JPH062459Y2 - 誘導子発電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の技術分野） 本考案は、誘導子発電機、特にエンジン等によって駆動
される誘導子発電機を用いて熔接等を行う際に、電機子
巻線に流れる負荷電流によって起電圧に影響を受けるこ
とが少ない位置に励磁巻線を設け、該励磁巻線に発生し
た交流電圧を整流して界磁巻線に印加することによりい
わば他励発電機に近い特性を与えて熔接等に適した垂下
特性を得る誘導子発電機に関するものである。

（技術の背景と問題点） 従来、エンジンによって駆動される誘導子発電機からの
交流出力を整流して熔接を行う場合に、短絡時および熔
接時に適切な垂下特性を持った電流が流れるように他の
直流電源から界磁を行う、いわゆる他励を行う場合が多
い。

しかし、ある種の誘導子発電機では、自励型に構成され
て電機子巻線を巻回したスロットに重畳して励磁用の直
流電源を得るための励磁巻線を設け、該励磁巻線によっ
て生じた交流出力を整流して界磁巻線に流すことが行わ
れている。これは、前記他励の場合に比べて別個の独立
した電源を必要としないからである。

しかし、該自励型の場合、熔接等を行う際に短絡が生じ
た際に、電機子巻線に流れる短絡電流の影響を受け、前
記励磁巻線に発生する交流電圧が低下して界磁磁束が減
少し、電機子巻線に流れる電流がますます減少し、いわ
ゆる熔接に適しない巻込み特性になってしまうという問
題点があった。

また、エンジンによって駆動される誘導子発電機では、
その性質上無負荷時には一般にエンジンの回転数を低下
させるアイドリング状態にして燃料の節約を図ってい
る。このため、アイドリング状態では誘導子発電機の出
力電圧が低くなり熔接を即時に開始し難く、一旦定格回
転速度に上昇させてから熔接等を開始しなければならな
いという煩雑さがあった。

（考案の目的と構成） 本考案の目的は、前記問題点を解決することにあり、電
機子巻線に流れる負荷電流によって起電圧に影響を受け
ることが少ない位置に励磁巻線を設けることにより、簡
単な構成により熔接等行うために適した垂下特性を得る
ことにある。そのため、本考案の誘導子発電機は、回転
軸に同軸に固定されると共に外周面に複数の磁極が形成
される誘導子と、 該誘導子の磁極に対面して設けた円筒状の電機子鉄心
と、 該電機子鉄心に４個の組に分散して巻回される３相電機
子巻線と、 前記電機子鉄心に４個に分散して巻回される励磁巻線
と、 前記電機子鉄心に４個に分散されて巻回されて、前記３
相電機子巻線と前記励磁巻線とに対して交差する磁束を
発生せしめる４個の界磁巻線と をそなえた誘導子発電機において、 前記電機子鉄心上に形成されて、前記４個の各界磁巻線
を互いに９０°の角位置をへだてて配置する界磁スロッ
トと、 前記電機子鉄心上に形成されて、前記夫々１つの界磁ス
ロットの角位置範囲内にまとめられて配置されて、前記
１つの組の３相電機子巻線を巻回する電機子スロット群
と、 前記電機子鉄心上に形成されて、前記夫々１つの界磁ス
ロットの角位置範囲内であって、前記３相電機子巻線を
巻回すべくまとめられた電機子スロット群の位置とは角
位置をへだてた位置に配置されて、前記１つの励磁巻線
を巻回する励磁スロットと をそなえると共に、 前記誘導子は７個の磁極をそなえ、かつ当該各磁極は前
記電機子スロット群に巻回された電機子巻線によって励
磁される電機子磁極の３個分に対向する幅を持ち、 かつ前記各相の電機子巻線は前記電機子スロット群中の
電機子スロットの２個分を空けた３個目の電機子スロッ
ト位置に巻回するように巻回され、 前記界磁巻線によって発生された磁束と前記誘導子の回
転とによって、前記励磁巻線に誘起された交流電圧を整
流して、前記界磁巻線に供給するようにした ことを特徴としている。

（考案の実施例） 以下図面に基づいて本考案を詳細に説明する。

第１図は従来の誘導子発電機を説明する説明図、第２図
は本考案の１実施例誘導子発電機を説明する説明図、第
３図は本考案の１実施例断面図、第４図は本考案の誘導
子発電機をエンジン・ウエルダに用いた１実施例構成を
示す。

