JPH0448155Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案はブラシレス同期電動機において、特に
同期電動機の回転子と同一軸上に設けられる計
測、制御、保護等のための電子装置用の電源回路
に関するものである。

（従来の技術） 従来から、同期電動機の励磁装置としては、ブ
ラシレス励磁装置が多く採用されてきている。こ
のブラシレス励磁装置を採用したブラシレス同期
電動機は、同期電動機の界磁巻線を、当該同期電
動機の回転子と同一軸上に設けられた励磁用交流
発電機の電機子巻線出力を回転整流器で整流し、
この回転整流器で整流して得られる整流出力によ
り励磁するようにしたものである。そして、周知
のようにこのブラシレス同期電動機には、同期電
動機の始動時にその界磁巻線に発生する高電圧を
抑制するために設けられたサイリスタの制御を行
なうこと、および同期電動機の回転子の回転速度
が同期速度付近に達した時に回転整流器のサイリ
スタを点弧させ、同期電動機の界磁巻線に電流を
流して同期化させるための制御を行なう目的で、
同期電動機の回転子上の回転整流器の位置部分ま
たはその近傍に、トランジスタや集積回路（IC）
等の半導体素子からなる電子装置が設けられてい
る。また最近では、回転子上の各部の温度計測
や、界磁巻線の接地故障の検出、回転整流器の整
流素子故障の検出を目的とした電子装置を、同期
電動機の回転子上に設けることが多くなつてきて
いる。

ところで、このような同期電動機の回転子上に
設けられる電子装置には、一定電圧の直流電力を
供給するための電源回路が必要である。そして従
来では、ブラシレス同期電動機を構成する励磁用
交流発電機の電機子巻線から交流電力を入力し、
この交流電力を小形の整流器により直流電力に変
換した後に、安定化装置により安定した直流電力
を得るようにしているのが通常である。

しかしながら、上述のような従来の電子装置用
電源回路においては、同期電動機の始動開始直後
の回転速度が非常に低い期間では、励磁用交流発
電機の出力電力が小さいことから、安定化装置が
有効に機能することができず、安定した出力電力
を得ることができない。すなわち、一般に電子装
置は電源電力が不足したり、不十分である場合に
は、誤動作したり破損したりすることがある。こ
のため従来では、励磁用交流発電機の出力電力が
低い時でも出力直流電圧を得られるようにしてい
るが、その反面励磁用交流発電機の出力電圧が高
い時には過大な入力電力を消費させる必要が生
じ、これにより大きな放熱器が必要となつて電源
回路が大形化するという問題がある。また、上述
の過大な入力電力を消費させる代わりに、スイツ
チングレギユレーターを使用することが行なわれ
ているが、この場合にも部品数が増加するため、
同様に電源回路が大形化するという問題がある。
さらに、励磁用交流発電機の出力電圧が十分に大
きくなるまで電子装置の機能を停止させておく電
源ONリセツト回路を備えることが考えられる
が、このようなものでは同期電動機の回転速度が
十分高くなり、励磁用交流同期発電機の出力電圧
が十分に大きくなるまでの期間は、電子装置は一
切役に立たないという問題がある。

（考案が解決しようとする問題点） 以上のように、従来のブラシレス同期電動機に
適用される電子装置用電源回路においては、同期
電動機の始動開始直後の回転速度が非常に低い期
間では、安定した出力電圧を得ることができない
ことから、安定した出力電圧を得ようとすると電
源回路が大形化したり、あるいは電子装置の機能
を一定期間停止させなければならないという問題
があつた。

本考案は上述のような問題を解決するために成
されたもので、その目的は同期電動機の始動開始
直後の回転速度が非常に低い期間においても、回
路を大形とすることなく、また電子装置の機能を
停止させることなく安定した出力電圧を得ること
が可能なブラシレス同期電動機における電子装置
用電源回路を提供することにある。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本考案では、同期
電動機の界磁巻線を、当該同期電動機の回転子と
同一軸上に設けられた励磁用交流発電機の電機子
巻線出力を回転整流器で整流して得られる整流出
力により励磁するようにしたブラシレス同期電動
機で、前記同期電動機の回転子と同一軸上に計
測、制御、保護等のための電子装置を設けてなる
ものにおいて、上記励磁用交流発電機の電機子巻
線に発生する交流電力を入力とし、当該交流電力
を直流電力に変換して出力する第１の整流回路
と、上記同期電動機の界磁巻線に発生する交流電
力を入力とし、当該交流電力を直流電力に変換し
て出力する第２の整流回路とを備え、上記第１お
よび第２の各々の整流回路を、負荷となる上記電
子装置に対して並列に接続する構成としたことを
特徴とする。

