JPH0537657Y2 - - 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、とくに電機子コイルを２つのコイル群
に分けるとともに、これらのコイル群に交互に界
磁電流を切換えて供給するようにした界磁切換え
方式の誘導子型発電機であつて、漏洩磁束をなく
して電機子コイルと鎖交する有効磁束を増加させ
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。

さらにこのような誘導子型発電機において、誘
導子磁極の1/2のピツチでポールコアを固定子側
に設けるとともに、これらのポールコアにそれぞ
れ界磁コイルを巻装し、しかもこれらのポールコ
アの磁束の向きが２つおきに反転するように界磁
コイルに電流を流し、さらに互に異なる向きに磁
化される隣接する一対のポールコアに共通の電機
子コイルを巻装するようにすると、誘導子磁極が
ポールコアのピツチに相当する角度だけ回転する
度に電機子コイルと鎖交する磁束の向きが完全に
反転するようになる。従つてこのような誘導子型
発電機は磁束の強さが周期的に増減するものに比
べれば!?かに高い発電出力を得ることが可能にな
る。

しかしこのような構成によれば、ポールコアが
誘導子磁極の1/2のピツチで設けられているため
に、誘導子磁極と対向する一対のポールコアの間
に、誘導子磁極とは対向しないポールコアが生ず
ることになり、しかもこのポールコアに巻装され
た界磁コイルには励磁電流が流れているために、
このポールコアによつて漏洩磁束が発生する。こ
の漏洩磁束は電機子コイルと鎖交することがな
く、このために発電を行なうこともない。従つて
このような構成に係る発電機によれば、上記漏洩
磁束を生ずるポールコアに巻装された界磁電流は
無駄に消費されることになり、発電機の効率を損
うことにもなる。

そこで本願出願人は、例えば実願昭58−63572
号において、上記の無駄に消費される界磁電流を
なくし、発電機の効率を高め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１０図
に示すように、固定子ヨーク５０に形成されたポ
ールコア５１に、電機子コイル５２とともに、第
１群の界磁コイル５３と第２群の界磁コイル５４
とを交互に巻装するようにしたものである。そし
て誘導子磁極５５と対向しないポールコア５１に
巻装されている界磁コイル５３，５４の界磁電流
を断つようにしたものである。すなわち例えば誘
導子磁極５５が第１０図において実線の位置にあ
る場合には、Ａ端子と接続された第１群の界磁コ
イル５３の界磁電流を断つとともに、Ｂ端子と接
続された第２群の界磁コイル５４に界磁電流を流
すようにしている。これに対して誘導子磁極５５
が鎖線で示す位置へ来た場合には、逆にＡ端子を
通して第１群のコイル５３に電流を流すととも
に、第２群のコイル５４の界磁電流を断つように
している。

従つてこのような構成によれば、誘導子磁極５
５と対向しないポールコア５１に巻装された界磁
コイルの励磁による漏洩磁束の発生を防止するこ
とが可能となる。ところが従来のこのような誘導
子型発電機によれば、隣接するポールコアに巻装
された界磁コイルの影響を受けて、つぎの界磁コ
イルの電流の流れ易さが変化することになる。こ
れはつぎのような現象によるものである。

すなわち例えば誘導子磁極５５が第１１図に示
す位置にある場合には、第２群の界磁コイル５４
が遮断される直前の状態にあり、このコイル５４
に流れる界磁電流によつて第１１図において点線
で示すような漏洩磁束５６が発生する。そしてこ
の磁束５６が通過する隣のポールコア５１はＳ極
に磁化されることになる。そしてつぎの瞬間に
は、第２群の界磁コイル５４を流れる電流が遮断
されるとともに、第１群の界磁コイル５３によつ
てこのコイル５３が巻装されたポールコア５１が
S₁極に磁化されるようになる。従つてこの場合に
は、漏洩磁束５６による磁化の極性と同一の極性
にこのポールコア５１が磁化されることになり、
第１群のコイル５３には容易に界磁電流が流れる
ことになる。

