JPH07222416A - ブラシレス三相交流発電機 - Google Patents
ブラシレス三相交流発電機Info
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- JPH07222416A JPH07222416A JP2619094A JP2619094A JPH07222416A JP H07222416 A JPH07222416 A JP H07222416A JP 2619094 A JP2619094 A JP 2619094A JP 2619094 A JP2619094 A JP 2619094A JP H07222416 A JPH07222416 A JP H07222416A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブラシレス三相交流発電機の巻線の形態を簡
略にして固定子コアの大きさやスロットの形状を小型単
純化し、自動電圧調整機能を有する、安価で安定した出
力を供給できる効率のよい発電機と提供する。 【構成】 発電機１の固定子側２に三相４極の電機子巻
線４と該電機子巻線４より少ない巻数の補助巻線５を設
け、互いに逆相となるよう任意の二相を入れかえて直列
に接続するとともに電機子４の出力線間にコンデンサを
接続してあり、また回転子側３の４極の界磁コア８にダ
イオード９を接続した界磁巻線１０を設けてあり、Ｎ極
とＳ極とが交互に表われるようにしてある。
略にして固定子コアの大きさやスロットの形状を小型単
純化し、自動電圧調整機能を有する、安価で安定した出
力を供給できる効率のよい発電機と提供する。 【構成】 発電機１の固定子側２に三相４極の電機子巻
線４と該電機子巻線４より少ない巻数の補助巻線５を設
け、互いに逆相となるよう任意の二相を入れかえて直列
に接続するとともに電機子４の出力線間にコンデンサを
接続してあり、また回転子側３の４極の界磁コア８にダ
イオード９を接続した界磁巻線１０を設けてあり、Ｎ極
とＳ極とが交互に表われるようにしてある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自己励磁式同期発電機に
関し、スリップリング等を介した外部からの励磁電流を
必要とせず、また特別の励磁機や電圧調整装置を設ける
ことなく負荷の変化に対応可能としたブラシレス三相交
流発電機に関する。
関し、スリップリング等を介した外部からの励磁電流を
必要とせず、また特別の励磁機や電圧調整装置を設ける
ことなく負荷の変化に対応可能としたブラシレス三相交
流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に同期発電機の固定子に負荷として
コンデンサを接続した、無励磁同期発電機の容量負荷に
よる励磁発電がある。図４にこの例を示す。図４におい
て無励磁の回転子２０と、出力端子ａ，ｂ，ｃ間にスイ
ッチＳを介し、コンザンサ２１を接続した固定子２２と
によって同期発電機２３を構成した場合、たとえ回転子
２０が無励磁であっても、回転子２０を回転させると回
転子２０の残留磁気によってきわめて低い起電力が固定
子２２の電機子巻線２４に誘導される。この時の電機子
進み電流Ｉに対する端子電圧Ｖの関係は図５の直線Ａ´
のようになる。ただし、これは飽和を無視した場合であ
り、実際の発電機では磁路の飽和が起こるため、発電機
のＶ−Ｉ特性はＡで示す飽和曲線となる。
コンデンサを接続した、無励磁同期発電機の容量負荷に
よる励磁発電がある。図４にこの例を示す。図４におい
て無励磁の回転子２０と、出力端子ａ，ｂ，ｃ間にスイ
ッチＳを介し、コンザンサ２１を接続した固定子２２と
によって同期発電機２３を構成した場合、たとえ回転子
２０が無励磁であっても、回転子２０を回転させると回
転子２０の残留磁気によってきわめて低い起電力が固定
子２２の電機子巻線２４に誘導される。この時の電機子
進み電流Ｉに対する端子電圧Ｖの関係は図５の直線Ａ´
のようになる。ただし、これは飽和を無視した場合であ
り、実際の発電機では磁路の飽和が起こるため、発電機
のＶ−Ｉ特性はＡで示す飽和曲線となる。
【０００３】更にコンデンサ２１を負荷として接続した
場合の自励発電について説明する。負荷として接続した
コンデンサ２１の端子電圧Ｖとその充電電流Ｉとの間に
は、周波数をｆとすれば次の関係が明らかである。
場合の自励発電について説明する。負荷として接続した
コンデンサ２１の端子電圧Ｖとその充電電流Ｉとの間に
は、周波数をｆとすれば次の関係が明らかである。
【０００４】
【数１】Ｉ＝２πｆｃＶ この関係を図５に示すと直線Ｂの充電特性曲線となる。
自励発電では残留磁気による起電力でコンデンサ２１に
９０°の進み電流が流れ、これによって固定子２２の電
機子端子電圧Ｖが上昇し、更にそれに応じて充電電流が
増加するいうくり返しで飽和曲線Ａと充電特性曲線Ｂと
