JPS62166753A - Brushless ac generator - Google Patents

Brushless ac generator

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JPS62166753A
JPS62166753A JP784486A JP784486A JPS62166753A JP S62166753 A JPS62166753 A JP S62166753A JP 784486 A JP784486 A JP 784486A JP 784486 A JP784486 A JP 784486A JP S62166753 A JPS62166753 A JP S62166753A
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JP
Japan
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field
pole
rotor
magnetic
poles
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Application number
JP784486A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hatanaka
武史 畑中
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HAITEKU KENKYUSHO KK
Original Assignee
HAITEKU KENKYUSHO KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To minimize the holding torque by providing a constitution where the magnetic repulsive force is generated between a stator section and a rotor section opposing to the magnetic attractive force action. CONSTITUTION:When a repulsive pole piece 32 of high permeability is situated right under the third static fields 28a and 28a' of N poles, affected by the magnetic repulsive action to the rotor 24, the holding torque to a rotor 24 is reduced. Then the one end of a pole piece 30 of the rotor 24 is situated right under an S pole field core 18b, while the other end of a pole piece 30 is situated right under an N pole field core 20b. At this moment, the rotor 24 receives the magnetic attractive action through the pole piece 30. In addition, as a pole piece 32 receives the action of flux from N poles of field cores 28b and 28b', the repulsive action is given to the rotor 24. At this moment, suppose the current of the field winding of the third static pole 28 is controlled so as to balance the magnetic attractive action and the magnetic repulsive action given to the rotor 24, the holding torque of the rotor 24 can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (11発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は交流発電機に関し、さらに詳しくは、コンパク
トで高効率のブラシレス交流発電機に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (11) Objects of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an alternating current generator, and more particularly to a compact and highly efficient brushless alternating current generator.

(従来の技術及び問題点) 従来のブラシレス交流発電機は保守性が良いという利点
があるが、発電時にステータとロータ間で磁気吸引力が
働くために保持トルクを生ずるのをまぬがれることがで
きない。この保持トルクは発電機の負荷電流に比例して
大きくなる。発電機がエンジンまたは電動モータ等の原
動機により、駆動されているときに、発電機の出力側に
過負荷がかかると、保持トルクが犬となって原動機がい
わゆるラグモードと呼ぶような無理な運転状態となる。
(Prior Art and Problems) Conventional brushless alternators have the advantage of being easy to maintain, but they cannot avoid generating holding torque due to the magnetic attraction force that acts between the stator and rotor during power generation. This holding torque increases in proportion to the load current of the generator. When a generator is driven by a prime mover such as an engine or an electric motor, if an overload is applied to the output side of the generator, the holding torque becomes too high, causing the prime mover to be in an unreasonable operating state called lag mode. becomes.

このとき、発電機の出力には異常周波数や電圧脈動が生
じるだけでなく、原動機の内部構造にも機械的損傷を与
えがちであった。この問題を防ぐために必然的に大容量
の原動機を使用するか、あるいは、相当複雑で高価な保
護回路が必要であった。
At this time, not only abnormal frequencies and voltage pulsations occur in the output of the generator, but also mechanical damage tends to occur to the internal structure of the prime mover. Preventing this problem necessarily required the use of large capacity prime movers or rather complex and expensive protection circuits.

(2)発明の構成 (問題点を解決するための手段及び作用)本発明は従来
の問題点を解決すべく、ブラシレス交流発電機のステー
タ部とロータ部との磁気吸引力作用に対向して、ステー
タ部とロータ部間に磁気反発力を生じさせる構造を設け
ることにより保持トルクを最少とし、もって、負荷変動
によって発電機の出力に異常周波数や電圧脈動を発生さ
せることのないブラシレス交流発電機を提供することを
目的とする。
(2) Structure of the Invention (Means and Effects for Solving the Problems) In order to solve the problems of the conventional art, the present invention is designed to solve the problems of the conventional art by countering the magnetic attraction between the stator section and the rotor section of a brushless alternator. , a brushless alternator that minimizes holding torque by providing a structure that generates magnetic repulsion between the stator and rotor parts, and thus does not cause abnormal frequency or voltage pulsation in the generator output due to load fluctuations. The purpose is to provide