（作用） 上述の電子装置用電源回路において、第１の整
流回路は、励磁用交流発電機の電機子巻線に発生
する交流を入力としていることから、同期電動機
の回転速度が十分に高くなつた時点でその出力直
流電力が大きくなる。また、第２の整流回路は、
同期電動機の始動時の非同期運転中に界磁巻線に
発生する交流電力を入力としていることから、そ
の出力直流電力は同期電動機の回転速度が零の時
から大きく発生し、同期速度に達した時に零とな
る。従つて、同期電動機の電機子巻線に電圧を印
加して始動開始した直後から、電子装置には十分
大きな安定した直流電力を供給することができる
ことになる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例につてい図面を参照し
て説明する。

第１図は、本考案による電子装置用電源回路を
適用したブラシレス同期電動機の構成例を示すも
のである。第１図において、SMaは同期電動機
の固定子部分に設けられた電機子巻線、SMfは同
期電動機の回転子部分に設けられた界磁巻線であ
る。また、EXaは励磁用交流発電機（例えば回
転電機子形同期発電機）の電機子巻線であり、上
記同期電動機の回転子と同一軸上に設けられてい
る。TH１およびSR１は回転整流器を構成する
サイリスタ群およびシリコン整流素子群であり、
同様に上記同期電動機の回転子軸上に設けられて
いる。さらに、DRは放電抵抗器、TH２および
SR２は互いに逆並列接続され、かつ上記放電抵
抗器DRと直列に接続されたサイリスタおよびシ
リコン整流素子である。さらにまた、GCUは上
記サイリスタTH１およびTH２のゲートを夫々
制御することを目的とした電子装置、MUは上記
回転子上の各部の温度の計測や、界磁巻線SMfの
接地故障の検出、回転整流器の素子故障検出を目
的とした他の電子装置であり、上記回転子上に
夫々設けられている。SPSは直流電圧安定化装置
SPSであり、その出力側は上記各々の電子装置
GCUおよびMUに夫々接続されている。

一方、SR３は上記励磁用交流発電機の電機子
巻線EXaに接続され、当該電機子巻線EXaに発
生する交流電力を直流電力に変換して出力するシ
リコン整流素子群であり、上記シリコン整流素子
群SR１とにより第１の整流回路を構成している。
また、SR４は上記放電抵抗器DRの適当な中間位
置に接続され、当該放電抵抗器DRにより分圧さ
れる交流電力を直流電力に変換して出力する第２
の整流回路としてのシリコン整流素子である。そ
して、これらのシリコン整流素子群SR３および
シリコン整流素子SR４を、負荷となる上記電子
装置GCU，MUが接続された直流電圧安定化装
置SPSの入力側に並列に接続するようにしてい
る。

次に、かかる如く構成した本実施例の作用につ
いて述べる。

第１図において、同期電動機の回転子と同一軸
上に設けられた励磁用交流発電機の電機子巻線
EXaには、回転子の回転速度に比例した周波数
および大きさの交流電力が発生する。そして、こ
の交流電力はサイリスタ群TH１とシリコン整流
素子群SR１からなる回転整流器で整流して直流
電力に変換され、この直流電力が同期電動機の界
磁巻線SMfに供給されて励磁される。

一方、このようなブラシレス同期電動機では、
同期電動機の始動期間中にその界磁巻線SMfに発
生する高電力を抑制するために放電抵抗器DRが
設けられており、この放電抵抗器DRは同期速度
に達するまでは同期電動機の界磁巻線SMfの両端
に接続され、同期速度に達してからは同期電動機
の界磁巻線SMfから切離される。この場合、放電
抵抗器DRの界磁巻線SMfに対する接離の動作
は、サイリスタTH２とシリコン整流素子SR２
によつて行なわれ、同時にこの期間中はサイリス
タ群TH１とシリコン整流素子群SR１からなる
回路により、放電抵抗器DRとサイリスタTH２、
シリコン整流素子SR２からなる回路を短絡する
ことがないように、サイリスタ群TH１がOFF状
態に保たれる。そして、回転速度が同期引き入れ
に適する値に達した時にサイリスタ群TH１を点
弧させ、サイリスタTH２がOFF状態に保たれ
る。このようなサイリスタのゲートの制御は、回
転速度の検出や、同期投入タイミング（位相）等
の検出、ゲートパルスの発生を行なう電子装置に
よつて行なわれる。そして、この電子装置を正常
に機能させるためには安定した直流電源が必要で
あり、この直流電源はシリコン整流素子群SR３
とシリコン整流素子SR４，および直流電圧安定
化装置SPSによつて得られる。

