JPH0431821Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〓産業上の利用分野〓 本考案はは同期発電機の一種である誘導子型発
電機に係り、とくに電機子コイルに流れる負荷電
流による減磁作用を補償して出力の向上を図るた
めに補償コイルを設けるようにした誘導子型発電
機に関する。

〓背景技術とその問題点〓 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。

ところがこのような誘導子型発電機の電機子に
負荷として、例えば抵抗を接続すると、この抵抗
によつて電機子コイルに負荷電流が流れることに
なり、この負荷電流は電機子コイルに発生される
誘起電圧に対して一般に45〜60度の遅れを有する
ようになる。従つてこの負荷電流によつて生ずる
磁束も界磁コイルによつて誘起される磁束に対し
て遅れを生ずることになり、このために負荷電流
が減磁作用を行なうことになる。従つてこのよう
な誘導子型発電機は、上記負荷電流によつてその
出力が低下し、また効率が悪化するという欠点を
生ずることになる。

このような問題点に鑑みて、本願出願人は実願
昭58−63571号において、コンデンサと接続され
た補償コイルを用いて負荷電流による減磁作用を
補償し、出力を増大させるとともに、効率を向上
させるようにした誘導子型発電機を提案してい
る。この発電機は、第８図に示すように、回転子
５０側に誘導子磁極５１を設けるとともに、固定
子ヨーク５２に取付けられたポールコア５３に電
機子コイル５４と界磁コイル５５の他に、さらに
補償コイル５６を設けたものである。そして界磁
コイル５５によつて磁束５７を発生させるととも
に、この磁束５７を電機子コイル５４と鎖交させ
て発電出力を得るとともに、電機子コイル５４に
流れる負荷電流による減磁作用を補償するため
に、補償コイル５６をコンデンサと接続し、進相
電流を流すようにしている。

このような誘導子型発電機の欠点は、ポールコ
ア５３に電機子コイル５４と界磁コイル５５の他
にさらに補償コイル５６を設けなければならず、
このためにポールコア５３の長さが非常に長くな
ることである。さらに補償コイル５６が電機子コ
イル５４とともに、互に異極に磁化される一対の
ポールコア５３間に跨つて巻装されるようになつ
ているために、コイル５６を構成する線材の長さ
が長くても回数があまり増えないという欠点を有
している。

ところでポールコア５３に界磁コイル５５を巻
装する代りに、互いに異極に磁化されるポールコ
ア間の固定子ヨークの部分に界磁コイルを巻装す
ると、この部分のヨークを通過する磁束が少ない
ために、有効な励磁が得られるという利点があ
る。しかしこの場合には、同極に磁化されるポー
ルコア間の固定子ヨークの部分に隙間を生じ、ス
ペースフアクタに劣ることになる。

〓考案の目的〓 本考案はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、界磁コイルと補償コイルとがともに
固定子側に合理的に配列されるようにし、これに
よつてスペースフアクタに優れるとともに、効率
が高く、出力が増大されるようにした誘導子型発
電機を提供することを目的とするものである。

〓考案の概要〓 本考案は、回転子側に誘導子磁極を設けるとと
もに、固定子側に電機子コイルと界磁コイルの他
にさらに補償コイル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
で固定子側にポールコアを設け、隣接する一対の
ポールコアに跨つて前記電機子コイルを巻装し、
固定子ヨークであつて互いに異極に磁化される一
対のポールコア間に所定の方向の界磁電流が流れ
る前記界磁コイルを巻装するとともに固定子ヨー
クであつて互いに同極に磁化される一対のポール
コア間に前記補償コイルを巻装し、しかも該補償
コイルをコンデンサと接続するようにしたことを
特徴とする誘導子型発電機に関するものであつ
て、これによつて固定子の高さを低く抑えるとと
もに、界磁コイルと補償コイルとをポールコア間
に合理的に配列するようにしたものである。