本発明は上記目的達成のために、ステータ部と、前記ス
テータ部内で、軸方向に間隔をおいて設けられた第一及
び第三静止界磁極と前記ステータ部内に延びる回転軸に
設けられ、前記回転軸の回転により前記第一及び第二界
磁極間で周期的な磁束変化を生じさせるための磁束切換
磁極片を有するロータ部と、前記第一及び第二界磁極間
に生ずる磁束変化により発電するようにステータ部内に
支持された出力巻線とから構成される。
To achieve the above object, the present invention provides a stator section, first and third stationary field poles spaced apart in the axial direction within the stator section, and a rotating shaft extending within the stator section; A rotor portion having magnetic flux switching magnetic pole pieces for causing periodic magnetic flux changes between the first and second field poles by rotation of a rotating shaft, and power generation by the magnetic flux changes occurring between the first and second field poles. and an output winding supported within the stator section.

本発明の重要な特徴によれば、ステータ部には第三の静
止界磁極が前記第一及び第二界磁極のどちらか一方から
軸方向において間隔をおいて配置される。一方、ロータ
部には前記磁束切換磁極片から軸方向において間隔をお
いて設けられた磁気反発用磁極片を具え、前記磁気反発
用m極片を前記第三界磁極に周期的に対向させるように
配列する。第一、第二、第三静止界磁極には発電機の負
荷に応じた界磁電流を供給するための励磁装置が接続さ
れて、第一および第二静止界磁極に発電機の負荷に応じ
た励磁電流が供給され、さらに第三静止界磁極にも発電
機の負荷に応じた励磁電流が供給される。
According to an important feature of the invention, a third stationary field pole is arranged in the stator section at an axial distance from one of the first and second field poles. On the other hand, the rotor portion is provided with magnetic repulsion magnetic pole pieces provided at intervals in the axial direction from the magnetic flux switching magnetic pole pieces, and the magnetic repulsion m pole pieces are periodically opposed to the third field magnetic pole. Arrange in. An excitation device is connected to the first, second, and third stationary field poles for supplying a field current according to the load of the generator, and the first and second stationary field poles are connected to the excitation device for supplying field current according to the load of the generator. An excitation current corresponding to the load of the generator is also supplied to the third stationary field pole.

上記構成において、第一および第三静止界磁極が発電機
の負荷に応じた励磁電流により励磁されると同時に第三
静止界磁極が発電機の負荷に応じた励磁電流により励磁
されると、ロータ部は磁気吸引作用と磁気反発作用を同
時に受けるため、ロータ部の保持トルクが極めて小さく
なる。したがって、負荷変動によるロータ部への脈動の
影響を最少にすることができる。
In the above configuration, when the first and third stationary field poles are excited by an excitation current that corresponds to the load of the generator, and at the same time the third stationary field pole is excited by an excitation current that corresponds to the load of the generator, the rotor Since the rotor section is simultaneously subjected to magnetic attraction and repulsion, the holding torque of the rotor section is extremely small. Therefore, the influence of pulsation on the rotor section due to load fluctuations can be minimized.

(実施例) 次に、画面に基づいて本発明の一実施例について説明す
る。
(Example) Next, an example of the present invention will be described based on screens.

第1図は本発明によるブランレス交流発電機の好ましい
実施例の一部断面の斜視図を示すもので、発明の基本的
な理解を助けるために、説明のために不必要な部分また
は重複する構造部分は省略しである。
FIG. 1 shows a perspective view, partially in section, of a preferred embodiment of a branless alternator according to the present invention. Some parts have been omitted.