の交点Ｐで電圧と電流は安定して、発電を接続していく
ことになる。
自励発電では残留磁気による起電力でコンデンサ２１に
９０°の進み電流が流れ、これによって固定子２２の電
機子端子電圧Ｖが上昇し、更にそれに応じて充電電流が
増加するいうくり返しで飽和曲線Ａと充電特性曲線Ｂと
の交点Ｐで電圧と電流は安定して、発電を接続していく
ことになる。
【０００５】ここで発電機２３の出力端子ａ，ｂ，ｃに
負荷を接続すると電圧降下が発生する。この電圧降下は
負荷が大きく負荷力率が低いほど大きい。この電圧降下
は回転子２０の残留磁気による自励発電になっているた
めである。一般に同期発電機は直流機と同様に界磁磁束
を作るため回転子側に磁極をもっている。この磁極は小
型の同期発電機では永久磁石を使用することもあるが直
流励磁を行って磁極を形成する手段が一般的となってお
り、この直流励磁のために別の励磁機を必要としてる。
この励磁装置として様々あるが、いずれも装置が大型に
なることと、回転子に磁極を形成するためにブラシを介
して回転子に電流を流す構成を必要とし、保守が容易で
ない欠点を有するものであった。
負荷を接続すると電圧降下が発生する。この電圧降下は
負荷が大きく負荷力率が低いほど大きい。この電圧降下
は回転子２０の残留磁気による自励発電になっているた
めである。一般に同期発電機は直流機と同様に界磁磁束
を作るため回転子側に磁極をもっている。この磁極は小
型の同期発電機では永久磁石を使用することもあるが直
流励磁を行って磁極を形成する手段が一般的となってお
り、この直流励磁のために別の励磁機を必要としてる。
この励磁装置として様々あるが、いずれも装置が大型に
なることと、回転子に磁極を形成するためにブラシを介
して回転子に電流を流す構成を必要とし、保守が容易で
ない欠点を有するものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のブラシレス
三相発電機において、回転子に磁極を形成するための励
磁機は、固定子側の電機子巻線以外に直流励磁のための
補助巻線を設け、これに直流電源を接続して静止磁界を
作用させたものや、この補助巻線に整流素子を接続し回
転子と磁気的に結合させ、回転子の残留磁気等で補助巻
線に電圧を誘起させ、これを整流してその直流分で静止
磁界を作りそれを励磁として回転子に作用させる構成と
したものなどがある。
三相発電機において、回転子に磁極を形成するための励
磁機は、固定子側の電機子巻線以外に直流励磁のための
補助巻線を設け、これに直流電源を接続して静止磁界を
作用させたものや、この補助巻線に整流素子を接続し回
転子と磁気的に結合させ、回転子の残留磁気等で補助巻
線に電圧を誘起させ、これを整流してその直流分で静止
磁界を作りそれを励磁として回転子に作用させる構成と
したものなどがある。
【０００７】このような技術手段においては、固定子側
に設けてある電機子巻線と補助巻線とは互いに作用が異
なるため、磁気的に干渉しないよう異磁極にしておかな
くてはならない。また回転子側も同様に、固定子側の電
機子巻線と補助巻線とのそれぞれに対して磁気結合する
構成のものはそれぞれ異磁極の構成としている。このた
めブラシレスでしかも自励式となったものの、固定子側
・回転子側共に異磁極を形成する複数の巻線によって複
雑化するだけでなく、そのための各コアの大きさやスロ
ット形状によって発電機の効率面での低下をまねいてい
た。
に設けてある電機子巻線と補助巻線とは互いに作用が異
なるため、磁気的に干渉しないよう異磁極にしておかな
くてはならない。また回転子側も同様に、固定子側の電
機子巻線と補助巻線とのそれぞれに対して磁気結合する
構成のものはそれぞれ異磁極の構成としている。このた
めブラシレスでしかも自励式となったものの、固定子側
・回転子側共に異磁極を形成する複数の巻線によって複
雑化するだけでなく、そのための各コアの大きさやスロ
ット形状によって発電機の効率面での低下をまねいてい
た。
【０００８】更に負荷の変動にともなう出力電圧の制御
は、固定子側の直流励磁を制御することで行われる。一
般的には自動電圧調整機（ＡＶＲ）によって励磁電流を
調整する必要がある。負荷変動が小さな範囲に限られる
ものは、負荷電流の変動にともなう電機子反作用によっ
て出力電圧の変動を小さく抑えることができる。しかし
事実上の負荷変動に耐え得るものではなく、負荷電流の
力率によって電機子反作用が異なるので、力率および電
流の変化にかかわらず発電機の端子電圧を常に一定に保
つためには、やはり自動電圧調整機を用いて励磁電流を
調整する必要がある。
は、固定子側の直流励磁を制御することで行われる。一
般的には自動電圧調整機（ＡＶＲ）によって励磁電流を
調整する必要がある。負荷変動が小さな範囲に限られる
ものは、負荷電流の変動にともなう電機子反作用によっ
て出力電圧の変動を小さく抑えることができる。しかし
