JPH0847225A - ブラシレス自励発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷電流の瞬時的大変動に拘らず、常に安定
した出力電圧を保持することができるブラシレス自励発
電機の提供。 【構成】 回転子２に誘導巻線２３及びこれに整流回路
２２を介して接続する回転界磁巻線２１を設ける。固定
子３に、誘導巻線２３に対面する第一界磁巻線３４及び
第二界磁巻線３７と、回転界磁巻線２１に対面する電機
子巻線３１を配する。電機子巻線３１の出力は整流回路
３２を介して制御装置３３に接続し、制御装置３３は、
電機子巻線３１の出力電圧を基準電圧に一致させるよう
に制御された電流を供給すべく第一界磁巻線３４に接続
する。また電機子巻線３１の出力と負荷との間に変流器
３５の一次コイルを挿入し、二次コイルの出力を整流回
路３６を介して第二界磁巻線３７に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関やガソ
リン機関等の各種小形原動機によって駆動されるブラシ
レス自励発電機に関するものである。

【０００２】

【従来技術】ディーゼル機関やガソリン機関等によって
代表される内燃機関を原動機とする大小さまざまな発電
機が利用されている。近年は、故障を減じ保守を容易に
するためにブラシレス自励発電機が多く用いられてい
る。このようなブラシレス自励発電機は、回転界磁形で
あって、その回転界磁巻線に界磁電流を供給する励磁機
を備えている。この励磁機は、固定子の一部に配する励
磁機用の界磁巻線と、これに対応して回転子の一部に配
する誘導巻線とで構成されるものであり、また回転子に
於ては、該誘導巻線と前記発電機の回転界磁巻線との間
に、誘導巻線に誘起した交流起電力を整流する整流回路
が設けられている。

【０００３】固定子には、云うまでもなく、前記発電機
の回転界磁巻線に対応する部位に電機子巻線が設けられ
ている。また前記励磁機用の界磁巻線には、整流回路及
び制御装置を介して前記発電機の電機子巻線の出力電流
の一部がフィードバックされるようになっている。この
制御装置では、発電機の電機子巻線の出力電圧を基準電
圧に一致させるべく、前記フィードバックする電流を制
御するものである。

【０００４】このようなブラシレス自励発電機では、負
荷変動にともない、電機子巻線に於ける出力電圧が変動
し、励磁機の界磁巻線にフィードバックされ得る電流も
変動することとなる。もっとも前記負荷変動が、当該の
ブラシレス自励発電機の発電容量の範囲内の変動であれ
ば、電機子巻線に於ける出力電圧の変動は、前記制御装
置の作用により、問題にならない程度の小さなものに抑
えられ、励磁機の界磁巻線にフィードバックされ得る電
流の変動も殆ど無視できる範囲内に収まることとなる。

【０００５】しかし、発電機の出力に接続されている負
荷の種別及び容量等により、負荷の開閉にともなう突入
電流が瞬時的に発電容量を遥かに越えることがあり、こ
のような場合には、電機子巻線の出力電圧の低下は甚だ
しいものとなり、制御装置に於ける制御の限界を越える
ものとならざるを得ない。例えば、１００Ａの定格出力
の発電機に６０Ａの白熱電灯が接続される場合、この白
熱電灯に電源を投入する際には５〜７倍の電流、即ち、
３００〜４２０Ａの電流が瞬時的に流れることとなり、
発電機の発電容量を遥かに越えることとなる。それ故、
電機子巻線は所定の出力電圧を維持できず、瞬時的に極
端な低下を来すことは避けられないこととなる。

【０００６】勿論、多少の電圧変動があっても、負荷
が、前記白熱電灯、または電熱負荷のようなものである
場合は、その変動が瞬時的なものであれば、ある程度許
容できるものである。しかし、近年の負荷には、マイコ
ンを始めとする半導体素子を組み合わせて構成された精
密な電子的制御部を内蔵しているものが多く、それらの
場合には、電源の電圧の変動が許容限界を越えると、正
常な動作を確保し難くなるものである。

