JPH09149577A - 発電機 - Google Patents
発電機Info
- Publication number
- JPH09149577A JPH09149577A JP32385595A JP32385595A JPH09149577A JP H09149577 A JPH09149577 A JP H09149577A JP 32385595 A JP32385595 A JP 32385595A JP 32385595 A JP32385595 A JP 32385595A JP H09149577 A JPH09149577 A JP H09149577A
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- JP
- Japan
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- magnetic
- armature winding
- short circuit
- inductance
- armature
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- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、同期発電機、特に内燃機関等の回転
変化の大きい動力源により駆動される同期発電機にあっ
て、出力電圧の安定化回路を付加することが容易な同期
発電機に関するものである。 【解決手段】本発明は、同期発電機の電機子（固定子）
の巻線仕様を変更することなく巻線コイルによって発生
する磁界のみに対して磁気短絡路を構成するよう固定子
端板の歯の先端部を接続し巻線コイルに流れる電流によ
って発生する磁束を通しやすくすることで、等価的にイ
ンダクタンス値を増加させるとともに、端板のコア材質
に高珪素鋼やソフトフェライトを使用し、インダクタン
スの周波数特性を改善することで発電時の昇圧チョッパ
特性を改善し、自動車の内燃機関のように使用回転域の
広い機関で駆動される同期発電機の発電電圧を安定化す
る。具体的な磁気短絡路の構成は、コイルエンド部分を
軟磁性粉体を含む樹脂で囲繞したり、軟磁性体製リング
をコイルエンド部分に嵌め込んだり、コイルエンド部分
に電機子端板を設けるなどとしたものである。
変化の大きい動力源により駆動される同期発電機にあっ
て、出力電圧の安定化回路を付加することが容易な同期
発電機に関するものである。 【解決手段】本発明は、同期発電機の電機子（固定子）
の巻線仕様を変更することなく巻線コイルによって発生
する磁界のみに対して磁気短絡路を構成するよう固定子
端板の歯の先端部を接続し巻線コイルに流れる電流によ
って発生する磁束を通しやすくすることで、等価的にイ
ンダクタンス値を増加させるとともに、端板のコア材質
に高珪素鋼やソフトフェライトを使用し、インダクタン
スの周波数特性を改善することで発電時の昇圧チョッパ
特性を改善し、自動車の内燃機関のように使用回転域の
広い機関で駆動される同期発電機の発電電圧を安定化す
る。具体的な磁気短絡路の構成は、コイルエンド部分を
軟磁性粉体を含む樹脂で囲繞したり、軟磁性体製リング
をコイルエンド部分に嵌め込んだり、コイルエンド部分
に電機子端板を設けるなどとしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期発電機、特に
内燃機関等の回転変化の大きい動力源により駆動される
同期発電機にあって、出力電圧の安定化回路を付加する
ことが容易な同期発電機に関する。
内燃機関等の回転変化の大きい動力源により駆動される
同期発電機にあって、出力電圧の安定化回路を付加する
ことが容易な同期発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車の付加価値向上のため自動
車の搭載機器も大容量化が進んでいる。それらの搭載機
器へ十分な電力を供給するため、小型で高出力の同期発
電機が注目されている。しかしながら、同期発電機はそ
の回転数に比例して出力電圧が変化するため、自動車等
の内燃機関で駆動し発電する場合、内燃機関の回転数が
大幅に変化するためそれに伴って同期発電機の出力電圧
も大きく変化することが問題となっている。したがっ
て、定電圧化が必要不可欠であり、そのために定電圧回
路等の電圧安定化手段や複雑な制御回路を付加する必要
があり、装置全体として、高価でかつ大型化するという
問題があった。
車の搭載機器も大容量化が進んでいる。それらの搭載機
器へ十分な電力を供給するため、小型で高出力の同期発
電機が注目されている。しかしながら、同期発電機はそ
の回転数に比例して出力電圧が変化するため、自動車等
の内燃機関で駆動し発電する場合、内燃機関の回転数が