これに対して誘導子磁極５５が第１２図に示す
位置にある場合には、第１群の界磁コイル５３に
よつてポールコア５１がS₁極に磁化されており、
このコイル５３による漏洩磁束５６によつて、つ
ぎのポールコア５１はＮ極に磁化されている。そ
してつぎの瞬間には、第１群のコイル５３の界磁
電流が遮断されるとともに、第２群の界磁コイル
５４に界磁電流が供給される。しかしこのときに
は、第２の界磁コイル５４は、漏洩磁束５６によ
る残留磁気を打消すとともに、この漏洩磁束５６
によるポールコア５１の磁化の極性とは反対の極
性、すなわちS₂の極にこのポールコア５１を磁化
しなければならず、従つてこの第２群のコイル５
４には、漏洩磁束５６の残留磁気によつてその電
流が非常に流れ難くなる。

従つて第１群のコイル５３と第２群のコイル５
４とに同一の電圧が加わつている場合には、第１
群の界磁コイル５３に比較的多くの電流が流れて
も、第２群の界磁コイル５４にはあまり電流が流
れなくなり、これによつて界磁の切換えが有効に
行なわれなくなるという欠点を生ずる。

〓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、漏洩磁束をなくして電機子コイルと
鎖交する有効磁束を増加させるために、界磁コイ
ルを２つの群のコイルに分けるとともに、これら
を交互に駆動するようにした誘導子型発電機にお
いて、上記２つの群の界磁コイルの界磁の切換え
が有効に行なわ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、回転子側に所定のピツチで誘導子磁
極を設けるとともに、固定子側に前記誘導子磁極
のほぼ1/2のピツチでポールコアを設け、該ポー
ルコアに界磁コイルと電機子コイルとを巻装し、
しかも前記ポールコアの磁束の向きが２つおきに
反転するように前記界磁コイルを励磁する駆動回
路にスイツチング手段を設け、前記界磁コイルが
巻装されている固定子の磁極が前記誘導子磁極と
対向しないときに前記スイツチング手段によつて
この界磁コイルの励磁電流を断つようにした発電
機において、固定子側のポールコアの磁極のピツ
チを異なるようにし、同極に磁化されるポールコ
アの磁極間のピツチを大きくするとともに、異極
に磁化されるポールコアの磁極間のピツチを小さ
くすることによつて、前記スイツチング手段によ
つて界磁の切換えが行なわれる直前に隣接するポ
ールコアに巻装されている界磁コイルの漏洩磁束
による磁化の極性と同一の極性に磁化されるポー
ルコアの磁極を前記隣接するポールコアの磁極と
近接させ、これに対して前記スイツチング手段に
よつて界磁の切換えが行なわれる直前に隣接する
ポールコアに巻装されている界磁コイルの漏洩磁
束による磁化の極性と反対の極性に磁化されるポ
ールコアの磁極を前記隣接するポールコアの磁極
と離間させ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、このように固定
子側の磁極のピツチを変更することにより、総て
の界磁コイルにほぼ同じように界磁電流が流れる
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が設けられており、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
図および第４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。なおポールコア１
４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、リングギヤ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２２，２３と電機子コイル２４とが巻装
されている。電機子コイル２４は互に隣接する一
対のポールコア１４に跨つて共通に巻装されてお
り、これに対して界磁コイル２２，２３はそれぞ
れのポールコア１４に別々に巻装されている。そ
して第１群のコイル２２と第２群のコイル２３と
がポールコア１４に交互に巻装されるようになつ
ている。なおこれらのコイル２２，２３の巻き方
向は第１群のコイル２２および第２群のコイル２
３についてそれぞれ交互に逆になつており、これ
に応じてポールコア１４の磁化の方向も反転され
るようになつている（第７図および第８図参照）。
そして上記電機子コイル２４は第１群のコイル２
２が巻装されたポールコア１４と第２群のコイル
２３が巻装されたポールコア１４とに跨つて巻装
されるようになつている。なお界磁コイル２２，
２３の巻き方向を交互に逆にする代りに、第９図
に示すように、界磁コイル２２，２３のそれぞれ
について接続を交互に逆にして巻き方向を同一に
してもよい。すなわち互いに直列に接続される第
１群の界磁コイル２２を接続する場合に、第１の
コイルの巻き終りの部分を第２のコイルの巻き終
りの部分と接続し、第２のコイルの巻き始めの部
分を第３のコイルの巻き始めの部分と接続するこ
とによつて、巻き方向を交互に逆にしたのと同じ
作用になる。第２群の界磁コイル２３についても
同様である。