〓実施例〓 以下本考案を図示の一実施例につき説明する。
この実施例は本考案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図はこの誘導子型発電
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が設けられている。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ペラシヤ
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。そして固定子ヨーク１５は、図
外のスペーサを介して上記ケース９に固定される
ようになつている。そしてポールコア１４には電
機子コイル２３が巻装されている。電機子コイル
２３は、互に隣接する一対のポールコア１４に跨
つて巻装されるようになつており、しかも互に異
極に磁化される一対のポールコア１４に跨つて巻
装されるようになつている。

これに対して界磁コイル２２と補償コイル２４
とは、ポールコア１４が取付けられた部分の間に
おいて、固定子ヨーク１５に直接巻装されるよう
になつている。そして界磁コイル２２が、互に異
極に磁化される一対のポールコア１４間におい
て、固定子ヨーク１５に巻装されるようになつて
いる。これに対して補償コイル２４は、互に同極
に磁化される一対のポールコア１４間において、
固定子ヨーク１５に巻装されるようになつてい
る。従つてポールコア１４間において固定子ヨー
ク１５には界磁コイル２２と補償コイル２４とが
交互に巻装されるようになつている。

しかも上記固定子ヨーク１５の界磁コイル２２
の巻装されている部分は、その幅が狭くなつてい
る。これに対して補償コイル２４の巻装された部
分は、その幅が広くなつている。そしてこれに対
応して、界磁コイル２２はその巻き回数が多くな
つており、これに対して補償コイル２４はその巻
き回数が少なくなつている。界磁コイル２２が巻
装された部分と補償コイル２４が巻装された部分
で、固定子ヨーク１５の幅を変更したのは、界磁
コイル２２が巻装された部分においては、磁束が
反転しないのに対して、補償コイル２４が巻装さ
れた部分においては、磁束が反転するからであ
る。すなわち固定子ヨーク１５の界磁コイル２２
が巻装された部分は第３図および第４図から明ら
かなように、磁束の方向が一定であつて磁束密度
を高くとれる。よつて断面積が小さくできるため
にその幅を狭くしている。これに対して固定子ヨ
ーク１５の補償コイル２４が巻装された部分は磁
束が反転交番するので、その部分の鉄損が大き
く、磁束密度が高くとれない。従つて断面積を比
較的大きくとらねばならず、幅を広くしている。

つぎに上記界磁コイル２２、電機子コイル２
３、および補償コイル２４の接続について述べる
と、第５図に示すように界磁コイル２２はバツテ
リ１０と接続されており、バツテリ１０を通して
界磁電流をこのコイル２２に供給するようにして
いる。これに対して電機子コイル２３は、冷却箱
１２内に設けられた負荷抵抗２５と接続されてお
り、電機子コイル２３において得られた発電出力
をこの負荷抵抗２５によつて消費するようになつ
ている。また補償コイル２４は一対のコンデンサ
２６の並列回路と接続されている。そしてこれら
一対のコンデンサ２６の並列回路のスイツチング
を行なうために、これらのコンデンサ２６はそれ
ぞれ一対ずつのサイリスタ２９およびダイオード
３０から成る回路と接続されている。そしてサイ
リスタ２９のゲートが、回転検出センサ３１の出
力に基いて作動されるコントローラ３２の出力に
よつて制御され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を搭載した車両が長い
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
ルペダルから足を離してブレーキペダルを踏込
む。するとこのブレーキペ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２２
に電流が流れてこの界磁コイル２２が励磁され
る。

第３図はフライホイール３がある回転位置にあ
り、これによつて１つおきのポールコア１４が誘
導子磁極８と対向している状態を示している。従
つてこの場合には第３図において鎖線で示すよう
な磁束２７が、下端がＮ極に磁化されたポールコ
ア１４、誘導子７、２つ先のポールコア１４、お
よび固定子ヨーク１５から成る磁気回路中を図に
おいて矢印で示すように通過するようになる。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４図に
示すようになり、第３図において誘導子磁極８と
対向しないポールコア１４が今度は誘導子磁極８
と対向することになる。そしてこの場合にはこの
ポールコア１４を含む磁気回路中を磁束２８が第
４図において鎖線で示すように通過することにな
る。