事実上の負荷変動に耐え得るものではなく、負荷電流の
力率によって電機子反作用が異なるので、力率および電
流の変化にかかわらず発電機の端子電圧を常に一定に保
つためには、やはり自動電圧調整機を用いて励磁電流を
調整する必要がある。
【０００９】以上のことから、本発明では固定子側と回
転子側と共に巻線の形態を簡略にしてコアやスロットの
形状を単純化し、このことにより発電機の効率を向上さ
せ、更に自動電圧調整機を付加する必要のない構成とし
て、安価に安定した出力を供給できる効率のよい発電機
の提供を技術的課題とするものである。
転子側と共に巻線の形態を簡略にしてコアやスロットの
形状を単純化し、このことにより発電機の効率を向上さ
せ、更に自動電圧調整機を付加する必要のない構成とし
て、安価に安定した出力を供給できる効率のよい発電機
の提供を技術的課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、固定子コアに三相の電機子巻線と該発電機
巻線より少ない巻数の三相の補助巻線を設けると共に互
いに逆相となるよう任意の二相を入れかえて直列に接続
し前記電機子巻線の三相の出力線間にコンデンサを接続
した固定子と、前記固定子コアと同心的に界磁コアを設
け該界磁コアに整流素子を接続した界磁導体を設けて前
記固定子と同数の磁極を生じるようにした回転子とから
構成したブラシレス三相交流発電機とした。
するために、固定子コアに三相の電機子巻線と該発電機
巻線より少ない巻数の三相の補助巻線を設けると共に互
いに逆相となるよう任意の二相を入れかえて直列に接続
し前記電機子巻線の三相の出力線間にコンデンサを接続
した固定子と、前記固定子コアと同心的に界磁コアを設
け該界磁コアに整流素子を接続した界磁導体を設けて前
記固定子と同数の磁極を生じるようにした回転子とから
構成したブラシレス三相交流発電機とした。
【００１１】また前記界磁コアを、固定子と同極数の突
極に形成すると共に該突極に整流素子を直列に接続した
界磁巻線を巻装してＮ極とＳ極が交互に生じるよう半波
整流回路に構成すること、あるいは前記界磁コアを、円
筒形に形成すると共に整流素子を接続した界磁巻線を巻
装し固定子と同数の磁極がＮ極とＳ極と交互に生じるよ
う半波整流回路に構成することも前記課題を解決するた
めの手段とした。
極に形成すると共に該突極に整流素子を直列に接続した
界磁巻線を巻装してＮ極とＳ極が交互に生じるよう半波
整流回路に構成すること、あるいは前記界磁コアを、円
筒形に形成すると共に整流素子を接続した界磁巻線を巻
装し固定子と同数の磁極がＮ極とＳ極と交互に生じるよ
う半波整流回路に構成することも前記課題を解決するた
めの手段とした。
【００１２】
【作用】本発明による作用を以下に説明する。本発明の
ブラシレス三相交流発電機の構成は、固定子コアに三相
の電機子巻線とこの電機子巻線より少ない巻数の三相の
補助巻線とを設けると共に互いに逆相となるよう任意の
二相を入れかえて直列に接続し、前記電機子巻線の三相
出力線間にコンデンサを接続した固定子と、前記固定子
コアと同心的に界磁コアを設け、該界磁コアに整流素子
を接続した界磁導体を設けて前記固定子と同数の磁極を
生じるようにした回転子とによる。
ブラシレス三相交流発電機の構成は、固定子コアに三相
の電機子巻線とこの電機子巻線より少ない巻数の三相の
補助巻線とを設けると共に互いに逆相となるよう任意の
二相を入れかえて直列に接続し、前記電機子巻線の三相
出力線間にコンデンサを接続した固定子と、前記固定子
コアと同心的に界磁コアを設け、該界磁コアに整流素子
を接続した界磁導体を設けて前記固定子と同数の磁極を
生じるようにした回転子とによる。
【００１３】このブラシレス三相交流発電機の前記界磁
コアを原動機で回転駆動すると次のような作用で電圧を
発生する。回転する界磁コアの残留磁気により固定子の
電機子巻線に三相の電圧を、また固定子の補助巻線にも
三相の電圧を発生する。このとき電機子巻線と補助巻線
とは三相のうち二相を入れかえて直列に接続し逆相にし
てあるので、入れかえない一相の端子電圧は電機子巻線
の電圧と補助巻線の電圧との合計値となるが、他の入れ
かえた二相のそれぞれの端子電圧は電機子巻線の電圧と
補助巻線の電圧とのベクトル和となり不平衡電圧になる
が、補助巻線の巻数を十分小さくつまり補助巻線により
発生する三相の電圧が十分小さい値となるようにしてお
けば、発電機の三相の端子電圧に実害はなく、三相の電
機子巻線による平衡電圧とすることができる。このよう
に発電機の端子電圧の相順は電機子巻線の電圧の相順に
よって定まる。
コアを原動機で回転駆動すると次のような作用で電圧を
発生する。回転する界磁コアの残留磁気により固定子の
電機子巻線に三相の電圧を、また固定子の補助巻線にも
三相の電圧を発生する。このとき電機子巻線と補助巻線
とは三相のうち二相を入れかえて直列に接続し逆相にし