さらにこの誘導子型発電機においては、とくに
第４図、第５図および第９図に示すように、互に
隣接するポールコア１４間のピツチを交互に大き
くしたり小さくしたりしている。すなわちポール
コア１４の下端側の側部には突片３９が形成され
ており、この突片３９によつて、同極に磁化され
る磁極間のピツチを大きくするとともに、異極に
磁化される磁極間のピツチを小さくしている。そ
してこのような構成によつて、第２群のコイル２
３から第１群のコイル２２へ界磁の切換えが行な
われる直前に隣接するポールコア１４に巻装され
ている第２群のコイル２３の漏洩磁束による磁化
の極性と同一の極性に磁化されるポールコア１４
を、上記隣接するポールコアと近接させ、これに
対して第１群のコイル２２から第２群のコイル２
３に切換えが行なわれる直前に隣接するポールコ
ア１４に巻装されている第１群の界磁コイル２２
による漏洩磁束による磁化の極性と反対の極性に
磁化されるポールコア１４を、上記隣接するポー
ルコア１４と離間させるようにしている。すなわ
ち、異極間のポールコア１４の磁極のピツチを同
極間のポールコア１４の磁極のピツチよりも小さ
くするようしている。

つぎに上記界磁コイル２２，２３の駆動回路に
ついて第６図〜第８図につき説明する。第１群の
界磁コイル２２は第６図に示すように、バツテリ
１０とスイツチングトランジスタ２５のコレクタ
との間に接続されており、しかもこれらのコイル
２２は第７図に示すように互に直列に接続されて
いる。これに対して第２群の界磁コイル２３はバ
ツテリ１０と第２のスイツチングトランジスタ２
６のコレクタとの間に接続されている。そして第
２群のコイル２３も第８図に示すように互に直列
に接続されている。

上記２つのトランジスタ２５，２６のベースは
それぞれ増幅用のトランジスタ２７，２８のエミ
ツタに接続されている。トランジスタ２７のベー
スは、増幅器２９の出力端子と抵抗３０を介して
接続されるようになつている。これに対してトラ
ンジスタ２８のベースは位相反転器３１の出力端
子と接続されるようになつている。位相反転器３
１は上記抵抗３０と接続されるようになつてお
り、増幅器２９の出力が供給されるようになつて
いる。なお位相反転器３１は演算増幅器から構成
されており、抵抗３２とツエナダイオード３３と
の接続点に生ずる定電圧によつて駆動されてい
る。そして上記増幅器２９はフライホイール３の
回転位置を検出する位置検出センサ３４の出力端
子と接続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１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
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または２３に電流
が流れてコイル２２または２３が励磁される。

励磁される界磁コイル２２，２３の選択は回転
位置検出センサ３４の検出に基づいて第６図に示
す回路によつて行なわれる。センサ３４はフライ
ホイール３の回転位置を検出するようになつてお
り、正弦波を増幅器２９に供給する。増幅器２９
はセンサ３４の出力を増幅するとともに、波形整
形して方形波に変換し、トランジスタ２７のベー
スに供給ばかりでなく、位相反転器３１を介して
トランジスタ２８のベースに供給するようになつ
ている。従つて増幅器２９の出力が高レベルのと
きにはトランジスタ２７およびトランジスタ２５
が導通して第１群のコイル２２に電流が流れる。
これに対して増幅器２９の出力が低レベルのとき
にはトランジスタ２８，２６が導通して第２群の
コイル２３に電流が流れる。