大幅に変化するためそれに伴って同期発電機の出力電圧
も大きく変化することが問題となっている。したがっ
て、定電圧化が必要不可欠であり、そのために定電圧回
路等の電圧安定化手段や複雑な制御回路を付加する必要
があり、装置全体として、高価でかつ大型化するという
問題があった。
【０００３】上記問題を解決するため同期発電機の電機
子巻線のインダクタンス分を利用して発電電圧が低いと
きは昇圧し内燃機関の回転に応じて昇圧率を制御するこ
とで常に発電電圧を一定に維持する昇圧チョッパが考案
されている。
子巻線のインダクタンス分を利用して発電電圧が低いと
きは昇圧し内燃機関の回転に応じて昇圧率を制御するこ
とで常に発電電圧を一定に維持する昇圧チョッパが考案
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同期発
電機の電機子巻線のインダクタンスはコイルエンド（図
４の電機子巻線２の電機子１の外側に出ている部分）等
の漏れ磁束によって形成されるリーケージインダクタン
スを利用するためインダクタンス値を大きくできないと
いう制約があり、また周波数特性も悪く、結果として昇
圧チョッパ動作時の電圧安定化範囲が狭く、電力容量に
ついても大きくできないという問題があった。また、ス
ロットの先端部にソフトフェライトを使用した磁気短絡
路を設けることによって前記リーケージインダクタンス
を増加させる等の例は見掛けられるが磁石からの磁束が
コイルを経由せず他の磁極へ回り込んで、発電電力が低
下するという問題もあった。
電機の電機子巻線のインダクタンスはコイルエンド（図
４の電機子巻線２の電機子１の外側に出ている部分）等
の漏れ磁束によって形成されるリーケージインダクタン
スを利用するためインダクタンス値を大きくできないと
いう制約があり、また周波数特性も悪く、結果として昇
圧チョッパ動作時の電圧安定化範囲が狭く、電力容量に
ついても大きくできないという問題があった。また、ス
ロットの先端部にソフトフェライトを使用した磁気短絡
路を設けることによって前記リーケージインダクタンス
を増加させる等の例は見掛けられるが磁石からの磁束が
コイルを経由せず他の磁極へ回り込んで、発電電力が低
下するという問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め、本発明によれば、電機子巻線の漏洩インダクタンス
を利用した昇圧チョッパと、該昇圧チョッパによって、
発電電圧に応じて昇圧率を制御し、回転数の変動があっ
ても発電電圧の安定化をはかることができる同期電動機
において、前記電機子巻線に流れる電流によって発生す
る磁束のみを通し易くする磁気短絡路を設けた同期発電
機が提供される。
め、本発明によれば、電機子巻線の漏洩インダクタンス
を利用した昇圧チョッパと、該昇圧チョッパによって、
発電電圧に応じて昇圧率を制御し、回転数の変動があっ
ても発電電圧の安定化をはかることができる同期電動機
において、前記電機子巻線に流れる電流によって発生す
る磁束のみを通し易くする磁気短絡路を設けた同期発電
機が提供される。
【０００６】さらに、前記磁気短絡路がフェライト等の
軟磁性体粉を混入した硬化性樹脂である同期発電機が提
供され、さらに、前記磁気短絡路がリング状に成形さ
れ、その一部に切欠きを有し、該切欠が電機子巻線のコ
イルエンド部に挿入された同期発電機が提供され、さら
に、前記磁気短絡路が透磁率が高く、周波数特性の良好
な高珪素鋼や軟磁性体等からなる歯で、該歯の先端部を
接続した電機子端板を設けることにより電機子巻線によ
り発生する磁束のみを通過させ、等価的には巻線に直列
にインダクタンスが挿入された同期発電機が提供され
る。
軟磁性体粉を混入した硬化性樹脂である同期発電機が提
供され、さらに、前記磁気短絡路がリング状に成形さ
れ、その一部に切欠きを有し、該切欠が電機子巻線のコ
イルエンド部に挿入された同期発電機が提供され、さら
に、前記磁気短絡路が透磁率が高く、周波数特性の良好
な高珪素鋼や軟磁性体等からなる歯で、該歯の先端部を
接続した電機子端板を設けることにより電機子巻線によ
り発生する磁束のみを通過させ、等価的には巻線に直列
にインダクタンスが挿入された同期発電機が提供され
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、同期発電機の電機子
（固定子）の巻線仕様を変更することなく巻線コイルに
よって発生する磁界のみに対して磁気短絡路を構成する
ことで、等価的にインダクタンス値を増加させるととも
に、端板のコア材質に高珪素鋼やソフトフェライトを使
用し、インダクタンスの周波数特性を改善することで発
電時の昇圧チョッパ特性を改善し、自動車の内燃機関の
ように使用回転域の広い機関で駆動される同期発電機の
発電電圧を安定化することができる。