【０００７】また、各種放電灯その他の負荷もその特性
上一定電圧以上で作動するように設計されており、でき
るだけ電圧が安定していることが望ましい。例えば、メ
タルハライドランプや高圧水銀灯では、定格電圧の８５
％程度を下回る瞬時電圧降下が生ずると消灯してしまう
ものである。これらの放電灯類は点灯中は管内圧力が上
昇しており、一旦消灯すると管温度の低下にともない管
内圧力が点灯以前まで降下する間、再点灯できない。し
たがって上記のような限度を越える瞬時の電圧降下も許
容し難いものとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
於ける以上のような諸問題を解決し、瞬時的な負荷変
動、特に負荷の瞬時的な増大が生じた際にも出力電圧の
低下を最小限にとどめ、常に安定した電圧を供給するこ
とができるブラシレス自励発電機を提供することを課題
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の構成の要旨とす
るところは、励磁機を備えたブラシレス発電機に於い
て、励磁機を、回転子に設けた誘導巻線であって、発電
機の回転界磁巻線用の起電力を発生する誘導巻線と、こ
れに対して作用する磁束を発生する第一界磁巻線及び第
二界磁巻線であって、固定子に設けた第一界磁巻線及び
第二界磁巻線とで構成し、前記第一界磁巻線には、発電
機の電機子巻線の出力電圧を所定電圧に保持すべく、整
流回路を介して出力される該電機子巻線の出力電流を制
御して供給する制御装置を接続し、前記第二界磁巻線に
は、これに、負荷電流に比例する電流を供給すべく、変
流器の二次コイルを整流回路を介して接続し、前記変流
器の一次コイルを、前記発電機の電機子巻線の出力と負
荷間に挿入したブラシレス自励発電機であり、これによ
って前記課題を解決することができる。

【００１０】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、前記第
二界磁巻線には、前記変流器を通じて負荷電流に比例す
る電流が供給され、該第二界磁巻線ではそれに対応する
磁束を発生することとなる。他方、前記第一界磁巻線に
は、出力電圧に対応する最大電流値内で制御装置で制御
された電流が供給され、該第一界磁巻線では、それに対
応する磁束を発生することとなる。こうして第一界磁巻
線及び第二界磁巻線で発生する合成磁束により、前記誘
導巻線に誘導起電力を発生させ、これを整流して供給さ
れる回転界磁巻線で発生する磁束が、電機子巻線の出力
電圧を前記所定電圧に保持し得るレベルのものになるよ
うにするものである。

【００１１】したがって、接続された負荷、例えば、白
熱電灯の点灯等に伴う瞬時大電流が流れると、前記電機
子巻線の出力電圧が低下し、対応してフィードバックさ
れ得る最大電流値が低下し、前記制御装置ではそのレベ
ルまでの電流しか出力し得なくなり、これを受けた第一
界磁巻線の発生する磁束は減少することとなる。他方、
負荷電流の急増に比例する電流が、前記変流器を通じて
前記第二界磁巻線に対してフィードバックされ、その発
生する磁束は増大することとなる。

【００１２】その結果、第一界磁巻線及び第二界磁巻線
による合成磁束は、前記所定電圧を保持するために必要
なレベルになり、それ故、発電機の回転界磁巻線には必
要な励磁電流が供給される。これによって生じた回転界
磁磁束によって、電機子巻線には負荷急増による瞬時電
圧降下を補償する起電力が発生し、前記所定電圧にでき
るだけ近い出力電圧が維持されることとなる。

【００１３】このように負荷急増に伴う出力電圧変動が
補償され、安定電圧による良質の電力供給が可能とな
る。したがって、並列接続されている負荷に対する悪影
響、例えば、放電灯の消灯や電子機器の誤動作等が防止
されることとなる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を示す添付図を参照しつつ本発
明を開示する。図１は、本発明のブラシレス自励発電機
１の基本構成例を示す概念図である。

