speed synchronous motor
KR102180467B1 (en) Electric vehicle-mounted generator control system and device
SU752646A1 (en) Electric alternating-current generator
RU2145461C1 (en) Off-line contactless synchronous generator
RU2130690C1 (en) Device for excitation of synchronous generator