JPH07222418A - 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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- JPH07222418A JPH07222418A JP3295394A JP3295394A JPH07222418A JP H07222418 A JPH07222418 A JP H07222418A JP 3295394 A JP3295394 A JP 3295394A JP 3295394 A JP3295394 A JP 3295394A JP H07222418 A JPH07222418 A JP H07222418A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特別の励磁回路を設けたり外部からの励磁電
流を必要とせず、単一の巻線と単一の極数で構成し、出
力電圧調整を可能にしたブラシレス自励形発電機を得
る。 【構成】 発電機１の固定子側２に三相の電機子巻線Ｎ
A ，ＮB ，ＮC を設けこのうち一相の巻線ＮA の巻数を
他の二相より少なくして、その一相の巻線ＮAに並列に
コンデンサ５と、リアクトル６とトライアック７とを直
列接続した電圧調整器８とを設けてある。また回転子側
３の界磁コア９にダイオード１１を直列に接続した界磁
巻線１２を設けてある。
流を必要とせず、単一の巻線と単一の極数で構成し、出
力電圧調整を可能にしたブラシレス自励形発電機を得
る。 【構成】 発電機１の固定子側２に三相の電機子巻線Ｎ
A ，ＮB ，ＮC を設けこのうち一相の巻線ＮA の巻数を
他の二相より少なくして、その一相の巻線ＮAに並列に
コンデンサ５と、リアクトル６とトライアック７とを直
列接続した電圧調整器８とを設けてある。また回転子側
３の界磁コア９にダイオード１１を直列に接続した界磁
巻線１２を設けてある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自己励磁式三相発電機に
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別個の電圧調整装置を
設けることなく負荷変動と任意の電圧調整に対応可能と
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別個の電圧調整装置を
設けることなく負荷変動と任意の電圧調整に対応可能と
したブラシレス三相交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のブラシレス三相発電機の公知技術
としては、特公平５年２４７４２号公報や特公平５年３
１３７９号公報などがある。図４に示すこれらのもの
は、固定子２０に４極三相の主発電巻線２１と半導体素
子２２を直列に接続した２極単相の励磁巻線２３とを巻
回し、４極形状の界磁コア２４を有する回転子２５に上
記励磁巻線２３と磁気的に結合する界磁巻線２６を巻回
しかつ該界磁巻線２６に半波整流作用を有する整流素子
２７を接続するように構成されている。
としては、特公平５年２４７４２号公報や特公平５年３
１３７９号公報などがある。図４に示すこれらのもの
は、固定子２０に４極三相の主発電巻線２１と半導体素
子２２を直列に接続した２極単相の励磁巻線２３とを巻
回し、４極形状の界磁コア２４を有する回転子２５に上
記励磁巻線２３と磁気的に結合する界磁巻線２６を巻回
しかつ該界磁巻線２６に半波整流作用を有する整流素子
２７を接続するように構成されている。
【０００３】さらに第一の公知技術は、回転子２５の４
極形状の界磁コア２４のうちの３極に整流素子２７が接
続された界磁巻線２６を巻回して、Ｓ，Ｎ，Ｓまたは
Ｎ，Ｓ，Ｎの極順に磁化するように構成している。また
第二の公知技術は、主発電巻線の出力電圧があらかじめ
定めた値を超えたとき発光する発光素子を主発電巻線が
備え、回転子の界磁巻線のうちの一つに接続された整流
素子と並列に接続された受光サイリスタを備えた構成と
なっている。
極形状の界磁コア２４のうちの３極に整流素子２７が接
続された界磁巻線２６を巻回して、Ｓ，Ｎ，Ｓまたは
Ｎ，Ｓ，Ｎの極順に磁化するように構成している。また
第二の公知技術は、主発電巻線の出力電圧があらかじめ
定めた値を超えたとき発光する発光素子を主発電巻線が
備え、回転子の界磁巻線のうちの一つに接続された整流
素子と並列に接続された受光サイリスタを備えた構成と
なっている。
【０００４】これらのものは、励磁巻線に励磁電流を供
給するための直流電流と１極分の界磁巻線を不要とし、
負荷変動に伴う出力電圧の変動を抑制する自動電圧調整
機能を備えたことを特徴とし、あるいは進相負荷時にお
ける出力電圧調整を有効に機能させることを特徴とした
ものである。
給するための直流電流と１極分の界磁巻線を不要とし、
負荷変動に伴う出力電圧の変動を抑制する自動電圧調整
機能を備えたことを特徴とし、あるいは進相負荷時にお
ける出力電圧調整を有効に機能させることを特徴とした
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記公知技術のよう
に、固定子側に主発電巻線とこれとは別に励磁巻線を設
ける必要があった。このように２種の巻線を設けること
は固定子のスロットの形状や大きさを複雑とし大型化す
るものであり，簡素な構成とすることは不可能で、一般
的には効率の低下を招くものである。
