JPH0534219Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は同期発電機の一種である誘導子型発電
機に係り、とくに界磁コイルに誘起される電圧に
よる脈動を防止す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において
は、回転子の回転に伴つて電機子コイルに上述の
如く起電力が誘起されるとともに、界磁コイルに
も同様に起電力が誘起されることになり、この界
磁コイルに誘起される起電力によつて励磁電流に
脈動を生ずる。第１図Ａはこのような脈動をシン
クロスコープで観測しときの波形を示すものであ
つて、このような脈動によつて誘導子型発電機の
出力が低下している。これは第１図Ｂに示すよう
に、回転子の磁極に加わる磁束が最大になつたと
きに必ずしも励磁電流の脈動が最大になるように
一致しないからであつて、回転子の磁極と固定子
の磁極とが対向したときに励磁電流が小さくな
り、回転子の磁極と固定子の磁極とが一致しない
ときに脈動が大きくなる傾向にあるからである。
そしてこのような励磁電流の脈動によつて有効磁
束が減少するとともに、漏洩磁束が増大し、誘導
子型発電機の出力を低下させる原因になつてい
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、界磁コイルに誘起される電圧による
界磁電流の脈動に伴う有効磁束の減少および漏洩
磁束の増大を防止し、これによつて出力を向上さ
せるようにした誘電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、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、回転子の回転に伴う誘導子磁極の位置の変
化によつて、前記界磁コイルで発生されかつ前記
電機子コイルと鎖交する磁束が変化するようにし
た誘導子型発電機において、前記固定子に補償コ
イルを設けるとともに、この補償コイルの出力を
進相させるコンデンサおよび前記補償コイルの出
力を整流する整流器を介して前記補償コイルを前
記界磁コイルと接続し、前記補償コイルの出力が
進相されかつ整流されて前記界磁コイルに流れる
界磁電流に重畳されるようにし、前記界磁コイル
に生ずる誘起電圧による脈動を前記補償コイルの
出力によつて補償するようにしたものであつて、
これによつて有効磁束を増加させるとともに、漏
洩磁束を減少させ、出力を向上させるようにした
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電子型発電機を、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２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３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の背面側には第２図に示すよう
に、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いる。そしてこの変
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
している。これに対してケース９内の電機子コイ
ルは第３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４図および第５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１
５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
に取付けられている。なお誘導子磁極８とともに
クラツチカバー２０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、リングギア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と電機子コイル２３とが巻装されて
いる。これらのコイル２２，２３は互いに隣接す
る一対のポールコア１４に跨つて共通に巻装され
るとともに、界磁コイル２２が巻装される一対の
ポールコア１４と電機子コイル２３が巻装される
一対のポールコア１４とは互いに１つづつずれて
いる。さらに界磁コイル２２はその巻き方向ある
いはバツテリ１０との接続が交互に逆になつてお
り、従つて第５図および第６図に示すように、ポ
ールコア１４の磁化の方向が２つづつ逆転するよ
うになつている。従つて界磁コイル２２について
は、２つのポールコア１４に跨つて巻装する代り
に、それぞれのポールコア１４について別々に界
磁コイル２２を巻装し、これらを第５図および第
６図に示すようにポールコア１４の磁化の向きが
２つづつ逆転するようにバツテリ１０と接続する
ようにしてもよい。 さらにこの誘導子型発電機においては、第４図
〜第６図に示すように、ポールコア１４に補償コ
イル２４が巻装されている。このコイル２４は上
記電機子コイル２３の上側に配置されており、し
かも一対の互いに隣接するポールコア１４に跨つ
て巻装されている。なおポールコア１４に対する
コイル２４の跨り方は、上記電機子コイル２３の
それと同じくなつており、界磁コイル２２のそれ
と１つづつずれた位置にある。そして上記電機子
コイル２３が第７図に示すように負荷抵抗２５に
接続されている。なおこの負荷抵抗２５は第３図
に示す冷却箱１２内に収納されている。これに対
して補償コイル２４は整流器２６と進相コンデン
サ２７を介して接続されている。そしてこの整流
器２６の出力側の端子が上記界磁コイル２２と接
続されている。またこの界磁コイル２２はバツテ
リ１０とダイオード２８の直列回路に接続されて
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
坂を下りる場合には、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３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５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５図において鎖線で示すよう
な磁束３１が、下端がＮ極に極化されたポールコ
ア１４、誘導子磁極７、２つ先のポールコア１
４、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
６図に示すようになり、第５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３
２が第６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５図に示す磁束３１と第６図に示す磁
束３２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、運動エネルギが電機
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。なおこの発電力は第３図に示す冷却箱１２
内の抵抗２５（第７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
７図に示すように進相コンデンサ２７および整流
器２６を介して、界磁コイル２２と接続されてい
る。従つてこの誘導子型発電機の回転子を構成す