そして第３図に示す磁束２７と第４図に示す磁
束２８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２３と鎖交する。従つて電機子コイル２３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１
２内の抵抗２５（第５図参照）によつて消費され
るようになつており、この箱１２の中を還流する
冷却水によつて抵抗２５は放熱されるようになつ
ている。

さらにこの誘導子型発電機は上述の如く補償コ
イル２４を備えており、この補償コイル２４は第
５図に示すように進相コンデンサ２６と接続され
ている。従つて補償コイル２４によつて電機子コ
イル２３を流れる負荷電流による減磁作用の補償
を行なうように、補償コイル２４によつて負荷電
流による磁束を打消すような磁束を発生させ、こ
の磁束を負荷電流による電機子コイル２３の磁束
と相殺するようにしている。

この動作は第７図に示すグラフによつても説明
される。すなわちこの発電機の界磁コイル２２に
よつて生じ、しかも電機子コイル２３と鎖交する
磁束は第７図において実線で示されるように変化
する。これによつて同図において点線で示すよう
な誘起電圧を電機子コイル２３に生ずることにな
り、この電圧は上記の磁束に対して90度の遅れを
もつている。そしてこの電圧によつて負荷抵抗２
５に流れる電流は一般に点線で示す電圧よりもさ
らに45〜60度の遅れをもつて変化することにな
り、第７図において１点鎖線で示すようになる。
従つてこの負荷電流が電機子コイル２３に流れる
と減磁作用を行なうような磁束を発生させること
になる。ところが補償コイル２４も上記磁束２
７，２８と鎖交し、しかもこのコイル２４にはコ
ンデンサ２６が接続されているために、このコイ
ル２４には第７図において２点鎖線で示すような
電流が流れる。

第７図において１点鎖線で示す電機子コイル２
３に流れる負荷電流と、同図において２点鎖線で
示すような補償コイル２４に流れる電流とは、完
全な逆相の関係にはないがほぼ逆相になつてい
る。従つてこれら２つの電流によつてそれぞれ生
ずる磁束は互にほぼ打消すことになる。従つてこ
のようなコンデンサ２６を接続した補償コイル２
４を設けることによつて、負荷電流による減磁作
用を補償し、これによつて発電機の出力を高める
とともに、効率を向上させることが可能となる。
またこの発電機によつて構成されたリターダの制
動力を高めることができるようになる。

さらに本実施例に係る誘導子型発電機によれ
ば、界磁コイル２２と補償コイル２４とがともに
固定子ヨーク１５に巻装されている。しかも界磁
コイル２２は固定子ヨーク１５の互に異極に磁化
されるポールコア１４間の部分に巻装されるよう
になつている。ヨーク１５のこの部分はその磁束
の方向が変化せず、その強さが増減するだけであ
るから、電機子コイル２３に流れる電流によつて
生ずる磁束によつて界磁コイル２２に誘起される
起電力が小さくなり、効率のよい励磁を得ること
ができる。固定子ヨーク１５の電機子コイル２３
に流れる電流によつて生ずる磁束の影響の少ない
部分に界磁コイル２２が巻装されているので、よ
り効率のよい励磁が得られる。

また固定子ヨーク１５の互に同極に磁化される
一対のポールコア１４間に補償コイル２４が巻装
されるようになつているために、一対のポールコ
ア１４に跨つてこの補償コイルを巻くのに比べれ
ば、補償コイル２４を巻くコアの部分の断面積が
小さくなり、このために補償コイル２４を巻くた
めに要する線材の量が少なくなる。従つて発電機
の重量の軽減に寄与することになる。しかも互に
同極に磁化されるポールコア１４間の固定子ヨー
ク１５の部分のスペースを有効に利用することが
可能になるために、界磁コイル２２とともに補償
コイル２４を固定子１５上に合理的に配列するこ
とができるようになり、これによつてスペースフ
アクタが向上し、小型で高性能な誘導子型発電機
が得られることになる。

