JPH0532983B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は誘導子形ブラシレス発電機に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課
題） 従来、10KW（KVA）未満程度の容量の単相同
期発電機としては、ブラシ付発電機が一般的であ
り、一部にブラシ付のものもある。

しかしながら、これらは何れも次のような欠点
を有するものである。まず、ブラシ付きのものは
集電部にトラブルが発生し易い上に、発電機軸の
延長上にスリツプリングを設けるため発電機の全
長が長くなる。そして、これに応じて発電機内に
大きなデデツトスペースが生じるため、発電機形
状が極端に大きくなつてくる。

次にブラシレスのものについてみると、これに
は３通りの方法があつた。

その１は、主発電機の同軸上に励磁用発電機を
設けるもので、励磁機には製作上の理由から大き
さ、コストの低減に限界があるため、主発電機の
容量が小さくなるほど励磁機の占める割合が大き
くなり、実用上10KW（KVA）未満の発電機に
は、この方法は用い難い。

その２はコンデンサ型で、この方式は1KW未
満の小型機に利用されているに過ぎず、1KW以
上ではコンデンサ容量やコンデンサ巻線の容量ア
ツプでコストが高くなり、実用されていない。

そして、その３は同期発電機に高周波発電機を
組合わせるもので、例えば特公昭32−10122号公
報に示されている。しかし、この高周波発電機は
構造上数ワツトの出力しか取れず、ブラシレス発
電機の励磁機として利用することはできない。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、
誘導子形発電機の電圧変動率が良好な点に着目
し、誘導子形発電機を同期発電機の励磁機として
用いた誘導子形ブラシレス発電機を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的達成のため、本発明では、 複数の主電子巻線の巻装領域、および前記主電
機子巻線の巻装領域の数と同数の励磁用誘導子歯
領域が内周縁に沿つて交互に対称配置されてなる
固定子鉄心と、前記固定子鉄心における前記主電
機子線の巻装領域に、第１の所定間隔で設けられ
た主電機子巻線と、前記固定子鉄心における前記
励磁用誘導子歯領域に、第２の所定間隔で設けら
れた励磁用誘導子歯と、複数の主界磁極の各極頭
に設けられた複数の励磁用電機子巻線の巻装領
域、および前記主界磁極相互間の位置に設けられ
た前記励磁用電機子巻線の巻装領域と同数の主界
磁巻線の巻装領域が外周縁に沿つて交互に対称配
置されてなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心の主
界磁極極頭における前記励磁用電機子巻線の巻領
域に第３の所定間隔で設けられた励磁用電機子巻
線と、前記回転子鉄心における前記主界磁巻線の
巻装領域に設けられた主界磁巻線とをそなえ、前
記励磁用誘導子歯による磁束の変化に応じて前記
励磁用電機子巻線線に生じる電圧を整流して前記
主界磁巻線に供給するようにした誘導子形ブラシ
レス発電機、 を提供するものである。

（作用） 回転子が回転すると、回転子の残留磁束に基く
磁束変化が生じ、これによる電圧が形成される。
すなわち、回転子の主界磁極極頭が固定子の励磁
用誘導子歯の位置に達したときに生じる磁束変化
を主界磁極極頭に設けられた励磁用電機子巻線が
とらえ、電圧を生じる。この電圧を、整流した上
で主界磁巻線に流して界磁磁束を生じさせ、これ
に応じて励磁用誘導子歯の磁束が増し、励磁用電
機子巻線に誘起される電圧が増して界磁磁束が増
す。このような循環動作が行われて発電機の自励
立ち上げが行われる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の横断面図であり、
凸極形単相同期発電機の固定子内周に設けられる
スロツト全体の約1/3を占めるだけの遊びスロツ
ト部分に励磁用用誘導子歯１を設ける。

図示実施例では、回転軸周りの60゜につき20゜間
隔で励磁用誘導子１を配したものを２組設けてい
る。そして、固定子鉄心の残る部分には15゜間隔
で８個づつのスロツト群を２組設け、主電機子巻
線３を挿入する。

回転子は、回転子鉄心５の周面が、主界磁巻線
４用の部分と励磁用電機子巻線６用の部分とに２
分されている。励磁用電機子巻線６は、主界磁極
に10゜間隔で設けられたスロツトに挿入されてお
り、また主界磁巻線４は２個のコイルとして構成
されている。

第２図は、第１図の発電機における各種巻線の
接続を示したものである。固定子側では、主電機
子巻線３が出力端子Ｕ，Ｖに接続されている。ま
た、回単子側では、励磁用電機子巻線６が整流器
Reを介して主界磁巻線４に接続されている。