に、固定子側に主発電巻線とこれとは別に励磁巻線を設
ける必要があった。このように２種の巻線を設けること
は固定子のスロットの形状や大きさを複雑とし大型化す
るものであり，簡素な構成とすることは不可能で、一般
的には効率の低下を招くものである。
【０００６】第一の公知技術では直流電源と界磁巻線の
一部を省略したものの、高速で回転する界磁側のアンバ
ランスは避けられないというだけでなく、４極突極形回
転子のうち３極だけに整流素子が接続された界磁巻線を
巻回してあるために、巻線のない界磁極による起電力が
異なり主発電巻線の出力波形に悪影響を及ぼす結果とな
っていた。この構成における電圧調整機能は、負荷電流
の変化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はできるが、出力電圧を変更でき
るものではない。
一部を省略したものの、高速で回転する界磁側のアンバ
ランスは避けられないというだけでなく、４極突極形回
転子のうち３極だけに整流素子が接続された界磁巻線を
巻回してあるために、巻線のない界磁極による起電力が
異なり主発電巻線の出力波形に悪影響を及ぼす結果とな
っていた。この構成における電圧調整機能は、負荷電流
の変化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はできるが、出力電圧を変更でき
るものではない。
【０００７】また、第二の公知技術にあるように、主発
電巻線に発光素子と界磁巻線に整流素子と並列に受光サ
イリスタを設けて自動の電圧調整作用を備えた構成とな
っているが、進相負荷による電圧上昇で受光サイリスタ
が作用し、受光サイリスタの作用によって一部の界磁巻
線が導通状態で短絡されたことになり、電圧上昇すると
界磁極の一部が欠けた状態での発電作用となり、前記と
同様出力波形に悪影響を及ぼすことは避けられないとい
う課題があった。
電巻線に発光素子と界磁巻線に整流素子と並列に受光サ
イリスタを設けて自動の電圧調整作用を備えた構成とな
っているが、進相負荷による電圧上昇で受光サイリスタ
が作用し、受光サイリスタの作用によって一部の界磁巻
線が導通状態で短絡されたことになり、電圧上昇すると
界磁極の一部が欠けた状態での発電作用となり、前記と
同様出力波形に悪影響を及ぼすことは避けられないとい
う課題があった。
【０００８】更に、素子の信頼性にも関するが、ＡＶＲ
（自動電圧調整器）機能を果たす受光サイリスタは、高
速で回転する界磁側つまり回転子に設けてあるので、こ
の受光サイリスタのメンテナンスには発電機の分解を要
することになる。受光である以上この作業は定期的な必
須作業であり、発電機の性能向上とは逆にメンテナンス
をめんどうにする要因となっていた。ところで、出力線
路延長等により生じる電圧降下を補償して規定の電圧に
するためには、一般的に回磁極のための励磁、電流を増
加させているが、このために発電機と別個の装置を必要
とする。
（自動電圧調整器）機能を果たす受光サイリスタは、高
速で回転する界磁側つまり回転子に設けてあるので、こ
の受光サイリスタのメンテナンスには発電機の分解を要
することになる。受光である以上この作業は定期的な必
須作業であり、発電機の性能向上とは逆にメンテナンス
をめんどうにする要因となっていた。ところで、出力線
路延長等により生じる電圧降下を補償して規定の電圧に
するためには、一般的に回磁極のための励磁、電流を増
加させているが、このために発電機と別個の装置を必要
とする。
【０００９】
【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を設けその
うち一相の電機子巻線の巻数を他の二相より少なくする
と共に該少なくした一相の電機子巻線に、コンデンサ
と、リアクトルとドライアックとを直列接続した電圧調
整器と、を並列に接続した固定子と、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を設けその
うち一相の電機子巻線の巻数を他の二相より少なくする
と共に該少なくした一相の電機子巻線に、コンデンサ
と、リアクトルとドライアックとを直列接続した電圧調
整器と、を並列に接続した固定子と、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ブラシレス三相交流発電機と
した。
【００１０】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整流素子を介して界磁巻線を直列
に巻装してＮ極とＳ極が交互に生じるよう半波整流回路
に構成した。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介して界磁巻線を直列に巻装し固定
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。更に、前記界磁コアを円筒形に形成
すると共に界磁巻線を三相星形に結線して固定子と同極
数に巻装し、前記三相のうち二つの線間に整流素子を接
続してＮ極とＳ極とが交互に生じるよう半波整流回路に
構成した。
突極に形成すると共に整流素子を介して界磁巻線を直列
に巻装してＮ極とＳ極が交互に生じるよう半波整流回路
に構成した。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介して界磁巻線を直列に巻装し固定
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。更に、前記界磁コアを円筒形に形成