図中、１は誘導子、２は電機子鉄心、３は界磁巻線、
４，５，６は励磁巻線、７は誘導子発電機、８はエンジ
ン、９はバッテリ、１０は電流検出器、１１は遅延回路
を表す。

第１図（Ａ）には従来の３相誘導子発電機の誘導子、電
機子巻線、励磁巻線および界磁巻線の概要を示してあ
る。

図中１は誘導子であって、エンジン等によって矢印方向
に回転移動するものであり、磁性体である鉄等によって
構成されている。

図中２は電機子鉄心であって、本例では３相（Ｕ，Ｖお
よびＷ相）電機子巻線ｕ，ｖおよびｗを巻回するスロッ
トおよび直流界磁を与える界磁巻線３を巻回するスロッ
ト等が設けられているものである。３相のうちの１つの
電機子巻線例えば電機子巻線ｗは電機子スロットの２個
分を空けた３個目の電機子スロット位置に巻回するよう
に巻回されている。一方誘導子の磁極は上記電機子巻線
ｗの幅に正対向する幅をもっている。また３相電機子巻
線、例えば電機子巻線ｗを巻回するスロットに重畳して
自励用の励磁巻線４が設けてある。

このように構成された誘導子発電機においては、界磁巻
線３を附勢することによって発生された磁束が電機子鉄
心２の磁極と誘導子１とを環流するが、誘導子１がエン
ジン等によって矢印方向に駆動されると、電機子鉄心２
の磁極と誘導子１に設けられた磁極との間の磁気抵抗が
変化して、３相電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに夫々３相交
流電圧の形の位相のずれた電圧が発生される。この際、
電機子巻線ｗと同一スロットに巻回された励磁巻線４に
も同様に交流電圧が発生され、該電圧を整流して前記界
磁巻線３に供給するいわゆる自励型の構成となってい
る。

このため、例えば前記３相電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに
発生した３相交流電圧を整流して熔接する際に、短絡を
生じた場合には電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに短絡電流が
流れ、電機子反作用により磁束が減少し、電機子巻線ｗ
と同一スロットに巻回されている励磁巻線４に発生する
交流電圧が低下して界磁巻線３に供給する電流が減少し
てしまい、第１図（Ｂ）図示特性のように短絡時の電流
が減少してしまうという問題点があった。

そこで、本考案では、電機子巻線が巻回されたスロット
に励磁巻線を巻回することなく、誘導子の極ピッチを適
当に取ることによって短絡電流が電機子巻線ｕ，ｖおよ
びｗに流れても電機子反作用の影響を受けることが少な
い位置に新たに独自のスロットを設けて自励用の巻線を
巻回することとしている。また、必要に応じて前記独自
のスロットに第１の励磁巻線を巻回すると共に更に別の
スロットに第２の励磁巻線を巻回し、該第１，第２の励
磁巻線に生じた電圧を用いて、アイドリング時の出力電
圧を上昇させるために使用することにより、アイドリン
グ状態から即時に熔接等を開始出来るようにしている。
以下説明する。

第２図（Ａ）において、図中１ないし３は第１図図示の
ものと同一あるいは等効のものであるので説明を省略す
る。即ち、電機子巻線の巻回の態様や誘導子の磁極の幅
については、第１図図示のものと対応している。

図中５は自励用の第１の励磁巻線であって、本考案に係
るものである。該励磁巻線５は電機子巻線を巻回するス
ロットとは別に独自に設けたスロットに巻回する。即
ち、誘導子の磁極が例えば電機子巻線ｗに正対向してい
るとき、励磁巻線５に対しては、誘導子の磁極間の凹所
が対向するような配置にされている。従って、たとえ電
機子巻線ｕ，ｖおよびｗに短絡電流が流れても、励磁巻
線５に生じる出力電圧は殆ど低下することはなく界磁巻
線３に所定の直流電流を供給することが出来る。このた
め、本考案の誘導子発電機の垂下特性は第２図（Ｂ）に
示すように短絡電流が流れる際に電圧に無関係にほぼ定
電流特性となり、熔接に適したものとなる。

また、エンジン・ウエルダとして本考案の誘導子発電機
を用いかつ無負荷時にエンジンをアイドリング状態にし
て燃料の節約を図るものにあっては、前記自励用の励磁
巻線５あるいは別に設けた第２の励磁巻線６に生じた電
圧を整流してアイドリング状態の時のみ前記第１の励磁
巻線５と第２の励磁巻線６とで重畳して前記界磁巻線３
に電流を供給して出力電圧を所定電圧、例えば熔接開始
するに適した電圧である約４５ボルトに上昇させてアイ
ドリング状態から即時に熔接可能とするようにする。

