JPS59201661A - 誘導子型発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は同期発電機の一種である誘導子型発電機に係り
、とくに漏洩磁束をなくして電機子コイルと鎖交する有
効磁束を増加させるようにした誘導子型発電機に関り−
る。

同期発電機の一種として誘導子型発電機が知られている
。この発電機は固定子に界磁コイルと電機子コイルとを
設けておき、回転子側に誘導子磁極を設けるようにした
ものである。従って界磁コイルを励磁すると回転子の回
転に伴なって誘導子磁極によって磁束密度が一定の周期
で変化することになり、しかもこの磁束は固定子側の電
機子コイルと鎖交するために、上記電機子コイルに出力
電圧を誘起することになり、これを発電出力として取出
して利用することができる。そしてこのような誘導子型
発電機は、回転子側にコイルを設ける必要がなく、この
ためにブラシやスリップリングを必要とせず、簡単な構
造によって高周波電力を得ることができるようになる。

さらにこのような誘導子型発電機において、誘導子磁極
の１／２のピッチでポールコアを固定子側に設けるとと
もに、これらのポールコアにそれぞれ界磁コイルを巻装
し、しかもこれらのポールコアの磁束の向きが２つおき
に反転するように界磁コイルに電流を流し、さらに互に
異なる向きに磁化される隣接する一対のポールコアに共
通の電成子コイルを巻装するようにすδと、誘導子磁極
がボールコアのピッチに相当する角度だけ回転する度に
電機子コイルと鎮交する磁束の向ぎが完全に反転するよ
うになる。従ってこのような誘導子型発雷機は磁束の強
さが周期的に増減するものに比べれば逃かに高い発電出
力を得ることが可能になる。

しかしこのような構成によれば、ボールコアが誘導子磁
極の１７２のピッチで設けられているために、誘導子ｖ
Ａ極と対向する一対のボールコアの間に、誘導子磁極と
は対向しないボールコアが生ずることになり、しかもこ
のボールコアに巻装された界磁コイルには励磁電流が流
れているために、このボールコアによって漏洩磁束が発
生する。この漏洩磁束は電機子コイルと鎖交することが
なく、このために発電を行なうこともない。従ってこの
ような構成に係る発電機によれば、上記漏洩磁束を生ず
るボールコアに巻装された界ｒＪＡｔｉ流は無駄に消費
されることになり、発電機の効率を損うことにもなる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、誘導子磁極と対向しな固定子側の磁極に巻装された
界磁コイルによる漏洩磁束を効果的に防止することによ
って、小型軽量であって、しかも高出力の誘導子型発電
機を提供することを目的とするものである。

以下本発明を図示の一実施例につき説明する。。

この実施例は本発明に係る誘導子型発電機を、自動車を
制動するための制動力を生ずるリターダに適用したもの
である。第１図はこの誘導子型発電機から成るリターダ
を備えた自動車のエンジン１を示しており、このエンジ
ン１の背面側にはフライホイールハウジング２が設けら
れており、このハウジング２内には第２図に示すように
フライホイール３が配されている。フライホイール３は
エンジン１の出力軸を構成するクランクシャフト４の端
部に固着されている。さらに上記フライホイールハウジ
ング２の背面側にはトランスミッション５が取付けられ
ており、このトランスミッション５によってエンジン１
の回転を変速するようになっており、この変速された回
転をプロペラシャツ１−６によって駆動輪に伝達するよ
うになっている。

上記フライホイールハウジング２の中に配されているフ
ライホイール３の外周部にば誘導子７が取イ４けられて
おり、この誘導子７には半径方向外方に突出する突起状
のｖＡＡｓ２一定の間隔で設けられている。従ってこの
誘導子磁極８を備えたフライホイール３が誘導子型発電
機の回転子を構成覆ることになる。これに対してフライ
ホイールハウジング２の上部および下部にはそれぞれ円
周方向に延びるケース９が設けられており、これらのケ
ース９内には界磁コイルと電機子コイルとを備えた固定
子が収納されている。そして界磁コイルはバッテリ１０
とコントローラ１１を介して接続されており、バッテリ
１ｏがらコントローラ１１を介して上記界磁コイルに励
磁電流を流すようになっている。これに対してケース９
内の電機子コイルは第２図に示す冷却箱１２内の抵抗と
接続されでｄ３す、この抵抗によって電力を消費して熱
に変換するようになっている。そしてこの熱を冷却する
ために冷却箱１２には送水パイプ１３が接続されている
。