るフライホイール３が駆動されると、電機子コイ
ル２３に発電出力を生ずるばかりでなく、補償コ
イル２４にも出力を生ずることになり、この出力
はまずコンデンサ２７によつて進相され、ついで
整流器２６によつて整流されて界磁コイル２２に
供給されることになる。すなわち補償コイル２４
による起電力によつて、界磁コイル２２にさらに
電流を流すことが可能となり、この電流はバツテ
リ１０から加えられる電流と重畳されて界磁コイ
ル２２に流れるようになる。そしてこの補償コイ
ル２４の出力による電流は、コンデンサ２７によ
つてその位相を変更するようにしているために、
界磁コイル２２に生ずる電圧による脈動を防止す
るようにバツテリ１０からの電流と重畳されるよ
うになる。従つてこれにより界磁電流の脈動を少
なくし、有効磁束を増加させるとともに、漏洩磁
束を減少させ、この誘電子型発電機の出力を増大
することができるようになる。 第８図Ａはこのような補償コイル２４によつ
て、界磁コイル２２に生ずる電圧に伴う脈動を防
止して得られる界磁電流の変化を示しており、第
８図Ｂに示す磁束の変化と対応させて示したもの
である。なおこれらの波形はともにシンクロスコ
ープによつて観測されたものである。この結果か
らも明らかなように、補償コイル２４を設けると
ともに、この補償コイル２４の発電出力をコンデ
ンサ２７によつて進相させ、さらに整流器２６に
よつて整流して界磁コイル２２に加えることによ
り、励磁電流の脈動を大幅に減少させることが可
能となり、これによつて誘導子型発電機の出力の
増加を図ることができるようになる。なお補償コ
イル２４による界磁コイル２２の誘起電圧による
脈動の補償は、第８図Ａに示すように界磁電流が
ほぼ平滑になるようにしてもよく、あるいはまた
磁束の変化と界磁電流の変化とが一致するような
脈動を発生するようにしてもよい。後者の場合に
は、第８図Ｂに示すように磁束が最大になる場合
に、これに一致して界磁電流が大きくなるように
補償を行なえばよい。 つぎに上記実施例の変形例を第９図につき説明
する。なおこの変形例において、第７図に示す上
記実施例と対応する部分には同一の符号を付すと
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。この変形例の特徴は、まず進相用コン
デンサ２７に代えて、容量が可変なバリキヤツプ
３４が用いられていることである。第２に整流器
２６はバツテリイ１０と直列に接続されている。
従つてここでは補償コイル２４の発電出力がまず
バリキヤツプ３４によつて進相され、ついで整流
器２６によつて整流され、バツテリ１０による励
磁電流に重畳されて界磁コイル２２に供給される
ことになる。そして上記バリキヤツプ３４の容量
は、回転検出センサ３５の検出に基いて、コント
ローラ３６によつて調整されるようになつてお
り、この発電機の回転数の広い範囲内において効
果的に界磁コイル２２の誘起電力による脈動を防
止することができるようになる。 つぎにさらに別の変形例を第１０図につき説明
する。なおこの変形例においても、上記第７図に
示す実施例と対応する部分には同一の符号を付す
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。この変形例の特徴は、補償コイルが
電機子コイル２３と兼用されていることである。
すなわちこの電機子コイル２３の出力端は、進相
用コンデンサ２７を介して整流器２６の入力端子
に接続されるとともに、この整流器２６の出力端
が界磁コイル２２に接続されるようになつてい
る。従つてこの場合には、電機子コイル２３によ
つて得られる発電出力の一部をンデンサ２７を用
いて進相させ、さらに整流器２６によつて整流し
て界磁コイル２２に加えるとにより、界磁コイル
２２の誘起電力による脈動を防止することが可能
となり、れによつて誘導子型発電機の出力の向上
を図ることができるようになる。

【考案の効果】

以上のように本考案は、固定子に補償コイルを
設けるとともに、この補償コイルの出力を進相さ
せるコンデンサおよび補償コイルの出力を整流す
る整流器を介して補助コイルを界磁コイルと接続
し、補償コイルの出力が進相されかつ整流されて
界磁コイルに流れる界磁電流に重畳されるように
し、界磁コイルに生ずる誘起電圧による脈動を補
償コイルの出力によつて補償するようにしたもの
である。 従つてのような構成によれば、界磁電流の脈動
を少なくするか、電機子コイルと鎖交する磁束の
変化と界磁電流の変化とがほぼ一致するような脈
動を発生させることが可能になり、これによつて
有効磁束を増加させるとともに、漏洩磁束を減少
させ、この誘導子型発電機の出力を増大させるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の誘導子型発電機の界磁電流およ
び磁束の変化を示すグラフ、第２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３図はこのエンジン
に設けられているリターダを示す外観斜視図、第
４図は同リターダの要部縦断面図、第５図は同展
開正面図、第６図はフライホイールが回転した状
態における第５図と同様の展開正面図、第７図は
この発電機の接続を示す回路図、第８図はこの発
電機の励磁電流と磁束の変化を示すグラフ、第９
図は変形例に係る発電機の接続を示す回路図、第
１０図は別の変形例に係る発電機の接続を示す回
路図である。 なお図面に用いた符号において、３……フフラ
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、２
２……界磁コイル、２３……電機子コイル、２４
……補償コイル、２６……整流器、２７……進相
用コンデンサ、３４……バリキヤツプである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 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、
   回転子の回転に伴う誘導子磁極の位置の変化に
   よつて、前記界磁コイルで発生されかつ前記電
   機子コイルと鎖交する磁束が変化するようにし
   た誘導子型発電機において、 前記固定子に補償コイルを設けるとともに、
   この補償コイルの出力を進相させるコンデンサ
   および前記補償コイルの出力を整流する整流器
   を介して前記補償コイルを前記界磁コイルと接
   続し、 前記補償コイルの出力が進相されかつ整流さ
   れて前記界磁コイルに流れる界磁電流に重畳さ
   れるようにし、前記界磁コイルに生ずる誘起電
   圧による脈動を前記補償コイルの出力によつて
   補償するようにしたことを特徴とする誘導子型
   発電機。 ２ 前記補償コイルが電機子コイルと兼用され、
   該電機子コイルの出力端が前記進相用コンデン
   サを介して前記整流器の入力側に接続されると
   ともに、該整流器の出力側が界磁コイルに接続
   されていることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項に記載の誘導子型発電機。 ３ この誘導子型発電機の回転数を検出する回転
   検出手段を設けるとともに、前記コンデンサの
   容量を可変とし、 前記コンデンサの容量が回転数に応じて調整
   されるようにしたことを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項または第２項に記載の誘導
   子型発電機。