第４図はフライホイール３がある回転位置にあ
り、これによつて第１群のコイル２２を巻装した
ポールコア１４が誘導子磁極８と対向する位置に
あり、しかも第１群のコイル２２が励磁され、第
２群のコイル２３が励磁されない状態を示してい
る。従つてこの場合には第１群のコイル２２を巻
装したポールコア１４が磁化され、第４図におい
て点線で示すような磁気回路３５を磁束が通るこ
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５図に示すようになり、しかもこのときに
はセンサ３４の検出に基づいて第１群のコイル２
２の電流が断たれ、第２群のコイル２３が励磁さ
れることになる。従つてこのときには第５図にお
いて点線で示す磁気回路３６を磁束が通ることに
なる。

そして第４図に示す磁気回路３５を通る磁束と
第５図に示す磁気回路３６を通る磁束とはその方
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２４と鎖交す
る。従つて電機子コイル２４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的エネルギに変
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１２内の抵抗に
よつて消費されるようになつており、この中を還
流する冷却水によつて抵抗は放熱されるようにな
つている。

さらにこのリターダを構成する誘導子型発電機
は、第６図に示す回路によつて第１群の界磁コイ
ル２２と第２群の界磁コイル２３とが交互に励磁
されるようになつており、誘導子磁極８と対向し
ないポールコア１４に巻装された界磁コイルには
電流が流れないようになつている。すなわち例え
ば第４図に示す状態においては第２群の界磁コイ
ル２３には電流が流れず、また第５図に示す状態
においては第１群の界磁コイル２２に電流が流れ
ないようになつている。従つて誘導子磁極８と対
向しないポールコア１４に巻装された界磁コイル
に電流が流れてこれらのコイルが励磁された場合
に生ずるであろう漏洩磁束３７，３８の発生を防
止できる。

すなわち例えば第４図に示す状態において第２
群のコイル２３に励磁電流が流れると、同図にお
いて鎖線で示すような漏洩磁束３７が生ずること
になり、また第５図に示す状態において第１群の
コイル２２が励磁された場合には同図において鎖
線で示す漏洩磁束３８が生ずることになる。しか
しこれらの場合にはそれぞれ第２群のコイル２３
および第１群のコイル２２がともに励磁されない
ために、これらの漏洩磁束３７，３８の発生を防
止できる。これらの磁束３７，３８は電機子コイ
ル２４と鎖交することがないために、発電に寄与
することがなく、また制動トルクを発生させるも
のでもない。そしてこの発電機においては、漏洩
磁束３７，３８の発生を防止するようにしている
ために、小型軽量で高出力の発電機を得ることが
でき、また高い制動トルクを発揮させることが可
能になる。

さらにこの誘導子型発電機によれば、上述の如
くポールコア１４には交互に向きが逆になるよう
に突片３９が形成されており、これによつて異極
間のポールコア１４の磁極のピツチと同極間のポ
ールコア１４の磁極のピツチとが互に異なつてお
り、異極間のポールコア１４のピツチを小さくし
ている。従つて例えば第２群のコイル２３から第
１のコイル２２への界磁の切換えが行なわれる直
前において、第２の界磁コイル２３による残留磁
束による異極への磁化を積極的に利用し、第１群
のコイル２２が巻装されたポールコア１４を上記
漏洩磁束による磁化の極性と同一の極性に容易に
磁化するようにしている。さらに第１群のコイル
２２から第２群のコイル２３に界磁の切換えを行
なう場合には、２つのポールコア１４の磁極のピ
ツチを大きくしているために、第１群のコイル２
２よる漏洩磁束によつて、第２群のコイル２３が
巻装されたポールコア１４の逆方向の磁化を弱め
るようにしている。従つて界磁の切換えが行なわ
れた後における第２群のコイル２３に界磁電流が
流れ易くなり、第１群のコイル２２の漏洩磁束に
よる磁化の影響を少なくすることが可能になる。
従つてこのことから円滑に界磁の切換えを行なう
ことが可能となり、有効な界磁切換え方式の誘導
子型発電機が得られることになる。