すると共に界磁巻線を三相星形に結線して固定子と同極
数に巻装し、前記三相のうち二つの線間に整流素子を接
続してＮ極とＳ極とが交互に生じるよう半波整流回路に
構成した。
【００１１】
【作用】本発明のブラシレス三相交流発電機は、固定子
コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相の電機子巻線
の巻数を他の二相より少なくし、この電機子巻線に、コ
ンデンサと、リアクトルとトライアックとを直列接続し
た電圧調整器とを並列に設けた固定子と、界磁コアに整
流素子を接続した界磁導体を設けて固定子と同数の磁極
を生じるようにした回転子と、から構成している。
コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相の電機子巻線
の巻数を他の二相より少なくし、この電機子巻線に、コ
ンデンサと、リアクトルとトライアックとを直列接続し
た電圧調整器とを並列に設けた固定子と、界磁コアに整
流素子を接続した界磁導体を設けて固定子と同数の磁極
を生じるようにした回転子と、から構成している。
【００１２】以上のように構成したブラシレス三相交流
発電機は、界磁コアの回転軸を原動機で回転駆動させ
る。まず無負荷の状態で原動機を回転させると、界磁コ
アの残留磁気により固定子の電機子巻線のそれぞれに電
圧を誘起する。このとき電機子巻線の一相に並列に設け
たコンデンサとリアクトルとに流れる電流は、コンデン
サおよびリアクトルを接続した電機子巻線の誘起電圧に
比例し、更にコンデンサとリアクトルに流れる電流は、
当該一相の電機子巻線に交番磁界を発生することにな
る。この交番磁界は正相と逆相の回転磁界に分解できる
が、このうち逆相の回転磁界は界磁コアの界磁巻線と鎖
交して界磁巻線に電圧を誘起するようになる。その誘起
した電圧によって界磁巻線には整流素子を通じて整流電
流が流れ、その直流分によって、例えば４極のときは界
磁コアにＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極を形成する。界磁コアに
形成されたこの磁極の磁束は原動機によって回転してい
るので、電機子巻線と鎖交して、電機子巻線の誘起電圧
は更に増大される。
発電機は、界磁コアの回転軸を原動機で回転駆動させ
る。まず無負荷の状態で原動機を回転させると、界磁コ
アの残留磁気により固定子の電機子巻線のそれぞれに電
圧を誘起する。このとき電機子巻線の一相に並列に設け
たコンデンサとリアクトルとに流れる電流は、コンデン
サおよびリアクトルを接続した電機子巻線の誘起電圧に
比例し、更にコンデンサとリアクトルに流れる電流は、
当該一相の電機子巻線に交番磁界を発生することにな
る。この交番磁界は正相と逆相の回転磁界に分解できる
が、このうち逆相の回転磁界は界磁コアの界磁巻線と鎖
交して界磁巻線に電圧を誘起するようになる。その誘起
した電圧によって界磁巻線には整流素子を通じて整流電
流が流れ、その直流分によって、例えば４極のときは界
磁コアにＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極を形成する。界磁コアに
形成されたこの磁極の磁束は原動機によって回転してい
るので、電機子巻線と鎖交して、電機子巻線の誘起電圧
は更に増大される。
【００１３】また電機子巻線の巻数が少ない一相の端子
電圧を見ると、この電機子巻線に誘起する電圧のほか
に、巻線の内部リアクタンスとコンデンサおよびリアク
トルの電流とによる電圧を発生しており、この電圧は、
電機子巻線の巻数が少ないことによる他相の巻線の誘起
電圧との差を補償するものとなっている。つまり一相だ
け巻数が少なくても電機子巻線の出力の三相平衡は十分
確保できることになる。
電圧を見ると、この電機子巻線に誘起する電圧のほか
に、巻線の内部リアクタンスとコンデンサおよびリアク
トルの電流とによる電圧を発生しており、この電圧は、
電機子巻線の巻数が少ないことによる他相の巻線の誘起
電圧との差を補償するものとなっている。つまり一相だ
け巻数が少なくても電機子巻線の出力の三相平衡は十分
確保できることになる。
【００１４】次に負荷電流が流れたときの各相の電機子
巻線の作る磁界を見る。この巻線の巻数が少ない一相の
作る磁束は、他の二相の作る磁束より巻数が少ない分だ
け少なく、コンデンサとリアクトルの電流分による磁束
との合計となっている。ここで前記負荷電流が遅れ電流
であったとすると逆相分回転磁界が増加し、逆に進み電
流であったとすると逆相分回転磁界が減少し、また力率
１００％の負荷電流に対してはその電流値が大きくなる
と逆相回転磁界が増大することが本発明の大きな利点と
なっている。この結果負荷電流が変化すると界磁巻線の
誘起電圧が変化して整流電流が変化し界磁極の強さが変
化して、最終的に電機子巻線の誘起電圧を変化させて、
負荷電流の力率の変化および負荷電流の大きさの変化に
よる電圧降下の変動を補償するものである。
巻線の作る磁界を見る。この巻線の巻数が少ない一相の
作る磁束は、他の二相の作る磁束より巻数が少ない分だ
け少なく、コンデンサとリアクトルの電流分による磁束
との合計となっている。ここで前記負荷電流が遅れ電流
であったとすると逆相分回転磁界が増加し、逆に進み電
流であったとすると逆相分回転磁界が減少し、また力率
１００％の負荷電流に対してはその電流値が大きくなる
と逆相回転磁界が増大することが本発明の大きな利点と
なっている。この結果負荷電流が変化すると界磁巻線の