てあるので、入れかえない一相の端子電圧は電機子巻線
の電圧と補助巻線の電圧との合計値となるが、他の入れ
かえた二相のそれぞれの端子電圧は電機子巻線の電圧と
補助巻線の電圧とのベクトル和となり不平衡電圧になる
が、補助巻線の巻数を十分小さくつまり補助巻線により
発生する三相の電圧が十分小さい値となるようにしてお
けば、発電機の三相の端子電圧に実害はなく、三相の電
機子巻線による平衡電圧とすることができる。このよう
に発電機の端子電圧の相順は電機子巻線の電圧の相順に
よって定まる。
【００１４】この電機子巻線の相順によって流れる電流
は、無負荷時には電機子巻線の三相出力線間に接続した
コンデンサを通じて流れている。この電流によって電機
子巻線には界磁コアと同じ回転方向である正相回転磁界
を作り、補助巻線においては逆相の回転磁界を作ってい
る。従って界磁コアの界磁巻線はこの逆相の回転磁界に
よって電圧を誘起し整流素子を通して整流電流が流れそ
の直流分によってＮ，Ｓが交互になる電機子巻線と同数
の磁極を作っている。この磁極は電機子巻線に電圧を誘
起するものである。
は、無負荷時には電機子巻線の三相出力線間に接続した
コンデンサを通じて流れている。この電流によって電機
子巻線には界磁コアと同じ回転方向である正相回転磁界
を作り、補助巻線においては逆相の回転磁界を作ってい
る。従って界磁コアの界磁巻線はこの逆相の回転磁界に
よって電圧を誘起し整流素子を通して整流電流が流れそ
の直流分によってＮ，Ｓが交互になる電機子巻線と同数
の磁極を作っている。この磁極は電機子巻線に電圧を誘
起するものである。
【００１５】このように発電機の端子電圧は電機子巻線
の同期インピーダンスにコンデンサの充電電流が流れる
ことによる電圧上昇と界磁コアの磁極による誘起電圧と
が重畳されるので、コンデンサの容量は小さくてもよ
く、逆に界磁コアの磁極が小さくてもよいので、固定子
の補助巻線の巻数も電機子巻線より十分少なくすること
が可能である。ここではコンデンサの代わりにリアクト
ルを用いても発電機として成立する。以上のように本発
明においては異磁極の巻線を設けることがないので固定
子側と回転子側共に簡単な構造とすることができる。
の同期インピーダンスにコンデンサの充電電流が流れる
ことによる電圧上昇と界磁コアの磁極による誘起電圧と
が重畳されるので、コンデンサの容量は小さくてもよ
く、逆に界磁コアの磁極が小さくてもよいので、固定子
の補助巻線の巻数も電機子巻線より十分少なくすること
が可能である。ここではコンデンサの代わりにリアクト
ルを用いても発電機として成立する。以上のように本発
明においては異磁極の巻線を設けることがないので固定
子側と回転子側共に簡単な構造とすることができる。
【００１６】ここで負荷電流が大きくなると補助巻線の
作る逆相回転磁界が大きくなるので界磁コアの界磁巻線
の誘起電圧が大きくなり整流電流も大きくなって、界磁
極も強くなり電機子巻線の誘起電圧の増大により発電機
の電圧も大きくなる。したがって本発明によると負荷電
流の増大はそのまま発電機の出力を増大させることにな
り、負荷電流の増大による電圧降下を打ち消す自動電圧
調整機能を有するものである。
作る逆相回転磁界が大きくなるので界磁コアの界磁巻線
の誘起電圧が大きくなり整流電流も大きくなって、界磁
極も強くなり電機子巻線の誘起電圧の増大により発電機
の電圧も大きくなる。したがって本発明によると負荷電
流の増大はそのまま発電機の出力を増大させることにな
り、負荷電流の増大による電圧降下を打ち消す自動電圧
調整機能を有するものである。
【００１７】なお本発明の構成の場合、界磁巻線の整流
電流による界磁鎖交磁束は時間的に変化することはなく
ほとんど一定に保持されるので、正弦波の三相交流出力
が得られる。このことは「回転機研究会資料（ＲＭ−８
２−５）」（社団法人電気学会・昭和５７年２月８日発
行）により明らかである。
電流による界磁鎖交磁束は時間的に変化することはなく
ほとんど一定に保持されるので、正弦波の三相交流出力
が得られる。このことは「回転機研究会資料（ＲＭ−８
２−５）」（社団法人電気学会・昭和５７年２月８日発
行）により明らかである。
【００１８】ところで、本発明にかかる磁界コアの形状
もしくは回転子の形状は、突極形でも円筒形でも実現可
能である。特に円筒形においては、界磁の自励効果も強
く、また構造的にも円筒形であることから磁極数の少な
い発電機の高速回転に適するものとなる。
もしくは回転子の形状は、突極形でも円筒形でも実現可
能である。特に円筒形においては、界磁の自励効果も強
く、また構造的にも円筒形であることから磁極数の少な
い発電機の高速回転に適するものとなる。
【００１９】前記した固定子の電機子巻線と補助巻線の
巻装構造は、出力電圧がより三相平衡電圧に近付くよう
に、その巻線軸や巻装を変えるような手段を講じること
もある。
巻装構造は、出力電圧がより三相平衡電圧に近付くよう