第1図において、符号10で全般的に示されるブラシレ
ス交流発電機は非磁性材料から成る円筒状ハウジング1
2内に同心的に支持されたステータ14.16からなる
ステータ部17を有する。ステータ14は高透磁率の磁
気材料から構成され、ステータ16は非磁性材料から構
成される。また、ステータ16を磁性材料から構成する
場合は、ステータ14とステータ16との間に非磁性体
のスペーサ(図示せず)を設置しても良い。
In FIG. 1, a brushless alternator, generally indicated by the numeral 10, has a cylindrical housing 1 made of non-magnetic material.
It has a stator part 17 consisting of a stator 14, 16 supported concentrically within 2. Stator 14 is made of a magnetic material with high magnetic permeability, and stator 16 is made of a non-magnetic material. Further, when the stator 16 is made of a magnetic material, a non-magnetic spacer (not shown) may be installed between the stator 14 and the stator 16.

ステータ14には軸方向に間隔をおいて第一及び第二の
静止界磁極18.20が固定支持される。
First and second stationary field poles 18,20 are fixedly supported on the stator 14 at intervals in the axial direction.

第一静止界磁極は半径方向内側に延びる複数の界磁鉄心
18a、 18’a、 18b、 18’b (第3図
参照)と、これら界磁鉄心に固定された磁極片とを有す
る。
The first stationary field pole has a plurality of field cores 18a, 18'a, 18b, 18'b (see FIG. 3) extending radially inward, and magnetic pole pieces fixed to these field cores.

同様に、第三静止界磁極20は複数の界磁鉄心20a、
 20″a、20bと、これら界磁鉄心に固定された磁
極片とから成る。第一静止界磁極18の界磁鉄心と第二
静止界磁極の界磁鉄心とは軸方向において整列するよう
にステータ14内に固定さn1界磁鉄心18a、18b
とはそれぞれ対向するような磁極すなわち、N極とS極
となるように配置される。界磁鉄心18bは界磁鉄心1
8aに対して電気角で1800位相がずれた位置に配置
され、この界磁鉄心と軸方向に対向する界磁鉄心20b
はN極に設定される。界磁鉄心18′aは半径方向に対
向する界磁鉄心18aと同じN極を有し、界磁鉄心18
°bは半径方向に対向する界磁鉄心18bと同じS極を
有する。このように界磁鉄心18a。
Similarly, the third stationary field pole 20 includes a plurality of field cores 20a,
20''a, 20b, and a magnetic pole piece fixed to these field cores.The field core of the first stationary field pole 18 and the field core of the second stationary field pole are aligned in the axial direction. N1 field cores 18a, 18b fixed within the stator 14
are arranged so that the magnetic poles are opposite to each other, that is, the north pole and the south pole. Field core 18b is field core 1
A field core 20b is disposed at a position 1800 electrical degrees out of phase with respect to 8a, and axially faces this field core.
is set to the north pole. The field core 18'a has the same N pole as the field core 18a facing in the radial direction.
°b has the same S pole as the field core 18b facing in the radial direction. In this way, the field core 18a.

18b、 18’a、 18’bばN、 S、 N、 
S極を有し、これら界磁鉄心に対して軸方向で対向する
界磁鉄心は極性が対向するように、それぞれS、 N、
 S、 N極を有する。
18b, 18'a, 18'b N, S, N,
The field cores, which have S poles and are axially opposed to these field cores, have S, N, and S poles, respectively, so that their polarities are opposite to each other.
S, has a north pole.

第1.2.3図から明かなように、第一静止界磁極18
の竿磁鉄心18a、 18b、 18’a、 18’b
にはそれぞれ励磁用の界磁巻線18aw、18bw。
As is clear from Figure 1.2.3, the first stationary field pole 18
Rod magnetic cores 18a, 18b, 18'a, 18'b
have field windings 18aw and 18bw for excitation, respectively.

18’aw、 18°bwが支持される。各々の界磁巻
線は主巻線と補助巻線とから成り、後述の方法により駆
動される。同様に、第二静止界磁極20の界磁鉄心にも
励磁用の界磁巻線20aW+ 20’aw。
18'aw and 18°bw are supported. Each field winding consists of a main winding and an auxiliary winding, and is driven by the method described below. Similarly, the field core of the second stationary field pole 20 also has field windings 20aW+20'aw for excitation.

20 bwが支持される。各々の界磁巻線は主巻線と補
助巻線とから成り、後述の方法で駆動される。
20 bw is supported. Each field winding consists of a main winding and an auxiliary winding, and is driven in the manner described below.