【００１５】図１に於いて、発電機１は、上方の破線ボ
ックスに囲まれた回転子２と、下方の破線ボックスに囲
まれた固定子３とから構成される。上記回転子２は、回
転界磁巻線２１と、整流回路２２と、誘導巻線２３とを
有する。回転界磁巻線２１は、整流回路２２を介して、
誘起起電力を発生する誘導巻線２３から励磁電流が供給
され、界磁磁束Φ０を発生する。即ち、上記誘導巻線２
３は、励磁機の一部をなしている。また前記回転子２
は、図示していない原動機から矢印Ｍのような回転力が
与えられる。

【００１６】前記固定子３は、前記回転子２の回転界磁
巻線２１から磁束Φ０を受ける電機子巻線３１、発電機
１に付設される制御装置３３の出力により前記回転子２
の誘導巻線２３に対して磁束Φ１を伝える第一界磁巻線
３４、及び該第一界磁巻線３４とともに前記回転子２の
誘導巻線２３に対して磁束Φ２を伝える第二界磁巻線３
７であって、後記変流器３５の二次コイルの出力を整流
回路３６を介して供給される第二界磁巻線３７を備えて
いる。上記第一界磁巻線３４及び第二界磁巻線３７は、
前記誘導巻線２３とともに励磁機を構成するものであ
る。

【００１７】なお、前記制御装置３３は、この実施例で
は、前記固定子３の電機子巻線３１の出力を発電機１外
の整流回路３２を介して受け、該電機子巻線３１の出力
電圧を所定の基準電圧と比較し、後者より低ければ、上
げるように、高ければ下げるように、前記第一界磁巻線
３４に供給する電流を制御し、前記電機子巻線３１の出
力を前記基準電圧に一致させるべく制御する構成のもの
である。より具体的には、前記整流回路３２の出力を、
一定周波数で断続し、パルス幅を制御することで出力平
均電流を所望のレベルに制御するものである。しかして
この制御装置３３で出力し得る最大電流は、整流回路３
２の出力電流を断続せず、そのまま供給する場合の電流
値である。

【００１８】なおまた、前記変流器３５は、その一次コ
イルを前記電機子巻線３１の出力と負荷の間に挿入し、
その二次コイルから負荷電流に比例する電流を取り出す
ものである。取り出された電流は、前記したように、整
流回路３６を通じて整流され、前記第二界磁巻線３７に
供給される。

【００１９】ところで、前記固定子３は、云うまでもな
く、構造的に回転子２を包囲しているが、図示の便宜
上、下方にのみまとめて図示している。

【００２０】しかしてこのようなブラシレス自励発電機
は、原動機により回転子２を回転させると、当初、図示
していない回転子界磁部分の鉄心の残留磁気によって電
機子巻線３１に微小電力が発生する。この微小電力が、
一方では、整流回路３２及び制御装置３３を介して第一
界磁巻線３４にフィードバックされ、他方では、変流器
３５及び整流回路３６を介して第二界磁巻線３７にフィ
ードバックされ、これらによって誘導巻線２３にも起電
力を誘起する。この誘起起電力が整流回路２２で整流さ
れて回転界磁巻線２１に励磁電流として供給される。そ
の結果、回転界磁巻線２１の発生する磁束Φ０によって
電機子巻線３１により大きな起電力が生じることとな
る。このサイクルが繰り返され、電機子巻線３１の出力
が次第に増加して正常値に達し、定常運転に至る。

【００２１】このような定常運転状態で、小さな負荷の
投入等が行なわれた場合には、前記したように、前記制
御装置３３で、それにともなう僅かな電圧低下が検出さ
れ、前記第一界磁巻線３４への供給電流がこれを補うべ
く増加され、かつ前記変流器３５で、負荷電流の増加に
ともない、これに比例する出力電流の増加が得られ、こ
れが整流回路３６を介して第二界磁巻線３７に供給され
ることとなる。それ故、電機子巻線３１の出力電圧はほ
ぼ所定の基準電圧を保持することとなる。