誘起電圧が変化して整流電流が変化し界磁極の強さが変
化して、最終的に電機子巻線の誘起電圧を変化させて、
負荷電流の力率の変化および負荷電流の大きさの変化に
よる電圧降下の変動を補償するものである。
【００１５】次にリアクトルとトライアックの直列回路
を電圧調整器としてコンデンサと並列に接続したことに
よる作用を説明する。リアクトルに直列接続したトライ
アックの制御によって電機子巻線の誘起電圧を変化させ
ることができる。つまり、コンデンサ及びリアクトルを
並列接続した電機子巻線の誘起電圧を基準にとると、コ
ンデンサに流れる電流はｊｉC でリアクトルの実効電流
は−ｊｉL である。従ってこの電機子巻線の磁束は、コ
ンデンサに流れる電流ｉC とリアクトルに流れる電流ｉ
L との差に比例する。このことはリアクトルと直列接続
してあるトライアックの点弧角の制御によってｉL を変
化させることにより、ｉC ＞ｉL の範囲において、トラ
イアックでｉL を大きくすればこの電機子巻線の磁束が
少なくなり前記逆相回転磁界も小さくなって、結果とし
て電機子巻線の誘起電圧は小さくなる。逆にトライアッ
クの点弧角を大きくしてｉL を小さくすれば、電機子巻
線の誘起電圧は増大するのである。このように本発明の
大きな特徴として、トライアックの点弧角の制御によっ
て電機子巻線の誘起電圧を制御することができる。
を電圧調整器としてコンデンサと並列に接続したことに
よる作用を説明する。リアクトルに直列接続したトライ
アックの制御によって電機子巻線の誘起電圧を変化させ
ることができる。つまり、コンデンサ及びリアクトルを
並列接続した電機子巻線の誘起電圧を基準にとると、コ
ンデンサに流れる電流はｊｉC でリアクトルの実効電流
は−ｊｉL である。従ってこの電機子巻線の磁束は、コ
ンデンサに流れる電流ｉC とリアクトルに流れる電流ｉ
L との差に比例する。このことはリアクトルと直列接続
してあるトライアックの点弧角の制御によってｉL を変
化させることにより、ｉC ＞ｉL の範囲において、トラ
イアックでｉL を大きくすればこの電機子巻線の磁束が
少なくなり前記逆相回転磁界も小さくなって、結果とし
て電機子巻線の誘起電圧は小さくなる。逆にトライアッ
クの点弧角を大きくしてｉL を小さくすれば、電機子巻
線の誘起電圧は増大するのである。このように本発明の
大きな特徴として、トライアックの点弧角の制御によっ
て電機子巻線の誘起電圧を制御することができる。
【００１６】このような電圧調整機能は、発電機の出力
電圧を一定にしてその周波数を商用電源の周波数と同じ
く５０Hzと６０Hzに変更したい場合に、コンデンサ容量
を変化させれば可能であるが、前記トライアックの制御
によってリアクトルに流れる電流を変えることで、コン
デンサの容量を変えるより簡単にしかも連続的に出力電
圧の変更が可能となる。このようにすれば発電機を５０
Hzでも６０Hzでも対応できる。また発電機を遠く離れた
場所に置いて出力線の線路長が長くなった場合、電圧降
下が大となり電力の供給に支障をきたすことがある。こ
のとき、トライアックの点弧角を制御して発電機出力電
圧を高くすることにより電圧降下分を補償することが可
能となる。
電圧を一定にしてその周波数を商用電源の周波数と同じ
く５０Hzと６０Hzに変更したい場合に、コンデンサ容量
を変化させれば可能であるが、前記トライアックの制御
によってリアクトルに流れる電流を変えることで、コン
デンサの容量を変えるより簡単にしかも連続的に出力電
圧の変更が可能となる。このようにすれば発電機を５０
Hzでも６０Hzでも対応できる。また発電機を遠く離れた
場所に置いて出力線の線路長が長くなった場合、電圧降
下が大となり電力の供給に支障をきたすことがある。こ
のとき、トライアックの点弧角を制御して発電機出力電
圧を高くすることにより電圧降下分を補償することが可
能となる。
【００１７】ところで本発明にかかる界磁コアの形状も
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。円筒形でも出力電圧波形にひずみが少なく、界
磁の自励効果も強い。また構造的に円筒形であることか
ら高速回転に適するものとなる。
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。円筒形でも出力電圧波形にひずみが少なく、界
磁の自励効果も強い。また構造的に円筒形であることか
ら高速回転に適するものとなる。
【００１８】
【実施例】本発明による好適な実施例を図１により説明
する。図１に本発明のブラシレス三相交流発電機１の構
成を、固定子側２と回転子側３とに分けて示している。
まず固定子側２は、三相４極の電機子巻線ＮA ，ＮB ，
ＮC を固定子コア４に設けてあり、このうち電機子巻線
ＮA は他の電機子巻線ＮB ，ＮC の巻数Ｎより少ない巻
数（Ｎ−ＮO ）としてある。またこの電機子巻線ＮA に
は並列にコンデンサ５と、リアクトル６とトライアック
７とを直列にした電圧調整器８とを接続してある。これ
ら三相の電機子巻線の出力端子Ａ，Ｂ，Ｃに負荷が接続
される。一方回転子側３は、固定子側２の三相電機子巻
線（ＮA ，ＮB ，ＮC ）と同極数の突極形の界磁コア９
に形成してあり、各突極１０Ａ〜１０Ｄには整流素子と
してのダイオード１１を直列に接続した界磁巻線１２を
装着してある。この時の巻装は、ダイオード１１による
整流電流の直流分により突極１０Ａ〜１０Ｄに形成され
る磁極がＮ極とＳ極とが交互に表れるように界磁巻線１