以上本考案を図示の一実施例につき述べたが、
本考案は上記実施例によつて限定されることな
く、本考案の技術的思想に基づいて各種の変更が
可能である。例えば上記実施例は、本考案をリタ
ーダに応用した誘導子型発電機に関するものであ
るが、本考案は高周波発電機等の他の目的に供さ
れる誘導子型発電機にも適用可能である。また上
記実施例においては、ポールコア１４の磁極のピ
ツチを変更するために、このポールコア１４の下
端の一側部に突片３９を形成するようにしている
が、突片３９を形成する代りに、ポールコア１４
の取付け位置を変更するようにしてもよい。この
場合には、固定子ヨーク１５に対するポールコア
１４の取付けのピツチが交互に狭くなつたり広く
なつたりするようになり、同極に磁化されるポー
ルコア１４間のピツチが異極に磁化されるポール
コア１４間のピツチよりも大きくなる。なおこの
ときの回転子側の誘導子磁極８のピツチは一定で
あつて、同極に磁化されるポールコア１４間のピ
ツチと異極に磁化されるポールコア１４間のピツ
チの和となる。

以上のように本考案は、同極に磁化されるポー
ルコアの磁極間のピツチを大きくするとともに、
異極に磁化されるポールコアの磁極間のピツチを
小さくし、スイツチング手段によつて界磁の切換
えが行なわれる直前に隣接するポールコアに巻装
されている界磁コイルの漏洩磁束による磁化の極
性と同一の極性に磁化されるポールコアを上記隣
接するポールコアと近接させ、これに対してスイ
ツチング手段によつて界磁の切換えが行なわれる
直前に隣接するポールコアに巻装されている界磁
コイルの漏洩磁束による磁化の極性と反対の極性
に磁化されるポールコアを上記隣接するポールコ
アと離間させるようにしたものである。従つてこ
のような構成によれば、総ての界磁コイルへの電
流を流れ易くすることが可能となり、有効な界磁
の切換えが行なわれ得るようにした誘導子型発電
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図はこのリターダを構成する誘導
子型発電機の要部拡大縦断面図、第４図は同展開
正面図、第５図はフライホイールが回転した状態
における第４図と同様の正面図、第６図はこの発
電機の界磁コイルの駆動のための回路図、第７図
は第１群の界磁コイルの接続を示す回路図、第８
図は第２群の界磁コイルの接続を示す回路図、第
９図は上記の界磁コイルの接続を模式的に示した
誘導子型発電機の要部展開正面図、第１０図は従
来の誘導子型発電機の第９図と同様の要部展開正
面図、第１１図および第１２図は従来の誘導子型
発電機の動作を示す要部正面図である。 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……ポーコ
ア、１５……固定子ヨーク、２２……界磁コイル
（第１群のコイル）、２３……界磁コイル（第２群
のコイル）、２４……電機子コイル、２５，２６
……スイツチングトランジスタ、３４……位置検
出センサ、３９……突片である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 回転子側に所定のピツチで誘導子磁極を設ける
   とともに、固定子側に前記誘導子磁極のほぼ1/2
   のピツチでポールコアを設け、該ポールコアに界
   磁コイルと電機子コイルとを巻装し、しかも前記
   ポールコアの磁束の向きが２つおきに反転するよ
   うに前記界磁コイルを励磁する駆動回路にスイツ
   チング手段を設け、前記界磁コイルが巻装されて
   いる固定子側のポールコアの磁極が前記誘導子磁
   極と対向しないときに前記スイツチング手段によ
   つてこの界磁コイルの励磁電流を断つようにした
   発電機において、 固定子側のポールコアの磁極のピツチを異なる
   ようにし、同極に磁化されるポールコアの磁極間
   のピツチを大きくするとともに、異極に磁化され
   るポールコアの磁極間のピツチを小さくするよう
   にしたことを特徴とする誘導子型発電機。