に、その巻線軸や巻装を変えるような手段を講じること
もある。
【００２０】
【実施例】本発明による第１の実施例を図１に示す。図
１に示すものはブラシレス三相交流発電機１の構成図で
あり、符号２は固定子側を示し符号３は回転子側を示し
ている。固定子側２は固定子コア（図示せず）に三相４
極の電機子巻線４A ，４B，４C と三相の補助巻線
５A ，５B ，５C とを巻装してあり、互いに逆相となる
よう任意の二相の巻線５B ，５C を入れかえて、電機子
巻線４A と補助巻線５Aとを直列に、同じく巻線４B ，
と巻線５C ，巻線４C と巻線５B とをそれぞれ直列に接
続してある。また前記電機子巻線４の三相出力端Ａ，
Ｂ，Ｃの線間にコンデンサ６を接続してある。前記三相
出力端Ａ，Ｂ，Ｃには三相負荷７が接続される。
１に示すものはブラシレス三相交流発電機１の構成図で
あり、符号２は固定子側を示し符号３は回転子側を示し
ている。固定子側２は固定子コア（図示せず）に三相４
極の電機子巻線４A ，４B，４C と三相の補助巻線
５A ，５B ，５C とを巻装してあり、互いに逆相となる
よう任意の二相の巻線５B ，５C を入れかえて、電機子
巻線４A と補助巻線５Aとを直列に、同じく巻線４B ，
と巻線５C ，巻線４C と巻線５B とをそれぞれ直列に接
続してある。また前記電機子巻線４の三相出力端Ａ，
Ｂ，Ｃの線間にコンデンサ６を接続してある。前記三相
出力端Ａ，Ｂ，Ｃには三相負荷７が接続される。
【００２１】一方回転子側３には、電機子巻線４と同極
数の４極に構成した突極の界磁コア８を固定子コアと同
心的に設けてあり、前記界磁コア８には整流素子のダイ
オード９を直列に接続した界磁巻線１０を、突極８ａ〜
８ｄにＮ極とＳ極が交互に生じるように巻装してあり、
回転子側３と固定子側２とは同極数となっている。なお
回転子側３の界磁コア８は、その回転軸１１を原動機１
２に接続して回転駆動される。
数の４極に構成した突極の界磁コア８を固定子コアと同
心的に設けてあり、前記界磁コア８には整流素子のダイ
オード９を直列に接続した界磁巻線１０を、突極８ａ〜
８ｄにＮ極とＳ極が交互に生じるように巻装してあり、
回転子側３と固定子側２とは同極数となっている。なお
回転子側３の界磁コア８は、その回転軸１１を原動機１
２に接続して回転駆動される。
【００２２】ところで本実施例において磁極数を４極と
したが、これに限定されず他の極数でも実現可能であ
る。
したが、これに限定されず他の極数でも実現可能であ
る。
【００２３】以上の構成における作用を以下に説明す
る。原動機１２により界磁コア８を廻すと界磁コア８の
残留磁気により固定子側２の電機子巻線４A ，４B ，４
C に３相電圧Ｅ1 ，ａ2 Ｅ1 ，ａＥ1 、また固定子側２
の補助巻線５A ，５B ，５C に３相電圧Ｅ２ ，ａ2 Ｅ
2 ，ａＥ2 を発生する。
る。原動機１２により界磁コア８を廻すと界磁コア８の
残留磁気により固定子側２の電機子巻線４A ，４B ，４
C に３相電圧Ｅ1 ，ａ2 Ｅ1 ，ａＥ1 、また固定子側２
の補助巻線５A ，５B ，５C に３相電圧Ｅ２ ，ａ2 Ｅ
2 ，ａＥ2 を発生する。
【００２４】電機子巻線４と補助巻線５の接続は４A と
５A を直列、４B と５C を直列、４C と５B を直列に接
続する。
５A を直列、４B と５C を直列、４C と５B を直列に接
続する。
【００２５】したがって、電機子巻線の端子Ａ，Ｂ，Ｃ
におけるＹ電圧をＥA ，ＥB ，ＥCとすれば、 ＥA ＝Ｅ1 ＋Ｅ2 ＥB ＝ａ2 Ｅ1 ＋ａＥ2 ＥC ＝ａＥ1 ＋ａ2 Ｅ2 ただし ａ＝εj(2 π/3) となる。
におけるＹ電圧をＥA ，ＥB ，ＥCとすれば、 ＥA ＝Ｅ1 ＋Ｅ2 ＥB ＝ａ2 Ｅ1 ＋ａＥ2 ＥC ＝ａＥ1 ＋ａ2 Ｅ2 ただし ａ＝εj(2 π/3) となる。
【００２６】ここで、１＋ａ＋ａ2 ＝０であるから ＥB ＝ａ2 Ｅ1 ＋ａＥ2 ＝ａ2 （Ｅ1 −Ｅ2 ）−Ｅ2 ＥC ＝ａ（Ｅ1 −Ｅ2 ）−Ｅ2 となる。ここで、Ｅ1 ＞Ｅ2 とすれば、ＥA ，ＥB ，Ｅ
C は図２のようになる。
C は図２のようになる。
【００２７】つまりＥA ，ＥB ，ＥC は不平衡電圧のよ
うになるが、Ｅ2 《Ｅ1 であるから実害はなく、殆ど平
衡電圧に近い状況である。
うになるが、Ｅ2 《Ｅ1 であるから実害はなく、殆ど平
衡電圧に近い状況である。
【００２８】このように電機子巻線４の端子Ａ，Ｂ，Ｃ
の相順は、Ｅ1 ＞Ｅ2 の場合は主電機子巻線４の電圧Ｅ
1 で定まる。したがって、Ａ，Ｂ，Ｃの相順の電流
ＩA ，ＩB ，ＩC が無負荷時にはコンデンサ６を通じて
流れている。
の相順は、Ｅ1 ＞Ｅ2 の場合は主電機子巻線４の電圧Ｅ
1 で定まる。したがって、Ａ，Ｂ，Ｃの相順の電流
ＩA ，ＩB ，ＩC が無負荷時にはコンデンサ６を通じて
流れている。
【００２９】この電流によって電機子巻線４は、界磁コ