（固定子）の巻線仕様を変更することなく巻線コイルに
よって発生する磁界のみに対して磁気短絡路を構成する
ことで、等価的にインダクタンス値を増加させるととも
に、端板のコア材質に高珪素鋼やソフトフェライトを使
用し、インダクタンスの周波数特性を改善することで発
電時の昇圧チョッパ特性を改善し、自動車の内燃機関の
ように使用回転域の広い機関で駆動される同期発電機の
発電電圧を安定化することができる。
【０００８】また、前記巻線コイルのインダクタンスを
増加させる手段としては、上記の構造以外にコイルエン
ドのスロット毎にフェライトなどの軟磁性体のリングを
装着するなどコイルエンド部において巻線の周囲に磁気
短絡路を形成できる他の構成でも実現できる。具体的に
は可とう性材料のフェライト等の軟磁性体粉を混合し成
形した樹脂のリングで、その一部に切欠きを設けたもの
を巻きあがった固定子の巻線に挿入し、磁気短絡路を形
成する方法や、硬化性の液体に軟磁性体粉を混入させた
ものを巻きあがった固定子のコイルエンド部に充填し、
その後硬化させ、磁気短絡路を形成する方法がある。こ
れらの方法では、前記磁性体粉の量や材質を変えること
によりインダクタンス及び周波数特性を調整することが
自在である。
増加させる手段としては、上記の構造以外にコイルエン
ドのスロット毎にフェライトなどの軟磁性体のリングを
装着するなどコイルエンド部において巻線の周囲に磁気
短絡路を形成できる他の構成でも実現できる。具体的に
は可とう性材料のフェライト等の軟磁性体粉を混合し成
形した樹脂のリングで、その一部に切欠きを設けたもの
を巻きあがった固定子の巻線に挿入し、磁気短絡路を形
成する方法や、硬化性の液体に軟磁性体粉を混入させた
ものを巻きあがった固定子のコイルエンド部に充填し、
その後硬化させ、磁気短絡路を形成する方法がある。こ
れらの方法では、前記磁性体粉の量や材質を変えること
によりインダクタンス及び周波数特性を調整することが
自在である。
【０００９】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説
明する。図１は、その第１の実施例である。本図におい
て、１は同期発電機の電機子で、該電機子１にはスロッ
ト（図示せず）が設けてあり、各スロットには電機子巻
線２が挿入されている。回転軸３には回転子４が設けら
れている。本実施例の回転子４は永久磁石で図示したが
界磁巻線型であっても本発明は応用できる。前記電機子
巻線２の電機子１の外側のコイルエンド部は、磁気短絡
路５で被覆されている。本実施例においては、熱硬化性
樹脂と軟磁性体粉末、例えばフェライト等、とを混合
し、該混合したもので電機子巻線２のコイルエンド部を
モールドし、樹脂を硬化させたものである。次に本発明
の第２の実施例を図２で説明する。同期発電機の基本的
な構成は第１の実施例（図１）と同様であるので、それ
らについては同じ番号を付し説明を省略する。第２の実
施例で第１の実施例と相違するのは、電機子巻線２のコ
イルエンド部の磁気短絡路であり、第２の実施例では２
図に示すように、各電機子巻線２のコイルエンド部に磁
性体リング６を挿入したことを特徴とする。該磁性体リ
ング６は、可とう性材料に軟磁性体のフェライト等の粉
末を混合し、リング状に成形したもので、その一部に切
欠を設け、電機子巻線２に装着したものである。最後
に、第３の実施例を図３で説明する。同期発電機の基本
的な構成は第１の実施例（図１）と同様であるので、そ
れらについては同じ番号を付し説明を省略する。第３の
実施例で第１の実施例と相違するのは、電機子１の両端
に設けた固定子端板７を磁気短絡路とした点である。該
固定子端板７は、透磁率が高く、周波数特性が良好で磁
気損失の少ない高珪素鋼や軟磁性体から成り、図３
（ｂ）に示すように、電機子巻線２のスロットの先端部
が開放されていない形状となっている。
明する。図１は、その第１の実施例である。本図におい
て、１は同期発電機の電機子で、該電機子１にはスロッ
ト（図示せず）が設けてあり、各スロットには電機子巻
線２が挿入されている。回転軸３には回転子４が設けら
れている。本実施例の回転子４は永久磁石で図示したが
界磁巻線型であっても本発明は応用できる。前記電機子
巻線２の電機子１の外側のコイルエンド部は、磁気短絡
路５で被覆されている。本実施例においては、熱硬化性
樹脂と軟磁性体粉末、例えばフェライト等、とを混合
し、該混合したもので電機子巻線２のコイルエンド部を
モールドし、樹脂を硬化させたものである。次に本発明
の第２の実施例を図２で説明する。同期発電機の基本的
な構成は第１の実施例（図１）と同様であるので、それ
らについては同じ番号を付し説明を省略する。第２の実
施例で第１の実施例と相違するのは、電機子巻線２のコ
イルエンド部の磁気短絡路であり、第２の実施例では２
図に示すように、各電機子巻線２のコイルエンド部に磁