第1.3図において、トロコイダル状の出力巻線22が
コモン・ロータ部24を囲むように第一及び第二静止界
磁ff118.20間においてステータ14内に適当な
手段により固定支持される。コモン・ロータ24は回転
軸26に装着され、回転軸2Gはステータ部17の両側
に設けられた図示されないエンド・ハウジング及びベア
リングを介して回転可能に支持される。回転軸26は電
動モータその他の適当な駆動源に接続されて回転駆動さ
れる。
In FIG. 1.3, a trochoidal output winding 22 is fixedly supported within the stator 14 by suitable means between the first and second static fields ff118, 20 so as to surround the common rotor section 24. The common rotor 24 is mounted on a rotating shaft 26, and the rotating shaft 2G is rotatably supported via end housings and bearings (not shown) provided on both sides of the stator section 17. The rotating shaft 26 is connected to an electric motor or other suitable drive source and is rotationally driven.

本発明の重要な特徴によれば、ステータ16には以下に
述べる目的のために第−静止界磁極18から軸方向に間
隔をおいて第三静止界磁極28が固定支持される。第1
.2.4図において、第三静止界磁極28は第一、第二
静止界磁極の4つの界磁鉄心に対応して、4つの界磁鉄
心28a、28b、28″a、 28’b k有し、こ
れら界磁鉄心はそれぞれ磁極片を有する。界磁鉄心28
 a、 28 b。
According to an important feature of the invention, a third stationary field pole 28 is fixedly supported on the stator 16 at an axial distance from the second stationary field pole 18 for the purposes described below. 1st
.. In Figure 2.4, the third stationary field pole 28 has four field cores 28a, 28b, 28''a, 28'b k, corresponding to the four field cores of the first and second stationary field poles. However, each of these field cores has a magnetic pole piece.Field core 28
a, 28 b.

28°3,28°bはそれぞれ界磁巻線28aw、 2
8bw。
28°3 and 28°b are field windings 28aw and 2, respectively.
8bw.

28’aw、 28’bw f支持し、これら界磁巻m
は後述の如く駆動される。
28'aw, 28'bw f supporting these field windings m
is driven as described below.

第一、第二静止界磁極18.20の界磁鉄心は電気角で
180°毎にN極とS極が交互に配置されていたのに対
し、第三静止界磁極28の界磁鉄心はすべてN極かS極
のいずれか一方の磁極に設定される。第2,4図ではN
極に設定されたものとして図示されている。
The field cores of the first and second stationary field poles 18 and 20 had north and south poles arranged alternately every 180 degrees in electrical angle, whereas the field core of the third stationary field pole 28 had All magnetic poles are set to either the north pole or the south pole. In Figures 2 and 4, N
Illustrated as being set to pole.

再び第1.2,3,4.図に戻りて、コモン・ロータ2
4はステンレスその他の低透磁材料からなる非磁性セク
ション部24aと、該非磁性セクション部24に固定さ
れた軸方向に延びる一対の磁束切換用磁極片30.30
’と、半径方向に延びる磁気反発用磁極片32と全具え
る。磁極片30.30’は高透磁率の複数のラミネート
材からなるスタックより構成し、ロータ24の非磁性セ
クンヨン部24aに形成された半径方向に開口する軸方
向溝24b、 24’bに設置され、ネジ、溶接その他
の適当な手段によりロータの溝24b、 24′b内に
固定される。第12図より明らかなように、磁束切換磁
極片30の両端部は第一、第二界磁極18゜20の界磁
鉄心18a、20,3の真下に配置され、同様に磁束切
換片30′の両端部は第一、第二静止界磁極18.20
の界磁鉄心18’a、 20″aの真下に配置され、両
磁極片30.30’は磁束通路として作用し、同時に第
一、第二静止界磁極間の磁束をサイクリックに変化させ
る。
Again No. 1, 2, 3, 4. Returning to the diagram, common rotor 2
Reference numeral 4 denotes a non-magnetic section portion 24a made of stainless steel or other low magnetic permeability material, and a pair of magnetic flux switching magnetic pole pieces 30.30 fixed to the non-magnetic section portion 24 and extending in the axial direction.
' and a magnetic repulsion pole piece 32 extending in the radial direction. The pole pieces 30, 30' are comprised of a stack of high permeability laminates and are installed in radially opening axial grooves 24b, 24'b formed in the non-magnetic section 24a of the rotor 24. , screws, welding or other suitable means within the rotor grooves 24b, 24'b. As is clear from FIG. 12, both ends of the magnetic flux switching magnetic pole piece 30 are arranged directly below the field cores 18a, 20, 3 of the first and second field poles 18°20, and similarly, the magnetic flux switching magnetic pole piece 30' Both ends are the first and second stationary field poles 18.20
The magnetic pole pieces 30, 30' act as magnetic flux paths, and simultaneously change the magnetic flux between the first and second stationary field poles cyclically.