つぎに上記フライホイール３から成る回転子とケース９
内の固定子とによって形成され、リターダを構成づ゛る
誘導子型発電機の構造について第３図につき説明する。

ケース９内には円周方向に所定のピッチでボールコア１
４が配置されており、このコア１４の下端部は上記誘導
子磁極８に微小なエアギャップを介して対向している。

そしてボールコア１４は固定子ヨーク１５に固着される
ようになっている。なおボールコア１４と固定子ヨーク
１５との連結は、ケース９の上部間口を覆う蓋板１６に
取付けられた連結ボルト１７によって行なわれている。

これに対して上記誘導子磁極８は固定ボルト１８によっ
てフライホイール３の外周部に形成された取付【プ部１
９に取付けらでいる。

なお誘導子磁極８とともにクラッチカバー２０がボルト
１８によって共線めされている。また取付は部１９に対
して上記誘導子磁極８とは反対側には、リングキャ２１
が取付けられるようになっている。なｉＪ′３クラッチ
カバー２０によって閉塞されたフライホイール３の内側
にはクラッチが設けられている。

さらに上記ケース９内のボールコア１４には界磁コイル
２２．２３と電機子コイル２４とが巻装されている。第
７図に示すように電機子コイル２４は互に隣接する一対
のボールコア１４に跨って共通に巻装されており、これ
に対して界磁コイル２２．２３はそれぞれのボールコア
１１１に別々に巻装されている。そして第１群のコイル
２２と第２群のコイル２３とがボールコア１４に２つず
つ交互に巻装されるようになっている。なおこれらのコ
イル２２．２３の巻き方向あるいは接続は第１群のコイ
ル２２および第２群のコイル２３についてそれぞれ交互
に逆になっており、これに応じてボールコア１４の磁化
の方向も反転されるようになっている。そして上記電機
子コイル２４は第１群のコイル２２が巻装されたボール
コア１４と第２群のコイル２３が巻装されたボールコア
１４とに跨って巻装されるようになっている。

このような固定子に対して、フライホイール３側の回転
子の構造について第４図〜第６図につき説明すると、上
記フライホイール３の外周部に設けられている誘導子７
は第４図に示すようなセグメント２５から構成されてい
る。セグメン１〜２５は円弧状に珪素鋼板を打抜くとと
もに、所定のピッチで半径方向外方に突出する誘導子磁
極８を設けたものであって、このようにして打゛抜かれ
た珪素鋼板を積層したものである。そしてこのセグメン
ト２５には、一対の誘導子磁極８の間に補助磁極２６が
取（＝Ｉけられるようになっている。補助磁極２６の下
端には逆台形状の係合１部２７が形成されており、この
係合部２７がセグメン１〜２５の同じく逆台形状の係合
溝２８に係合させることによって、補助磁極２６がセグ
メント２５に取イ」けられている。そして補助磁極２６
には四角筒状をなす短絡環２９が取付けられている。

なおセグメント２５の２つの磁極８の間の部分の内の一
方の部分のみにしか補助磁極２６が取付けられておらず
、このようなセグメント２５が第５図に示すように２列
に並んでフライホイール３の外周部に取付【プられるよ
うになっている。しがも２列のセグメント２５の接合部
の位置は、長さの１／２のピッチで互にずれるようにな
っている。

従ってこのような構成によれば、一種類のセグメント２
５のみによって誘導子７を構成することが可能になる。

第６図はこのような誘導子７の組立ての状態を示すもの
であって、この誘導子７に取付けられている補助磁極２
６は対向するボールコア１４の１／２の幅しか有してい
ないことになる。

そして補助磁極２６は第７図および第８図に示すように
、１っおきのボールコア１４が誘導子磁極８と対向した
場合に、誘導子磁極８と対向しない他のボールコア１４
と対向するようになっている。