ア８の回転方向と同じ正相回転磁界を作り、補助巻線５
においてはＩB がＣ相に、ＩC がＢ相に流れるので逆相
回転磁界を作る。
ア８の回転方向と同じ正相回転磁界を作り、補助巻線５
においてはＩB がＣ相に、ＩC がＢ相に流れるので逆相
回転磁界を作る。
【００３０】したがって、界磁コア８の界磁巻線１０は
この逆相回転磁界によって電圧を誘起しダイオード９を
通じて整流電流が流れ、その直流分によって、Ｎ，Ｓ，
Ｎ，Ｓの４極の磁極を作る。
この逆相回転磁界によって電圧を誘起しダイオード９を
通じて整流電流が流れ、その直流分によって、Ｎ，Ｓ，
Ｎ，Ｓの４極の磁極を作る。
【００３１】発電機１の端子電圧ＥA ，ＥB ，ＥC は電
機子巻線４の同期インピーダンスにコンデンサ６の充電
電流が流れることによる電圧上昇と、界磁コア８の磁極
８ａ〜８ｄによる誘起電圧が重畳されるので、コンデン
サ６の容量は小さくてよい。このことは逆に補助巻線５
の巻数を少なくすることも可能ということであり、発電
機の容量や特性に応じて変更することになる。また、こ
の場合コンデンサ６の代わりにリアクトルを用いても発
電機として成立するものである。
機子巻線４の同期インピーダンスにコンデンサ６の充電
電流が流れることによる電圧上昇と、界磁コア８の磁極
８ａ〜８ｄによる誘起電圧が重畳されるので、コンデン
サ６の容量は小さくてよい。このことは逆に補助巻線５
の巻数を少なくすることも可能ということであり、発電
機の容量や特性に応じて変更することになる。また、こ
の場合コンデンサ６の代わりにリアクトルを用いても発
電機として成立するものである。
【００３２】負荷電流が大きくなると、補助巻線５の作
る逆相回転磁界が大きくなるので、界磁巻線１０の誘起
電圧も大きくなり、整流電流も大きくなって、結局発電
電圧が大きくなり、負荷電流の増大による電圧降下を打
ち消す作用がある。すなわち、自動電圧調整機能をもっ
ている。
る逆相回転磁界が大きくなるので、界磁巻線１０の誘起
電圧も大きくなり、整流電流も大きくなって、結局発電
電圧が大きくなり、負荷電流の増大による電圧降下を打
ち消す作用がある。すなわち、自動電圧調整機能をもっ
ている。
【００３３】なお、このときの整流電流による界磁鎖交
磁束は時間的に変化せず、殆ど一定に保持され、正弦波
の３相交流出力が得られる。
磁束は時間的に変化せず、殆ど一定に保持され、正弦波
の３相交流出力が得られる。
【００３４】ところで電機子巻線と補助巻線の巻線軸及
び巻数はより３相平衡電圧の出力に近づくように変えて
もよい。また、磁極数は本実施例で４極としているが、
他の磁極数でも実施可能であり、本例に限定されること
はない。
び巻数はより３相平衡電圧の出力に近づくように変えて
もよい。また、磁極数は本実施例で４極としているが、
他の磁極数でも実施可能であり、本例に限定されること
はない。
【００３５】このように、固定子側２と回転子側３と共
に同磁極の巻線構造で、固定子側は電機子巻線と補助巻
線、回転子側は界磁巻線のみという従来にない簡単な構
成でブラシレス三相交流発電機が実現可能となった。ま
たその特性として、負荷電流が増大すると発電電圧が大
きくなり、特別の電圧調整装置を設けることなく安価に
自動電圧調整機能を有する発電機を提供できるようにな
った。
に同磁極の巻線構造で、固定子側は電機子巻線と補助巻
線、回転子側は界磁巻線のみという従来にない簡単な構
成でブラシレス三相交流発電機が実現可能となった。ま
たその特性として、負荷電流が増大すると発電電圧が大
きくなり、特別の電圧調整装置を設けることなく安価に
自動電圧調整機能を有する発電機を提供できるようにな
った。
【００３６】次に本発明による第２の実施例を図３によ
って説明する。この実施例においては電機子巻線のある
固定子側２の説明は重複するので図面共に省略し、回転
子側１３のみを図示しその詳細を説明する。この図３に
示すものは円筒形の界磁コア１４であり、固定子側２の
三相電機子巻線と同極数となるよう、整流素子としての
ダイオード１５を直列に接続した界磁巻線１６を巻装し
てある。このとき円筒形の界磁コア１４に形成される磁
極がＮ極とＳ極とが交互に表われるように巻装する。ま
たこの回転子側１３は第１の実施例と同じく原動機（図
示せず）によって回転駆動して発電するようにしてあ
る。ここでの界磁巻線１６の巻装形態は、電機子巻線と
極数が一致しておればよく、三相の界磁巻線でも良い
が、このように円筒形の界磁コア１４として形成しても
非常に構造が単純である。この巻線を三相にする場合
は、スタ−結線にして端子間にダイオ−ドを接続する構
成とすれば良い。
って説明する。この実施例においては電機子巻線のある
固定子側２の説明は重複するので図面共に省略し、回転
子側１３のみを図示しその詳細を説明する。この図３に
示すものは円筒形の界磁コア１４であり、固定子側２の
三相電機子巻線と同極数となるよう、整流素子としての