第３図は本考案の１実施例断面図を示し、自励用の励磁
巻線をおさめる専用のスロットを設けた３相１２極の誘
導子発電機の場合が示されている。

図中１ないし３，５，６，ｕ，ｖおよびｗは第２図図示
のものに対応している。

誘導子１の凸部が右方向に回転するに伴い、３相電機子
巻線ｕ，ｖ，ｗと鎖交する磁束および励磁巻線５，６と
鎖交する磁束が変化して夫々交流電圧を発生する。即
ち、界磁巻線３に直流電流を流すことにより電機子鉄心
２と誘導子１との間に界磁巻線３の巻数および電流の積
に相当する起磁力がかかり、該起磁力を例えば励磁巻線
５の巻回された磁極部の磁気抵抗で除算した値が前記鎖
交磁束となる。従って、例えば励磁巻線５に発生する電
圧は、誘導子１が回転移動した際に電機子鉄心２と誘導
子１との間で磁気抵抗が変化した前記交流電圧として発
生される。該励磁巻線５に生じた交流の出力電圧は整流
されて前記界磁巻線３に自励の形で供給される。

第１の励磁巻線５は電機子巻線ｕ，ｖあるいはｗから離
れた位置に設けられた別のスロットに巻回されているた
め、たとえ電機子巻線ｕ，ｖあるいはｗに熔接時の短絡
電流が流れたとしても電機子反作用による鎖交磁束が減
少する影響を殆ど受けることがなく所定の出力電圧を発
生している。即ち、今例えば第３図図示の如く誘導子１
の１つの磁極（第３図において符号１が記されている磁
極とみなす）が電機子巻線（第３図において符号ｕ，
ｖ，ｗが記されている巻線とみなす）に対向している際
に、第３図図示符号１が記されている上記磁極の右隣の
磁極が励磁巻線５の位置に略対峙する形となるが、更に
その右隣の磁極が第３図図示の最右辺に図示されている
電機子巻線に対峙する状態となっており、励磁巻線５と
対峙する磁極上では、上述の電機子反作用による磁束は
左右が３分によって互いに打ち消されるものとなる。し
たがって、電機子反作用による鎖交磁束が減少する影響
は殆ど受けることがない。このため、第１図を用いて説
明した従来の自励の場合に生じていた非所望の垂下特性
でなく、熔接等に適したいわば他励の場合と同様な第２
図（Ｂ）図示垂下特性を有するものが得られる。

また、第２の励磁巻線６はエンジンにより駆動される誘
導子発電機がアイドリング状態の時に熔接を即時開始す
る等のために設けられているものである。即ち、エンジ
ンがアイドリング状態であるという信号に基づいて励磁
巻線６に発生した交流電圧を整流した直流電圧を界磁巻
線３に印加するようにし、界磁巻線３に第１の励磁巻線
５からの直流電流を重畳して供給するようにする。即ち
アイドリング状態時に低下する形となる電機子巻線ｕ，
ｖおよびｗからの出力電圧を強制的に上昇させて熔接が
可能な電圧、例えば４５ボルトにしている。このため、
従来のようにアイドリング状態から定格速度にエンジン
の回転数を上昇させる時間、例えば３秒待ってから熔接
の点弧等が開始されるという不便がない。

第４図はエンジン・ウエルダに用いた１実施例構成を示
してある。

誘導子１がエンジン８によって駆動されることにより、
３相電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに３相交流電圧が発生す
る。図示の場合には、電機子鉄心２等に残留磁気がない
場合でも電圧が正しく立ち上がるようにバッテリ９から
ダイオードを介して界磁巻線３に電流が供給されてい
る。始動後は第１の励磁巻線５に発生した交流電圧を整
流した直流電圧がバッテリ電圧よりも高くなるのでバッ
テリ９から電流が供給されることはない。

３相電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに発生した３相交流電圧
は３相両波整流されて直流電圧に変換された後、図示熔
接棒および母材に供給される。該熔接棒に供給される電
流は電流変成器（ＣＴ）によって検出され、電流検出器
１０に入力される。該電流検出器１０は負荷電流が例え
ば流れていない場合に信号を送出して図示ソレノイドを
作動させてエンジン８をアイドリング状態にすると共
に、遅延回路１１を介して図示ソレノイドを作動させて
接点を閉状態にして第２の励磁巻線６から発生した交流
電圧を整流器に供給し、整流した直流電流を界磁巻線３
に重畳して供給する。