つぎに以上のような構成に係る誘導子型発電機から成る
リターダの動作について説明する。このリターダを備え
たエンジン１を搭載した車両が長い坂を下る場合には、
例えば運転席に設けられているリターダスイッチを閉成
するとともに、アクセルペダルから足を離してブレーキ
ペダルを踏込む。するとこのブレーキペダルの踏込みに
よってブレーキスイッチが閉成され、このスイッチの出
力は第２図に示すコントローラ１１に供給されることに
なる。従ってバッテリ１０からコン１〜ローラ１１を介
して誘導子型発電機の界磁コイル２２．２３に電流が流
れて、これらのコイル２２．２３が励磁される。なおコ
イル２２．２３は互にその巻き方向あるいは接続が逆に
なっているために、第７図に示すようにこれに応じて磁
化されるボールコア１４の磁極の向きも逆になる。

第７図はフライホイール３がある回転位置にあり、１つ
おきのボールコア１４が回転子側の誘導子磁極８と一致
するように対向した状態を示している。そしてこのとき
には第７図において実線で示すように、誘導子ｍ極８と
対向する一対のボールコア１４、誘導子７、および固定
子ヨーク１５によって形成される磁気回路を磁束３０が
通過することになる。つぎにフライホイール３がボール
コア１４のピッチに相当する角度だけ回転した揚合には
第８図に示すようになり、第７図において誘導子磁極８
と対向しなかったポールコア１４が今度は誘導子磁極８
と対向するようになり、これらのポールコア１４を通る
磁気回路を、第８図において実線で示すように磁束３１
が通ることになる。

そして第７図に示す磁気回路を通過する磁束３０と第８
図に示す磁気回路を通過する磁束３１とはその方向が逆
転することになり、しかもこの逆転する磁束が図に示す
ように電機子コイル２４と鎖交する。従って電機子コイ
ル２４に起電力が誘起される。このことはフライホイー
ル３が仕事を行なうことになり、運動エネルギが電気エ
ネルギに変換されることを意味する。従ってこの発電に
よってリターダが制動力を生じ、エンジン１あるいは車
両に対して制動力を与えることになる。なおこの弁型出
力は第２図に示す冷却箱１２内の抵抗によって消費され
るにうになっており、この中を還流する冷却水によって
抵抗は放熱されるようになっている。

さらにこのリターダを構成する誘導子型発電機は、その
回転子側の誘導子磁極８間に短絡環２９を備えた補助磁
極２６が設けられており、この短絡環２９によって反作
用磁束を生じさせ、結果的に漏洩磁束を減少させるよう
になっている。１なわち第７図および第８図に示すよう
に、１つおきのポールコア１４が誘導子磁極８と対向す
るときに、これら一対のポールコア１４の間にある他の
ポールコア１４は界磁コイル２２．２３によって励磁さ
れており、これによって電機子コイル２４と鎖交しない
漏洩磁束３２を発生させる。従ってこのままでは界磁電
流が無駄に消費されるばかりか、発電機の効率を損い、
さらにはリターダとして用いる場合における制動力が低
下することになる。

そこでこの誘導子型発電機においては、回転子側の一対
の誘導子磁極８の間に補助磁極２６を設け、この磁極２
６に短絡環２９を取付りるようにしている。補助磁極２
６には第７図および第８図に示すように漏洩磁束３２が
集中して通るために、この補助磁極２６・に設（プられ
た７！ｉ絡環には電圧が発生し、電流か流れることにな
る。そしてこの短絡環２９に流れる電流によって、第７
図および第８図において点線で示すような反作用磁束３
３が生ずることになる。この反作用磁束３３は、少なく
とも一部の漏洩磁束３２と相殺されるために、これによ
って結果的に漏洩磁束３２を減少させることになる。

第９図はこの動作をグラフで示したものであって、それ
ぞれのポールコア１４に生ずる漏洩磁束は第９図におい
て実線で示すように正弦波状に変化する。すると同図に
おいて点線で示すような電圧か知略環２９に誘起される
。そしてこの電圧によって同図において鎖線で示ずよう
な短絡電流が流れることになり、この電流ににつで第７
図および第８図に示すように、漏洩磁束３２を打消すよ
うに反作用磁束３３が生ずることになる。従ってこのよ
うな誘導子型発電機によれば、電機子コイル２４と鎖交
する有効磁束を増やして出力電圧を増大させ、効率を向
上させることが可能になる。