ダイオード１５を直列に接続した界磁巻線１６を巻装し
てある。このとき円筒形の界磁コア１４に形成される磁
極がＮ極とＳ極とが交互に表われるように巻装する。ま
たこの回転子側１３は第１の実施例と同じく原動機（図
示せず）によって回転駆動して発電するようにしてあ
る。ここでの界磁巻線１６の巻装形態は、電機子巻線と
極数が一致しておればよく、三相の界磁巻線でも良い
が、このように円筒形の界磁コア１４として形成しても
非常に構造が単純である。この巻線を三相にする場合
は、スタ−結線にして端子間にダイオ−ドを接続する構
成とすれば良い。
【００３７】以上の構成における作用は前記した第１の
実施例と全く同じ作用となるので省略する。ただし円筒
形にしたことによる特長は、突極形に比べて出力電圧波
形に歪がなくより正弦波に近くなり、界磁自励効果も強
く構造的に高速回転に適しており、高速波数の発電も可
能であるなど、ブラシレス三相交流発電機においては円
筒形界磁に形成する方が、簡単に構造的にも特性的にも
優れた発電機とすることができる。
実施例と全く同じ作用となるので省略する。ただし円筒
形にしたことによる特長は、突極形に比べて出力電圧波
形に歪がなくより正弦波に近くなり、界磁自励効果も強
く構造的に高速回転に適しており、高速波数の発電も可
能であるなど、ブラシレス三相交流発電機においては円
筒形界磁に形成する方が、簡単に構造的にも特性的にも
優れた発電機とすることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明によると、発電機の
電機子側と界磁側も導体の磁極数は同数でよく、従来の
ように異極数の別の励磁巻線を設けることもなくなっ
た。電機子と界磁ともに同一の磁極数にすることで、ス
ロットの形状大きさ等を均一にすることができ単純化さ
れるのでトータルとしてコストの低減を可能とし効率を
向上させることができた。
電機子側と界磁側も導体の磁極数は同数でよく、従来の
ように異極数の別の励磁巻線を設けることもなくなっ
た。電機子と界磁ともに同一の磁極数にすることで、ス
ロットの形状大きさ等を均一にすることができ単純化さ
れるのでトータルとしてコストの低減を可能とし効率を
向上させることができた。
【００３９】また本発明では負荷電流の増大による電圧
降下を補償する作用があり、また負荷力率のいかんにか
かわらず発電機の出力が増大することによる電圧降下の
補償能力を有し、電圧調整作用を備えるものである。こ
れによって従来のように特別の電圧調整装置を設けるこ
ともなく、これらに必要とされるすべてのセンサー・ス
イッチ類を不要とした電圧調整作用を有するブラシレス
発電機とすることができた。またこのことによりブラシ
レスであるだけでなく、機械的な部分を除いて電気的に
はメンテナンスフリーとすることができた。
降下を補償する作用があり、また負荷力率のいかんにか
かわらず発電機の出力が増大することによる電圧降下の
補償能力を有し、電圧調整作用を備えるものである。こ
れによって従来のように特別の電圧調整装置を設けるこ
ともなく、これらに必要とされるすべてのセンサー・ス
イッチ類を不要とした電圧調整作用を有するブラシレス
発電機とすることができた。またこのことによりブラシ
レスであるだけでなく、機械的な部分を除いて電気的に
はメンテナンスフリーとすることができた。
【図１】本発明の突極形界磁によるブラシレス三相交流
発電機の構成図。
発電機の構成図。
【図２】本発明のブラシレス三相交流発電機の出力電圧
を表すベクトル図。
を表すベクトル図。
【図３】本発明の円筒形界磁によるブラシレス三相交流
発電機の回転子側の構成図。
発電機の回転子側の構成図。
【図４】従来の静電容量負荷によるブラシレス自励発電
機の構成図。
機の構成図。
【図５】従来の静電容量負荷によるブラシレス自励発電
機の充電特性曲線。
機の充電特性曲線。
１ ブラシレス三相交流発電機 ２ 固定子側 ３ 回転子側 ４ 電機子巻線 ５ 補助巻線 ６ コンデンサ ７ 負荷 ８ 界磁コア ９ ダイオード １０ 界磁巻線 １１ 駆動軸 １２ 原動機 １３ 円筒形回転子側 １４ 円筒形回転子コア １５ ダイオード １６ 界磁巻線 ２０ 回転子 ２１ コンデンサ ２２ 固定子 ２３ 同期発電機 ２４ 電機子巻線
Claims (3)
- 【請求項１】 固定子コアに三相の電機子巻線と該電機
子巻線より少ない巻数の三相の補助巻線を設けると共に
互いに逆相となるよう任意の二相を入れかえて直列に接
続し前記電機子巻線の三相出力線間にコンデンサを接続
した固定子と、前記固定子コアと同心的に界磁コアを設
け該界磁コアに整流素子を接続した界磁導体を設けて前
記固定子と同数の磁極を生じるようにした回転子とから
なることを特徴とするブラシレス三相交流発電機。 - 【請求項２】 請求項１記載のブラシレス三相交流発電
機であって、前記界磁コアを、固定子と同極数の突極に