すなわち、シリコン整流素子群SR３はシリコ
ン整流素子群SR１と共に第１の整流回路を構成
していることから、励磁用交流発電機の電機子巻
線EXaに発生する交流電力は、この第１の整流
回路によつて直流電力に変換され、直流電圧安定
化装置SPSに供給される。しかしこの場合、回転
子の回転速度が低い期間では励磁用交流発電機の
電機子巻線EXaに発生する交流電力は小さくま
た周波数も低いため、第１の整流回路により整流
される直流電力も小さくまた脈動の多いものとな
つており、直流電圧安定化装置SPSが機能するに
は不十分である。また、同期電動機の界磁巻線
SMfには回転子の回転速度が低い期間では極めて
大きい交流電力が発生し、その周波数は電源周波
数に近いものである。

一方、同期電動機の界磁巻線SMfに発生する交
流電力は、第２の整流回路を構成するシリコン整
流素子SR４によつて直流電力に変換され、直流
電圧安定化装置SPSに供給される。この場合第１
図では、同期電動機の界磁巻線SMfに発生する交
流電力を放電抵抗器DRで分圧して、シリコン整
流素子SR４に入力するようになつている。

以上の説明から明らかなように、シリコン整流
素子SR４からなる第２の整流回路によつて得ら
れる直流出力は、回転子の回転速度が低速時に大
きく、シリコン整流素子群SR３とシリコン整流
素子群SR１からなる第１の整流回路によつて得
られる直流出力は、回転子の回転速度が高速時に
大きくなる。従つて、従来のようにシリコン整流
素子群SR３とシリコン整流素子群SR１からなる
整流回路により得られる直流出力のみを直流電圧
安定化装置SPSの入力として使用していたものに
おいては、回転子の回転速度が低い期間では電子
装置に十分な大きさの安定した直流電力を供給で
きなかつたのに対して、本実施例ではシリコン整
流素子群SR３とシリコン整流素子群SR１からな
る第１の整流回路は、励磁用交流発電機の電機子
巻線EXaに発生する交流電力を入力としている
ことから、同期電動機の回転子の回転速度が十分
に高くなつた時点でその出力直流電力が大きくな
り、またシリコン整流素子SR４からなる第２の
整流回路は、同期電動機の始動時の非同期運転中
に界磁巻線SMfに発生する交流電力を入力として
いることから、その出力直流電力は同期電動機の
回転子の回転速度が零の時から大きく発生し、同
期速度に達した時に零となる。これにより、同期
電動機の電機子巻線SMaに電圧を印加して始動
開始した直後、すなわち同期電動機の回転子の回
転速度が低い時点から、直流電圧安定化装置SPS
を通して電子装置GCU，MUには、十分大きく
安定した直流電力を供給することが可能となる。

上述したように、本実施例の電子装置用電源回
路は、励磁用交流発電機の電機子巻線EXaに発
生する交流電力を入力とし、当該交流電力を直流
電力に変換して出力するシリコン整流素子SR１
およびシリコン整流素子群SR３からなる第１の
整流回路と、同期電動機の界磁巻線SMfに発生す
る交流電力を入力とし、当該交流電力を直流電力
に変換して出力するシリコン整流素子SR４から
なる第２の整流回路とを備え、各々の整流回路の
出力を負荷となる電子装置GCU，MUに対し、
直流電力安定化装置SPSを介して並列的に供給す
る構成としたので、同期電動機の始動開始直後の
回転速度が非常に低い期間においても、十分大き
な安定した出力電圧を得ることが可能となる。従
つて、この種の電子装置用電源回路を備えて構成
されたブラシレス同期電動機においては、直流電
力の不安定による電子装置GCU，MUの誤動作
等を無くすることが可能となり、信頼性の高いブ
ラシレス同期電動機システムを構成することがで
きる。

尚、本考案は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施すること
ができるものである。

(a) 上記実施例では、第２の整流回路であるシリ
コン整流素子SR４の入力として、同期電動機
の界磁巻線SMfに発生する交流電力を放電抵抗
器DRで分圧して導入したが、これに限らず同
期電動機の界磁巻線SMfの適切な電圧を得るこ
とができる中間端子から直接導入するようにし
てもよいものである。