このようにすることにより、無負荷時、例えば熔接を行
っていない待機状態にある場合にエンジン８をアイドリ
ング状態にして燃料の節約を図ると共に、アイドリング
状態でも即時熔接可能な直流電圧例えば４５ボルトに発
電機出力電圧が保持されているため、エンジン８を一旦
定格速度に上昇させて熔接するに十分な電圧が発生する
まで待つ必要がない。

また、遅延回路１１はアイドリング移行時に誘導子１が
いまだ比較的高速回転している間に励磁巻線６からの電
流が界磁巻線３に重畳して供給されることによる界磁巻
線３に流れる過大電流を防止する役割を果たす。そし
て、該過大電流が突入することによる振動や過大に増大
する発電機出力電圧によって界磁巻線３あるいは電機子
巻線等が絶縁劣化等したり、発電機等が瞬間的に大きな
音を発生したりするのを防止するために設けられてい
る。即ち、電流検出器１０によって検出された信号に基
づき図示ソレノイドが作動して例えばエンジン８に供給
する燃料の量を少なくした場合、即ちアイドリング状態
にすべく動作を開始した場合に、エンジン８あるいは誘
導子１の慣性により少し時間が経なければ誘導子１は低
速にならないが、前記遅延回路１１は当該誘導子１が低
速になるに十分な時間、例えば２秒遅延させてから界磁
巻線３に重畳した電流が供給されるようにする。

（考案の効果） 以上説明した如く、本考案によれば、誘導子発電機の電
機子巻線に流れる負荷電流による電機子反作用の影響が
少ない位置に設けたスロットに励磁巻線を巻回し、該励
磁巻線に発生した交流電圧を整流して界磁巻線に流して
界磁を発生させているため、熔接に適した第２図（Ｂ）
図示等のような特性を持った垂下特性を得ることが出来
ると共に簡単な構成により所定の特性を得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の誘導子発電機を説明する説明図、第２図
は本考案の１実施例誘導子発電機を説明する説明図、第
３図は本考案の１実施例断面図、第４図は本考案の誘導
子発電機をエンジンウエルダに用いた１実施例構成を示
す。 図中、１は誘導子、２は電機子鉄心、３は界磁巻線、
４，５，６は励磁巻線、７は誘導子発電機、８はエンジ
ン、９はバッテリ、１０は電流検出器、１１は遅延回路
を表す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 森本 学 群馬県新田郡新田町大字早川字早川３番地 澤藤電機株式会社新田工場内 (56)参考文献 実開 昭55−4635（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に同軸に固定されると共に外周面に
   複数の磁極が形成される誘導子と、 該誘導子の磁極に対面して設けた円筒状の電機子鉄心
   と、 該電機子鉄心に４個の組に分散して巻回される３相電機
   子巻線と、 前記電機子鉄心に４個に分散して巻回される励磁巻線
   と、 前記電機子鉄心に４個に分散されて巻回されて、前記３
   相電機子巻線と前記励磁巻線とに対して交差する磁束を
   発生せしめる４個の界磁巻線と をそなえた誘導子発電機において、 前記電機子鉄心上に形成されて、前記４個の各界磁巻線
   を互いに９０°の角位置をへだてて配置する界磁スロッ
   トと、 前記電機子鉄心上に形成されて、前記夫々１つの界磁ス
   ロットの角位置範囲内にまとめられて配置されて、前記
   １つの組の３相電機子巻線を巻回する電機子スロット群
   と、 前記電機子鉄心上に形成されて、前記夫々１つの界磁ス
   ロットの角位置範囲内であって、前記３相電機子巻線を
   巻回すべくまとめられた電機子スロット群の位置とは角
   位置をへだてた位置に配置されて、前記１つの励磁巻線
   を巻回する励磁スロットと をそなえると共に、 前記誘導子は７個の磁極をそなえ、かつ当該各磁極は前
   記電機子スロット群に巻回された電機子巻線によって励
   磁される電機子磁極の３個分に対向する幅を持ち、 かつ前記各相の電機子巻線は前記電機子スロット群中の
   電機子スロットの２個分を空けた３個目の電機子スロッ
   ト位置に巻回するように巻回され、 前記界磁巻線によって発生された磁束と前記誘導子の回
   転とによって、前記励磁巻線に誘起された交流電圧を整
   流して、前記界磁巻線に供給するようにした ことを特徴とする誘導子発電機。