【００２２】しかし定常状態での運転中に、接続されて
いる負荷のうち、例えば、大容量の白熱電灯の点灯等が
行なわれると、瞬時に定常状態の５〜７倍もの大きな始
動電流が流れ、巻線内の電圧降下の増加等により前記電
機子巻線３１の出力電圧が低下する。これにともなって
前記第一界磁巻線３４にフィードバックされ得る最大電
流値が低下し、前記制御装置３３ではその最大電流値を
限度とする電流しか出力し得なくなり、これを受けた第
一界磁巻線３４の発生する磁束Φ１は減少することとな
る。

【００２３】他方、以上のような負荷電流の急増に比例
して増加する電流が、前記変流器３５の二次コイルより
供給され、これが整流回路３６を通じて前記第二界磁巻
線３７に対してフィードバックされ、その発生する磁束
Φ２が急増することとなる。この磁束Φ２を、第一界磁
巻線３４の磁束Φ１の急減を補い、かつ必要なだけこれ
を越えるように選定しておくことにより、負荷急増に伴
う出力電圧の低下を確実に防止することができる訳であ
る。

【００２４】しかして、第一界磁巻線３４及び第二界磁
巻線３７による合成磁束は、前記電機子巻線３１の出力
電圧を前記基準電圧に保持するために必要なレベルにな
り、それ故、前記誘導巻線２３では必要なレベルの電流
が誘起され、整流回路２２を介して、発電機１の回転界
磁巻線２１に必要なレベルの励磁電流として供給され
る。そして、これによって生じた回転界磁磁束Φ０によ
って、電機子巻線３１には負荷急増による瞬時電圧降下
を補償する起電力が発生し、前記基準電圧を殆ど下回ら
ない出力電圧が維持されることとなる。

【００２５】

【発明の効果】本発明のブラシレス自励発電機によれ
ば、負荷の瞬時急増、例えば、大容量白熱電灯群の投入
時のように、定格電流の５〜７倍の突入電流が流れて
も、出力電圧の低下を最小限度に抑えることができる。

【００２６】その結果、当該白熱電灯等の機器に加え
て、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ又は高圧
水銀灯のような放電灯類や、電子機器類が接続されてい
る場合であっても、それらの望ましくない消灯やノイズ
による誤動作等を防止することができる。その他、複数
の電気機器が接続されている場合に、前記白熱電灯等の
機器以外の機器に対するフリッカ、消灯、回転むら、脈
動、電子機器類への誤動作等の悪影響を回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のブラシレス自励発電機の基本構成例
を示す概念図。

【符号の説明】

１ ブラシレス自励発電機 ２ 回転子 ２１ 回転界磁巻線 ２２ 整流回路 ２３ 誘導巻線 ３ 固定子 ３１ 電機子巻線 ３２ 整流回路 ３３ 制御装置 ３４ 第一界磁巻線 ３５ 変流器 ３６ 整流回路 ３７ 第二界磁巻線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁機を備えたブラシレス発電機に於い
   て、 励磁機を、回転子に設けた誘導巻線であって、発電機の
   回転界磁巻線用の起電力を発生する誘導巻線と、これに
   対して作用する磁束を発生する第一界磁巻線及び第二界
   磁巻線であって、固定子に設けた第一界磁巻線及び第二
   界磁巻線とで構成し、 前記第一界磁巻線には、発電機の電機子巻線の出力電圧
   を所定電圧に保持すべく、整流回路を介して出力される
   該電機子巻線の出力電流を制御して供給する制御装置を
   接続し、 前記第二界磁巻線には、これに、負荷電流に比例する電
   流を供給すべく、変流器の二次コイルを整流回路を介し
   て接続し、前記変流器の一次コイルを、前記発電機の電
   機子巻線の出力と負荷間に挿入したブラシレス自励発電
   機。