つぎに上記実施例の変形例に係る誘導子型発電
機の回路構成について第６図につき説明する。上
記実施例における補償コイル２４は、第５図に示
すように接続されていたために、それぞれのコン
デンサ２６について一対のサイリスタ２９を必要
とする。これに対して変形例に係る回路において
は、第６図に示すようにそれぞれのコンデンサ２
６について１つのサイリスタを用いて、補償コイ
ル２４と接続されるコンデンサの容量を制御する
ことができるようにしている。

今一方のコンデンサ２６と接続されているサイ
リスタ２９に着目するに、このサイリスタ２９が
ONしているときには、i₁がダイオード３３を通
してコンデンサ２６に流れ、これに対して逆方向
の電流i₂はサイリスタ２９とダイオード３０との
直列回路を通ることになる。すなわちコンデンサ
２６と直列に接続されているサイリスタ２９にゲ
ート信号が与えられ、ON状態のときには、補償
コイル２４に誘起された電圧によつて電流i₂が補
償コイル２４、コンデンサ２６、サイリスタ２
９、ダイオード３０の閉回路を通して流れる。電
流i₂と逆方向の電流i₁は補償コイル２４、ダイオ
ード３３、コンデンサ２６の閉回路を流れ、コン
デンサ２６は補償コイル２４に対して並列に接続
されることになる。ここでサイリスタ２９をコン
トローラ３２によつてOFFにすると、i₁のみが流
れるが、i₁によつてコンデンサ２６が充電される
と、それ以上電流が流れなくなる。従つてこの
OFFになつたサイリスタ２９と接続されている
コンデンサ２６もOFFとなり、１つのサイリス
タ２９によつて１つのコンデンサ２６のスイツチ
ングが行なえる。従つてこのような構成によれ
ば、第５図に示す上記実施例のものに比べて、サ
イリスタの数を1/2にすることができ、ゲート回
路の簡略化を図ることが可能になる。

〓考案の効果〓 以上のように本考案は、誘導子磁極の1/2のピ
ツチで固定子側にポールコアを設け、隣接する一
対のポールコアに跨つて電機子コイルを巻装し、
固定子ヨークであつて互いに異極に磁化される一
対のポールコア間に所定の方向の界磁電流が流れ
る界磁コイルを巻装するとともに、固定子ヨーク
であつて互いに同極に磁化される一対のポールコ
ア間に補償コイルを巻装し、しかもこの補償コイ
ルをコンデンサと接続するようにしたものであ
る。従つて本考案によれば、界磁コイルと補償コ
イルとがともにポールコア間において固定子ヨー
クに巻装されることになり、これらのコイルを固
定子上に合理的に配列することが可能となる。ま
た上記補償コイルによつて負荷電流によつて生ず
る減磁作用を補償することができ、小型軽量で高
性能な誘導子型発電機を提供することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案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図は同要部拡大展開正面図、第４
図はフライホイールが回転した状態における第３
図と同様の正面図、第５図はこの発電機の接続を
示す回路図、第６図は変形例の接続を示す回路
図、第７図は補償コイルによる補償の動作を示す
グラフ、第８図は従来の誘導子型発電機の要部展
開正面図である。 なお図面に用いた符号において、３……フライ
ホイール、８……誘導子磁極、１４……ポールコ
ア、１５……固定子ヨーク、２２……界磁コイ
ル、２３……電機子コイル、２４……補償コイ
ル、２５……負荷抵抗、２６……進相コンデン
サ、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転子側に誘導子磁極を設けるとともに、固定
   子側に電機子コイルと界磁コイルの他にさらに補
   償コイル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のピツチで固定子側
   にポールコアを設け、隣接する一対のポールコア
   に跨つて前記電機子コイルを巻装し、固定子ヨー
   クであつて互いに異極に磁化される一対のポール
   コア間に所定の方向の界磁電流が流れる前記界磁
   コイルを巻装するとともに、固定子ヨークであつ
   て互いに同極に磁化される一対のポールコア間に
   前記補償コイルを巻装し、しかも該補償コイルを
   コンデンサと接続するようにしたことを特徴とす
   る誘導子型発電機。