(b) 上記実施例では、シリコン整流素子群SR３
を励磁用交流発電機の電機子巻線EXaに、ま
たシリコン整流素子SR４を同期電動機の界磁
巻線SMfに夫々直接接続したが、これに限らず
例えば第２図に示すように、励磁用交流発電機
の電機子巻線EXaに補助電機子巻線AUaを、
また同期電動機の界磁巻線SMfと同一磁極鉄心
部分に補助界磁巻線AUfを夫々巻回し、シリ
コン整流素子群SR３を３相ブリツジ回路とし、
またシリコン整流素子SR４を全波整流回路と
し、当該補助電機子巻線AUaおよび補助界磁
巻線AUfに夫々発生する交流電力を、シリコ
ン整流素子群SR３およびシリコン整流素子SR
４の入力として夫々導入するように構成しても
よい。

本実施例においては、前述した実施例で得ら
れる作用効果は勿論のこと、シリコン整流素子
群SR３とシリコン整流素子SR４、および直流
電圧安定化装置SPS、電子装置GCU，MUを、
同期電動機の界磁巻回SMfと励磁用交流発電機
の電機子巻線EXaから電気的に絶縁すること
が可能となる。また、電子装置GCU，MU用
の適切な電圧を容易に得ることが可能となる。

(c) 上記第２図の実施例では、励磁用交流発電機
の電機子巻線EXaおよび同期電動機の界磁巻
線SMfの双方に補助巻線を夫々設けたが、これ
に限らず励磁用交流発電機の電機子巻線EXa
または同期電動機の界磁巻線SMfのいずれか一
方のみに補助巻線を設けるようにしてもよいも
のである。

その他、本考案はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができるもので
ある。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、励磁用交
流発電機の電機子巻線に発生する交流電力を入力
とし、当該交流電力を直流電力に変換して出力す
る第１の整流回路と、同期電動機の界磁巻線に発
生する交流電力を入力とし、当該交流電力を直流
電力に変換して出力する第２の整流回路とを備
え、各々の整流回路の出力を負荷となる電子装置
に対して並列的に供給する構成としたので、同期
電動機の始動開始直後の回転速度が非常に低い期
間においても、回路を大形とすることなく、また
電子装置の機能を停止させることなく安定した出
力電圧を得ることが可能なブラシレス同期電動機
における電子装置用電源回路が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電子装置用電源回路を適
用したブラシレス同期電動機の一実施例を示す構
成図、第２図は本考案の他の実施例を示す構成図
である。 SMa……同期電動機の電機子巻線、SMf……
同期電動機の界磁巻線、EXa……励磁用交流発
電機の電機子巻線、TH１……回転整流器のサイ
リスタ、SR１……回転整流器のシリコン整流素
子、TH２……放電抵抗器制御用サイリスタ、
SR２……放電抵抗器制御用シリコン整流素子、
DR……放電抵抗器、SR３……シリコン整流素子
群、SR４……シリコン整流素子、GCU……サイ
リスタゲート制御用電子装置、MU……その他の
電子装置、SPS……直流電圧安定化装置、AUf…
…補助界磁巻線、AUa……補助電機子巻線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 同期電動機の界磁巻線を、当該同期電動機の
   回転子と同一軸上に設けられた励磁用交流発電
   機の電機子巻線出力を回転整流器で整流して得
   られる整流出力により励磁するようにしたブラ
   シレス同期電動機で、前記同期電動機の回転子
   と同一軸上に計測、制御、保護等のための電子
   装置を設けてなるものにおいて、前記励磁用交
   流発電機の電機子巻線に発生する交流電力を入
   力とし、当該交流電力を直流電力に変換して出
   力する第１の整流回路と、前記同期電動機の界
   磁巻線に発生する交流電力を入力とし、当該交
   流電力を直流電力に変換して出力する第２の整
   流回路とを備え、前記第１および第２の各々の
   整流回路を、負荷となる前記電子装置に対して
   並列に接続する構成としたことを特徴とするブ
   ラシレス同期電動機における電子装置用電源回
   路。 (2) 励磁用交流発電機の電機子巻線または同期電
   動機の界磁巻線の少なくとも一方に補助巻線を
   設け、当該補助巻線に発生する交流電力を第
   １、第２の整流回路の入力とするようにしたも
   のである実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の
   ブラシレス同期電動機における電子装置用電源
   回路。