性体リング６を挿入したことを特徴とする。該磁性体リ
ング６は、可とう性材料に軟磁性体のフェライト等の粉
末を混合し、リング状に成形したもので、その一部に切
欠を設け、電機子巻線２に装着したものである。最後
に、第３の実施例を図３で説明する。同期発電機の基本
的な構成は第１の実施例（図１）と同様であるので、そ
れらについては同じ番号を付し説明を省略する。第３の
実施例で第１の実施例と相違するのは、電機子１の両端
に設けた固定子端板７を磁気短絡路とした点である。該
固定子端板７は、透磁率が高く、周波数特性が良好で磁
気損失の少ない高珪素鋼や軟磁性体から成り、図３
（ｂ）に示すように、電機子巻線２のスロットの先端部
が開放されていない形状となっている。
【００１０】ここで、上記各実施例の動作について説明
する。まず、第１の実施例の場合、電機子巻線２のコイ
ルエンド部で漏洩する磁束が磁気短絡路５の磁路を通る
ようになり、等価的にはインダクタンスを大きくしたも
のとなる。このインダクタンスは、磁気短絡路５に混入
させる磁性体粉末の材質及び量により自在に変化させる
ことができる。
する。まず、第１の実施例の場合、電機子巻線２のコイ
ルエンド部で漏洩する磁束が磁気短絡路５の磁路を通る
ようになり、等価的にはインダクタンスを大きくしたも
のとなる。このインダクタンスは、磁気短絡路５に混入
させる磁性体粉末の材質及び量により自在に変化させる
ことができる。
【００１１】第２及び第３の実施例についても同様であ
る。第２の実施例の場合は、磁性体リング６であるの
で、第１の実施例よりも簡便に実施できるが、インダク
タンスの増加は、第１の実施例に比較すると少ない。
る。第２の実施例の場合は、磁性体リング６であるの
で、第１の実施例よりも簡便に実施できるが、インダク
タンスの増加は、第１の実施例に比較すると少ない。
【００１２】第３の実施例では、通常電機子１のスロッ
トの先端部は開放されておりそれによる漏洩磁束が発生
するが、電機子の端部に、スロット先端部が開放されて
いない固定子端板７を設けることにより、その漏洩磁束
の減少を計り、インダクタンスを増加させることができ
る。
トの先端部は開放されておりそれによる漏洩磁束が発生
するが、電機子の端部に、スロット先端部が開放されて
いない固定子端板７を設けることにより、その漏洩磁束
の減少を計り、インダクタンスを増加させることができ
る。
【００１３】第１の実施例と第３の実施例との組合せ、
又は第２の実施例と第３の実施例との組合せにより、さ
らにインダクタンスを増加させることができる。
又は第２の実施例と第３の実施例との組合せにより、さ
らにインダクタンスを増加させることができる。
【００１４】以上、本発明を上述の実施例を用いて説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【００１５】
【発明の効果】上記で述べたように、本発明は同期電動
機の電機子構造を変更することなく電機子巻線のコイル
エンド部又は電機子端部に磁性体を附加するだけで電機
子巻線に等価的に直列に形成されるインダクタンスの周
波数特性を向上させることができ、そのインダクタンス
値を増加させることができる。
機の電機子構造を変更することなく電機子巻線のコイル
エンド部又は電機子端部に磁性体を附加するだけで電機
子巻線に等価的に直列に形成されるインダクタンスの周
波数特性を向上させることができ、そのインダクタンス
値を増加させることができる。
【００１６】したがって、同期発電機の電機子巻線のイ
ンダクタンス分を昇圧回路のインダクタンスとして利用
することができ、昇圧回路を新たな独立したインダクタ
ンスを付加することなく実現出来るだけでなく、前記附
加する磁性体の磁性特性を容易に変更することが出来る
ので、昇圧チョッパ回路の設計自由度を増加させること
ができる。
ンダクタンス分を昇圧回路のインダクタンスとして利用
することができ、昇圧回路を新たな独立したインダクタ
ンスを付加することなく実現出来るだけでなく、前記附
加する磁性体の磁性特性を容易に変更することが出来る
ので、昇圧チョッパ回路の設計自由度を増加させること
ができる。
【００１７】以上のことより、本発明の同期電動機は昇
圧チョッパに適した同期発電機を提供することができる
ので、自動車の内燃機関等、回転変化の著しい動力源で
駆動される同期発電機において、出力電圧の安定した電
力の供給が出来るものである。
圧チョッパに適した同期発電機を提供することができる
ので、自動車の内燃機関等、回転変化の著しい動力源で
駆動される同期発電機において、出力電圧の安定した電
力の供給が出来るものである。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例の構成図である。
【図４】従来の同期発電機の構成図である。