２を巻装するものである。つまり電機子巻線による極数
に対応するようにしてある。またこの回転子側３はその
回転軸１３を原動機１４によって回転駆動して発電させ
るようにしてある。
する。図１に本発明のブラシレス三相交流発電機１の構
成を、固定子側２と回転子側３とに分けて示している。
まず固定子側２は、三相４極の電機子巻線ＮA ，ＮB ，
ＮC を固定子コア４に設けてあり、このうち電機子巻線
ＮA は他の電機子巻線ＮB ，ＮC の巻数Ｎより少ない巻
数（Ｎ−ＮO ）としてある。またこの電機子巻線ＮA に
は並列にコンデンサ５と、リアクトル６とトライアック
７とを直列にした電圧調整器８とを接続してある。これ
ら三相の電機子巻線の出力端子Ａ，Ｂ，Ｃに負荷が接続
される。一方回転子側３は、固定子側２の三相電機子巻
線（ＮA ，ＮB ，ＮC ）と同極数の突極形の界磁コア９
に形成してあり、各突極１０Ａ〜１０Ｄには整流素子と
してのダイオード１１を直列に接続した界磁巻線１２を
装着してある。この時の巻装は、ダイオード１１による
整流電流の直流分により突極１０Ａ〜１０Ｄに形成され
る磁極がＮ極とＳ極とが交互に表れるように界磁巻線１
２を巻装するものである。つまり電機子巻線による極数
に対応するようにしてある。またこの回転子側３はその
回転軸１３を原動機１４によって回転駆動して発電させ
るようにしてある。
【００１９】本実施例における構成は、三相４極の形態
で説明しているがこれによって他の極数での実施を限定
するものではない。また整流素子として単にダイオード
１３としてあるが、ダイオードにも多種あり、これに限
定されるものではなく整流素子として作用するものは使
用の可能性がある。更に突極形界磁コア９の磁極１０Ａ
〜１０Ｄの形状も、出力電圧波形を正弦波に近付けるた
めに円弧状にすることなども実施し得るものである。電
機子巻線ＮA は他の電機子巻線ＮB ，ＮC とはＮO 分だ
け巻数を少なくしてある。前記した電機子巻線の出力端
子Ａ，Ｂ，Ｃは負荷に接続される。
で説明しているがこれによって他の極数での実施を限定
するものではない。また整流素子として単にダイオード
１３としてあるが、ダイオードにも多種あり、これに限
定されるものではなく整流素子として作用するものは使
用の可能性がある。更に突極形界磁コア９の磁極１０Ａ
〜１０Ｄの形状も、出力電圧波形を正弦波に近付けるた
めに円弧状にすることなども実施し得るものである。電
機子巻線ＮA は他の電機子巻線ＮB ，ＮC とはＮO 分だ
け巻数を少なくしてある。前記した電機子巻線の出力端
子Ａ，Ｂ，Ｃは負荷に接続される。
【００２０】また、実施例では各突極に巻装する界磁巻
線をすべて直列接続したが、公知例のように各突極ごと
にダイオードと界磁巻線とを設けても実施可能である。
線をすべて直列接続したが、公知例のように各突極ごと
にダイオードと界磁巻線とを設けても実施可能である。
【００２１】以上の構成における作用を以下に説明す
る。まず無負荷の状態で原動機１４によって回転子側３
を回転駆動すると、界磁コア９の残留磁気により固定子
側２の電機子巻線に電圧ＥA ，ＥB ，ＥC の電圧を誘起
する。この電圧について電機子巻線の１ターン当たりの
誘起電圧をｅとすると前記各電圧ＥA ，ＥB ，ＥC は次
のようになる。
る。まず無負荷の状態で原動機１４によって回転子側３
を回転駆動すると、界磁コア９の残留磁気により固定子
側２の電機子巻線に電圧ＥA ，ＥB ，ＥC の電圧を誘起
する。この電圧について電機子巻線の１ターン当たりの
誘起電圧をｅとすると前記各電圧ＥA ，ＥB ，ＥC は次
のようになる。
【００２２】ＥA ＝（Ｎ−ＮO ）ｅ ＥB ＝ａ2 Ｎｅ ＥC ＝ａＮｅ （ただし ａ＝εj2π/3） またＡ相電機子巻線ＮA に並列に接続したコンデンサ５
に流れる電流ｉC とリアクトル６に流れる電流ｉL とは
電圧ＥA に比例するものである。このコンデンサ５とリ
アクトル６の電流はＡ相電機子巻線ＮA に磁束ΦA を発
生させるようになる。つまり ΦA ＝ｋ（Ｎ−ＮO ）（ｉC ＋ｉL ）（ただし Ｋは定
数）で現され、これは交番磁界であることから次のよう
な２つの回転磁界に分解することができる。
に流れる電流ｉC とリアクトル６に流れる電流ｉL とは
電圧ＥA に比例するものである。このコンデンサ５とリ
アクトル６の電流はＡ相電機子巻線ＮA に磁束ΦA を発
生させるようになる。つまり ΦA ＝ｋ（Ｎ−ＮO ）（ｉC ＋ｉL ）（ただし Ｋは定
数）で現され、これは交番磁界であることから次のよう
な２つの回転磁界に分解することができる。
【００２３】ΦA ＣＯＳωｔ＝（ΦA ／２）εｊωｔ＋
（ΦA /2）ε-jωｔ ここで（ΦＡ／２）ε−ｊωｔは回転子側３の回転方向
とは逆回転の逆相回転磁界であるから、界磁コア９の界
磁巻線１２と鎖交して電圧を誘起する。これによって界
磁巻線１２のダイオード１１を通じて整流電流が流れ、
その直流分によって界磁コア９にＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極
を形成するようになる。この磁極は原動機１４によって
回転駆動されているので電機子巻線の誘起電圧ＥＡ，Ｅ
Ｂ，ＥＣは増大する。
（ΦA /2）ε-jωｔ ここで（ΦＡ／２）ε−ｊωｔは回転子側３の回転方向
とは逆回転の逆相回転磁界であるから、界磁コア９の界
磁巻線１２と鎖交して電圧を誘起する。これによって界
磁巻線１２のダイオード１１を通じて整流電流が流れ、