形成すると共に該突極に整流素子を直列に接続した界磁
巻線を巻装してＮ極とＳ極と交互に生じるよう半波整流
回路に構成したことを特徴とするブラシレス三相交流発
電機。 - 【請求項３】 請求項１記載のブラシレス三相交流発電
機であって、前記界磁コアを、円筒形に形成すると共に
整流素子を接続した界磁巻線を巻装し固定子と同数の磁
極がＮ極とＳ極と交互に生じるよう半波整流回路に構成
したことを特徴とするブラシレス三相交流発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2619094A JPH07222416A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | ブラシレス三相交流発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2619094A JPH07222416A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | ブラシレス三相交流発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07222416A true JPH07222416A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=12186584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2619094A Pending JPH07222416A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | ブラシレス三相交流発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07222416A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009057467A1 (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | 回転電機及びその駆動制御装置 |
| CN104506006A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-08 | 泰豪科技股份有限公司 | 一种双分数槽集中绕组抗短路永磁发电机 |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP2619094A patent/JPH07222416A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009057467A1 (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-07 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | 回転電機及びその駆動制御装置 |
| JP2009112091A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Toyota Central R&D Labs Inc | 回転電機及びその駆動制御装置 |
| EP2207255A1 (en) * | 2007-10-29 | 2010-07-14 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Rotary electric machine and drive controller |
| CN101874337A (zh) * | 2007-10-29 | 2010-10-27 | 丰田自动车株式会社 | 旋转电机及其驱动控制装置 |
| EP2207255A4 (en) * | 2007-10-29 | 2012-06-27 | Toyota Motor Co Ltd | ELECTRICAL ROTATION MACHINE AND DRIVE CONTROL |
| US8847455B2 (en) | 2007-10-29 | 2014-09-30 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Rotary electric machine and driving controller for rotary electric machine |
| CN104506006A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-08 | 泰豪科技股份有限公司 | 一种双分数槽集中绕组抗短路永磁发电机 |
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