１…電機子、２…電機子巻線、３…回転軸、４…回転
子、５…磁気短絡路、６…磁性体リング、７…固定子端
板
子、５…磁気短絡路、６…磁性体リング、７…固定子端
板
Claims (4)
- 【請求項１】電機子巻線の漏洩インダクタンスを利用し
た昇圧チョッパと、該昇圧チョッパによって、発電電圧
に応じて昇圧率を制御し、回転数の変動があっても発電
電圧の安定化をはかることができる同期発電機におい
て、前記電機子巻線に流れる電流によって発生する磁束
のみを通し易くする磁気短絡路を設けたことを特徴とす
る同期発電機。 - 【請求項２】前記磁気短絡路がフェライト等の軟磁性体
粉を混入した硬化性樹脂であることを特徴とする請求項
１に記載の同期発電機。 - 【請求項３】前記磁気短絡路がリング状に成形され、そ
の一部に切欠きを有し、該切欠が電機子巻線のコイルエ
ンド部に挿入されていることを特徴とする請求項１に記
載の同期発電機。 - 【請求項４】前記磁気短絡路が透磁率が高く、周波数特
性の良好な高珪素鋼や軟磁性体等からなる歯で、該歯の
先端部を接続した電機子端板を設けることにより電機子
巻線により発生する磁束のみを通過させ、等価的には巻
線に直列にインダクタンスが挿入されたことになること
を特徴とする請求項１に記載の同期発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32385595A JPH09149577A (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32385595A JPH09149577A (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09149577A true JPH09149577A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18159344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32385595A Pending JPH09149577A (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09149577A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069431A (en) * | 1998-02-06 | 2000-05-30 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Synchronous generator |
| JP2007135392A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-05-31 | Yaskawa Electric Corp | スロットレスモータ |
| JP2009077534A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Denso Corp | 回転電機の固定子及びその製造方法 |
| US11368078B2 (en) | 2017-04-14 | 2022-06-21 | Carrier Corporation | Electrical machine winding inductance enhancement |
-
1995
- 1995-11-17 JP JP32385595A patent/JPH09149577A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069431A (en) * | 1998-02-06 | 2000-05-30 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Synchronous generator |
| JP2007135392A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-05-31 | Yaskawa Electric Corp | スロットレスモータ |
| JP2009077534A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Denso Corp | 回転電機の固定子及びその製造方法 |
| US11368078B2 (en) | 2017-04-14 | 2022-06-21 | Carrier Corporation | Electrical machine winding inductance enhancement |
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