その直流分によって界磁コア９にＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極
を形成するようになる。この磁極は原動機１４によって
回転駆動されているので電機子巻線の誘起電圧ＥＡ，Ｅ
Ｂ，ＥＣは増大する。
【００２４】ここでＡ相電機子巻線ＮＡの端子電圧ＶＡ
を考察すると、Ａ相電機子巻線ＮＡの内部リアクタンス
ＸＡにコンデンサ５とリアクトル７の電流が流れるので
端子電圧ＶＡは次のように表すことができる。
を考察すると、Ａ相電機子巻線ＮＡの内部リアクタンス
ＸＡにコンデンサ５とリアクトル７の電流が流れるので
端子電圧ＶＡは次のように表すことができる。
【００２５】ＶＡ＝ＥＡ−ｊＸＡｊ（ｉＣ−ｉL ）＝Ｅ
Ａ＋ＸＡ（ｉＣ−ｉL ） つまり端子電圧ＶＡは電機子巻線ＮＡに誘起する電圧Ｅ
ＡよりＸＡ（ｉＣ−ｉL）だけ大きくなっている。した
がって各相端子電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣは、 ＶＡ＝ＥＡ＋ＸＡ（ｉＣ−ｉL ）＝（Ｎ−ＮＯ）ｅ＋Ｘ
Ａ（ｉＣ−ｉL ） ＶＢ＝ａ２Ｎｅ ＶＣ＝ａＮｅ となり、Ａ相の電機子巻線ＮＡの巻数が他相よりＮＯだ
け少ないことによる誘起電圧の差を補償する形となって
おり、電機子巻線の巻数が他相より少なくても全体とし
て三相平衡の出力電圧となる。
Ａ＋ＸＡ（ｉＣ−ｉL ） つまり端子電圧ＶＡは電機子巻線ＮＡに誘起する電圧Ｅ
ＡよりＸＡ（ｉＣ−ｉL）だけ大きくなっている。した
がって各相端子電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣは、 ＶＡ＝ＥＡ＋ＸＡ（ｉＣ−ｉL ）＝（Ｎ−ＮＯ）ｅ＋Ｘ
Ａ（ｉＣ−ｉL ） ＶＢ＝ａ２Ｎｅ ＶＣ＝ａＮｅ となり、Ａ相の電機子巻線ＮＡの巻数が他相よりＮＯだ
け少ないことによる誘起電圧の差を補償する形となって
おり、電機子巻線の巻数が他相より少なくても全体とし
て三相平衡の出力電圧となる。
【００２６】次にトライアック７の制御によって電機子
巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC が変更できることを説
明する。ここでの誘起電圧ＥA を基準にとると、コンデ
ンサ５に流れる電流はｊｉC でリアクトル６の実効電流
は−ｊｉL である。したがってＡ相電機子巻線の磁束Φ
A は ΦA ＝ｋ（Ｎ−ＮO ）（ｊｉC −ｊｉL ） ＝ｊｋ（Ｎ−ＮO ）（ｉC −ｉL ） となる。このときｉL はトライアック７の点弧角の制御
によって変更するので、つまりｉL ＜ｉC の範囲におい
てトライアック７の点弧角を小さくすればｉL が大きく
なり、（ｉC −ｉL ）の値が小さくなってΦA が少なく
なるから、これによる逆相回転磁界も小さくなる。した
がって逆相回転磁界によって電機子巻線に誘起していた
電圧ＥA ，ＥB ，ＥC も小さくなってくる。逆にトライ
アック７の点弧角を大きくしてｉL を小さくすれば
ＥA ，ＥB ，ＥC は増大してくる。このようにトライア
ック７の点弧角の制御によって電機子巻線の誘起電圧を
連続的に制御することができる。
巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC が変更できることを説
明する。ここでの誘起電圧ＥA を基準にとると、コンデ
ンサ５に流れる電流はｊｉC でリアクトル６の実効電流
は−ｊｉL である。したがってＡ相電機子巻線の磁束Φ
A は ΦA ＝ｋ（Ｎ−ＮO ）（ｊｉC −ｊｉL ） ＝ｊｋ（Ｎ−ＮO ）（ｉC −ｉL ） となる。このときｉL はトライアック７の点弧角の制御
によって変更するので、つまりｉL ＜ｉC の範囲におい
てトライアック７の点弧角を小さくすればｉL が大きく
なり、（ｉC −ｉL ）の値が小さくなってΦA が少なく
なるから、これによる逆相回転磁界も小さくなる。した
がって逆相回転磁界によって電機子巻線に誘起していた
電圧ＥA ，ＥB ，ＥC も小さくなってくる。逆にトライ
アック７の点弧角を大きくしてｉL を小さくすれば
ＥA ，ＥB ，ＥC は増大してくる。このようにトライア
ック７の点弧角の制御によって電機子巻線の誘起電圧を
連続的に制御することができる。
【００２７】次に負荷電流ＩA ，ＩB ，ＩC が流れたと
きの各相の電機子巻線の作る磁束を見ると、誘起電圧Ｅ
A を基準とした三相平衡電流はＩA ，ａ2 ＩA ，ａＩA
となり、 ΦA ＝ｋ（Ｎ−ＮO ）（ｊ（ｉC −ｉL ）＋ＩA ）＝ｋ
ＮＩA ＋ｋ（Ｎ−ＮO ）ｊ（ｉC −ｉL ）−ｋＮO ＩA ΦB ＝ｋＮａ2 ＩA ΦC ＝ｋＮａＩA と表される。ここで各相の第１項はｋＮＩA 、ｋＮａ2
ＩA 、ｋＮａＩA であり、三相の正相回転磁界となって
いる。またＡ相のΦA の第一項を除く項の値をΦA ´と
すると ΦA ´＝ｋ（Ｎ−ＮO ）ｊ（ｉC −ｉL ）−ｋＮO ＩA である。
きの各相の電機子巻線の作る磁束を見ると、誘起電圧Ｅ
A を基準とした三相平衡電流はＩA ，ａ2 ＩA ，ａＩA
となり、 ΦA ＝ｋ（Ｎ−ＮO ）（ｊ（ｉC −ｉL ）＋ＩA ）＝ｋ
ＮＩA ＋ｋ（Ｎ−ＮO ）ｊ（ｉC −ｉL ）−ｋＮO ＩA ΦB ＝ｋＮａ2 ＩA ΦC ＝ｋＮａＩA と表される。ここで各相の第１項はｋＮＩA 、ｋＮａ2
ＩA 、ｋＮａＩA であり、三相の正相回転磁界となって
いる。またＡ相のΦA の第一項を除く項の値をΦA ´と
すると ΦA ´＝ｋ（Ｎ−ＮO ）ｊ（ｉC −ｉL ）−ｋＮO ＩA である。