このような接続により次のような動作が行われ
る。

まず発電機を定格回転数で運転した場合、回転
子鉄心５の主界磁極極頭が固定子の励磁用誘導子
歯１と対向する位置に達すると、回転子鉄心の残
留磁束量が変化する。

この磁束量の変化が励磁用電機巻線６に捉えら
れて、励磁用電機子巻線６の両端間に誘導起電力
となつて現われる。

この起電力は、整流されて主界磁巻線４に供給
され、これに応じて界磁磁束と励磁用電機子巻線
６に誘起される電圧とが漸次増加して自励が確立
する。

なお、回転子鉄心５に十分な残留機磁束が作用
しない場合には、初期励磁回路により電圧を確立
させる。そして、一旦電圧が確立すると以後は自
励が行われる。

第３図ないし第６図は、上記実施例における電
圧補償動作を説明するための各種特性を示したも
のであり、これら各図により電圧補償動作を説明
する。

この発電機は、無負荷時に磁気回路を十分に飽
和させている。このため、磁束変化の有効分が第
３図の〓１の変化量となつており、励磁用電機子
巻線６（第１図、第２図）の誘導起電力は、第４
図のＡ点の電圧VAを生じている。

そして、負荷を増していくと、第５図に示すよ
うに電機子反作用磁束〓ａが主磁速〓０と差動的
に発生し、励磁用電機子巻線６が固定子の励磁用
誘導子歯１の位置では、合計磁速量が減少して磁
束変化の有効分が〓２（第３図）に増加する。

これにより、励磁用電機子巻線６の起電力は第
４図のＢ点の電圧VBまで増加する。実際は、Ｂ
点方向に移動すると励磁電圧が増してＡ点に引戻
され、励磁電圧は一定に保たれることになる。

この結果、分巻発電機における端子電圧の減少
による励磁電流の減少を伴うものと異なり、端子
電圧が減少しても励磁電圧はほぼ一定に保たれ
る。

また、発電機を駆動するエンジンの速度対負荷
の特性は、第６図に示すように軽負荷時に大きく
変化するものであるため、無負荷時に最大出力時
（定格出力の1.2倍）の励磁電流を流すようにして
いる。

これにより、発電機には無負荷時でも軽負荷が
接続された状態となつて無負荷回転数がN₀から
Naとなり、総合電圧変動率を良好にすることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、回転界磁形の同期発電
機の固定子に励磁用誘導子歯を、回転子に励磁用
電機子巻線を配して同期発電機中に励磁機として
の誘導子形発電機を組込んだため、誘導子形発電
機の特徴を利用した励磁を行うことができ、電圧
変動率の良好な誘導子形ブラシレス発電機を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の横断面図、第２図
は同実施例の結線図、第３図は同実施例における
励磁用電機子巻線の作用磁束の変化特性図、第４
図は同実施例の励磁電流対出力電圧特性図、第５
図は同実施例の励磁用電機子線の作用磁束の説明
図、第６図は同実施例の出力対回転数特性図であ
る。 １……励磁用誘導子歯、２……固定子鉄心、３
……主電機子巻線、４……主界磁巻線、５……回
転子鉄心、６……励磁用電機子巻線、φ……磁
束、Ｖ……電圧、Ｎ……回転数。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の主電機子巻線の巻装領域、および前記
   主電機子巻線の巻装領域の数と同数の励磁用誘導
   子歯領域が内周縁に沿つて交互に対称配置されて
   なる固定子鉄心と、 前記固定子鉄心における前記主電機子巻線の巻
   装領域それぞれに、第１の所定間隔で設けられた
   主電機子巻線と、 前記固定子鉄心における前記励磁用誘導子歯領
   域それぞれに、第２の所定間隔で設けられた励磁
   用誘導子歯と、 複数の主界磁極の各極頭に設けられた複数の励
   磁用電機子巻線の巻装領域、および前記主界磁極
   相互間の位置に設けられた前記励磁用電機子巻線
   の巻装領域と同数の主界磁巻線の巻装領域が外周
   縁に沿つて交互に対称配置されてなる回転鉄心
   と、 前記回転子鉄心の主界磁極頭における前記励磁
   用電機子巻線の巻装領域それぞれに第３の所定間
   隔で設けられた励磁用電機子巻線と、 前記回転子鉄心における前記主界磁巻線の巻装
   領域それぞれに設けられた主界磁巻線とをそな
   え、 前記励磁用誘導子歯による磁束の変化に応じて
   前記励磁用電機子巻線に生じる電圧を整流して前
   記主界磁巻線に供給するようにした誘導子形ブラ
   シレス発電機。