またこの発電機から成るリターダによって大きな制動力
を得ることができるようになる。

つぎに上記実施例の変形例を第１０図につぎ説明する。

なおこの変形例において、上記実施例と対応する部分に
は第７図および第８図と同様の符号を付すとともに、同
一の構成の部分についてはその説明を省略する。上述の
如くこのリターダを構成する誘導子型発電機のポールコ
ア１４は、２つおきに磁極の向きが逆になるように励磁
されるようになっている。従って互に隣接する２つのポ
ールコア１４を共通の界磁コイル２２によって励磁する
ように、界磁コイル２２を第１０図に示すように２つの
ポールコア１４に跨って取イｊＩ）るようにすることが
できる。この場合において電機子コイル２４と互に交互
にポールコア１４を跨ぐｊ：うに界磁コイル２２が取付
けられることになる。

このような変形例においても、回転子側の隣接する一対
の誘導子磁極８間にそれぞれ短絡環２９を備えた補助１
極２６を設けておくことにより、上記実施例と同様の作
用効果を奏することが可能になる。

以上本弁明を図示の一実施例およびその変形例につき述
べたが、本発明は上記実施例あるいは変形例によって限
定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて各種
の変更が可能である。例えば上記実施例はリターダに応
用した誘導子型発電機に関するものであるが、本発明は
高周波発電機等の他の目的に供される誘導子型発電機に
も適用可能である。

以上に述べたように本発明は、ある固定子磁極が誘導子
磁極と対向する位置にあるときに誘導子ｖＡ４ｆｉと対
向しない位置にある他の固定子磁極と対向するように回
転子の誘導子１ａ極間に補助磁極を設【プるとともに、
この補助磁極に短絡環を数句け、上記短絡環に生ずる電
流によって漏洩磁束と相殺される反作用磁束を発生させ
るようにした誘導子型発電機に関するものである。従っ
て本発明によれば上記の反作用磁束によって結果的に漏
洩磁束を減少させ、電機子コイルに誘起される起電ノｊ
を増大づることが可能となり、発電機の効率を向上させ
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る誘導子型発電機から成
るリターダを備えたエンジンの側面図、第２図はこのエ
ンジンに設けられているリターダの斜視図、第３図はこ
のリターダを構成する誘導子型発電機の拡大縦断面図、
第４図は回転子側の誘導子の分解斜視図、第５図は同回
転子の展開平面図、第６図は第５図におけるｖ−ｖ線組
立て断面図、第７図はこの誘導子型発電機の要部展開正
面図、第８図はフライホイールが回転した状態における
第７図と同様の正面図、第９図はこの発電機の反作用磁
束の発生を説明するためのグラフ、第１０図は変形例に
係る発電機の第７図と同様の正面図である。 なお図面に用いた符号において、 ３・・・・・・フライホイール ７・・・・・・誘導子 ８・・・・・・誘導子磁極 １４・・・・・・ポールコア １５・・・・・・固定子ヨーク ２２．２３・・・界磁コイル ２４・・・・・・電機子コイル ２６・・・・・・補助磁極 ２９・・・・・・短絡環 ３２・・・・・・漏洩磁束 ３３・・・・・・反作用磁束 である。 代理人　　　松　村　　　修

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定子側に界磁コイルと電機子コイルとを設けるととも
   に、回転子側に誘導子磁極を設けるようにした誘導子型
   発電機において、ある固定子磁極が誘導子磁極と対向す
   る位置にあるとぎに誘導子磁極と対向しない位置にある
   他の固定子磁極と対向するように回転子の誘導子磁極間
   に補助磁極を設けるとともに、この補助磁極に短絡環を
   取付け、前記短絡環に生ずる電流によって漏洩磁束と相
   殺される磁束を発生さゼるようにしたことを特徴とする
   誘導子型発電機。