【００２８】負荷にも様々あるが、負荷電流が遅れ電流
であった場合を考察すると、 ＩA ＝−ｊＩA となるので ΦA ´＝ｋ（Ｎ−ＮO ）ｊ（ｉC −ｉL ）＋ｋＮO ｊＩ
A この式の第２項から、遅れ電流ＩA が増大するとΦA ´
が増大する作用のあることが明かで、このΦA ´はＡ相
のみに存在しＢ，Ｃ相には無いことから交番磁界であ
り、前記作用と同様に交番磁界の逆相分回転磁界は遅れ
電流ＩA に比例して増大することになる。その結果、界
磁コア９の界磁巻線１２の誘起電圧が大きくなり、ダイ
オード１１による整流電流が増大し、界磁極が強くなっ
て電機子巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC を増大させる
ことになる。
であった場合を考察すると、 ＩA ＝−ｊＩA となるので ΦA ´＝ｋ（Ｎ−ＮO ）ｊ（ｉC −ｉL ）＋ｋＮO ｊＩ
A この式の第２項から、遅れ電流ＩA が増大するとΦA ´
が増大する作用のあることが明かで、このΦA ´はＡ相
のみに存在しＢ，Ｃ相には無いことから交番磁界であ
り、前記作用と同様に交番磁界の逆相分回転磁界は遅れ
電流ＩA に比例して増大することになる。その結果、界
磁コア９の界磁巻線１２の誘起電圧が大きくなり、ダイ
オード１１による整流電流が増大し、界磁極が強くなっ
て電機子巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC を増大させる
ことになる。
【００２９】以上のことから、本発明の発電機において
はブラシレスであるだけでなく、特別の電圧調整装置や
別の励磁巻線を設けることなく、負荷電流の遅相分によ
る電圧降下を補償する作用を有するものであり、負荷電
流の力率のいかんにかかわらず発電機の出力が増大する
ことにより発生する電圧降下をも補償する能力を有する
ものである。また、本発明によって簡便な構成による確
実な電圧調整器を有する発電機を提供することができ
た。
はブラシレスであるだけでなく、特別の電圧調整装置や
別の励磁巻線を設けることなく、負荷電流の遅相分によ
る電圧降下を補償する作用を有するものであり、負荷電
流の力率のいかんにかかわらず発電機の出力が増大する
ことにより発生する電圧降下をも補償する能力を有する
ものである。また、本発明によって簡便な構成による確
実な電圧調整器を有する発電機を提供することができ
た。
【００３０】次に本発明の第２の実施例を図２により説
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３
のみを図示しその詳細を説明する。この図２に示すもの
は円筒形の界磁コア１５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、ここでは４極を例にとって
整流素子としてのダイオード１６を直列に接続した界磁
巻線１７を巻装してある。このとき円筒形の界磁コア１
５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３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１７の巻装の形態
は、電機子巻線と極数が一致しておればよく、円筒形の
界磁コア１５として形成しても非常に構造が単純であ
る。
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３
のみを図示しその詳細を説明する。この図２に示すもの
は円筒形の界磁コア１５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、ここでは４極を例にとって
整流素子としてのダイオード１６を直列に接続した界磁
巻線１７を巻装してある。このとき円筒形の界磁コア１
５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３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１７の巻装の形態
は、電機子巻線と極数が一致しておればよく、円筒形の
界磁コア１５として形成しても非常に構造が単純であ
る。
【００３１】また図３に示すように界磁巻線１８を三相
に巻装して星形結線し、その２つの線間Ａ−Ｂ，Ａ−Ｃ
にダイオード１９を接続して構成することも可能であ
る。
に巻装して星形結線し、その２つの線間Ａ−Ｂ，Ａ−Ｃ
にダイオード１９を接続して構成することも可能であ
る。
【００３２】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。円筒形にすると出力電圧
波形にひずみが少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、高い周波数
の発電も可能であるブラシレス三相交流発電機とするこ
とができる。
実施例と全く同じ作用となる。円筒形にすると出力電圧
波形にひずみが少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、高い周波数
の発電も可能であるブラシレス三相交流発電機とするこ
とができる。
【００３３】
【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極性でよく従来の
ように異極数の別の励磁巻線を設けることもなく、電機
子と界磁ともに単一の巻線導体を設けることで、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極性でよく従来の
ように異極数の別の励磁巻線を設けることもなく、電機
子と界磁ともに単一の巻線導体を設けることで、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。
【００３４】また本発明では負荷電流の遅相分による電
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にセンサーを高速で回転
する界磁側に設けることもなく、これらのすべてのセン
サー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、負荷電流等の変動ともなう電圧効
果を補償するだけでなく、出力電圧そのものも調整可能
としたので、汎用の発電機として利用分野が拡大でき
た。
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にセンサーを高速で回転
する界磁側に設けることもなく、これらのすべてのセン
サー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、負荷電流等の変動ともなう電圧効
果を補償するだけでなく、出力電圧そのものも調整可能
としたので、汎用の発電機として利用分野が拡大でき
た。
【図１】本発明の突極形界磁によるブラシレス三相発電
機の構成図。
機の構成図。
【図２】本発明の回転子側を円筒形界磁により構成した
実施例図。
実施例図。
【図３】本発明の回転子側に三相星形巻線を巻装した実
施例図。
施例図。
【図４】従来のブラシレス三相発電機の構成図
１ ブラシレス三相交流発電機 ２ 固定子側 ３ 回転子側 ４ 固定子コア ５ コンデンサ ６ リアクトル ７ トライアック ８ 電圧調整器 ９ 界磁コア １０ 突極 １１ ダイオード １２ 界磁巻線 １３ 駆動軸 １４ 原動機 １５ 界磁コア １６ ダイオード １７ 界磁巻線 １８ 界磁巻線 １９ ダイオード ２０ 固定子 ２１ 主発電巻線 ２２ 半導体素子 ２３ 励磁巻線 ２４ 界磁コア ２５ 回転子 ２６ 界磁巻線 ２７ 整流素子
Claims (4)
- 【請求項１】 固定子コアに三相の電機子巻線を設けそ
のうち一相の電機子巻線の巻数を他の二相より少なくす
ると共に、該少なくした一相の電機子巻線に、コンデン
サと、リアクトルとトライアックとを直列接続した電圧
調整器と、を並列に接続した固定子と、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極が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
整流素子を直列に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。 - 【請求項４】 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界
磁巻線を三相星形に結線して固定子と同極数に巻装し、
前記三相のうち二つの線間に整流素子を接続してＮ極と
Ｓ極とが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 |
|---|---|---|---|
| JP3295394A JPH07222418A (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | ブラシレス三相交流発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295394A JPH07222418A (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | ブラシレス三相交流発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07222418A true JPH07222418A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=12373311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3295394A Pending JPH07222418A (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | ブラシレス三相交流発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07222418A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100483206B1 (ko) * | 1998-12-10 | 2005-07-07 | 발레오전장시스템스코리아 주식회사 | 차량용 교류발전기_ |
-
1994
- 1994-02-03 JP JP3295394A patent/JPH07222418A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100483206B1 (ko) * | 1998-12-10 | 2005-07-07 | 발레오전장시스템스코리아 주식회사 | 차량용 교류발전기_ |
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