第1.2.4図において、反発用磁極片32は高透磁率
の複数のラミネート材から成るスタックより構成し、ロ
ータ24の非磁性セクション24aの一端に形成した溝
24c内に適当な手段で固定される。磁極片32と磁極
片30.30’とはスペーサ部として作用するンヨルダ
一部24dにより互いに磁気影響がないように分離され
る。磁極片32は次に詳述する目的のために磁極片30
.30’と同位相となる位置に配置される。
In FIG. 1.2.4, the repelling pole piece 32 is constructed from a stack of high permeability laminates and is inserted into a groove 24c formed in one end of the non-magnetic section 24a of the rotor 24 by suitable means. Fixed. The magnetic pole piece 32 and the magnetic pole piece 30, 30' are separated from each other by a cross section 24d that acts as a spacer so that there is no magnetic influence from each other. Pole piece 32 is connected to pole piece 30 for purposes detailed below.
.. 30'.

第1〜4図に示した位置において、磁極片30は界磁鉄
心18a、20aの真下に位置し、磁極片30’は界磁
鉄心18’a、 20°aの真下に位置する。
In the position shown in FIGS. 1-4, pole piece 30 is located directly below field cores 18a, 20a, and pole piece 30' is located directly below field cores 18'a, 20°a.

このように第1〜3図において、左側の2個のN極の界
磁鉄心と右側の2個のS極の界磁鉄心との間に磁束回路
ができる。磁束はN極界磁鉄心18a+18’aから磁
極片30.30’を介してS極界磁Wtv 20a、 
20’aに流れ、さらにステータ14を介してN極界磁
鉄心18a、 18°aに戻る。このとき磁束は出力巻
線22と鎖交するため、出力巻線22の中に電流が流れ
る。
In this way, in FIGS. 1 to 3, a magnetic flux circuit is formed between the two N-pole field cores on the left and the two S-pole field cores on the right. The magnetic flux is transmitted from the N-pole field core 18a+18'a to the S-pole field Wtv 20a via the magnetic pole piece 30.30'.
20'a, and further returns to the N-pole field core 18a, 18°a via the stator 14. At this time, since the magnetic flux interlinks with the output winding 22, a current flows in the output winding 22.

第5図において、時間t1のときコモン・ロータ24の
磁極片30はN極及びS極の静止界磁極18a、 20
aの真下に位置し、このときロータ24は磁気吸引力を
受ける。このとき、同位相において、N極の第三静止界
磁極28a+28’aの真下に高透磁率の反発用磁極片
32が位置しているためにロータ24には磁気反発作用
が働いて、ロータ24への保持トルクは低減される。つ
ぎに、時間t、かうttにおいてロータ24が時計方向
、すなわち、第5図にて矢印で示す方向に電気角180
゜回転した状態が第5図の右側に示される。すなわち、
時間t、においで、ロータ24のtan片30の一端は
S極界磁鉄心18bの真下に位置し、磁極片30の他端
はN極界磁鉄心20b真下に位置する。
In FIG. 5, at time t1, the magnetic pole pieces 30 of the common rotor 24 are N-pole and S-pole stationary field magnetic poles 18a, 20.
a, and at this time the rotor 24 receives a magnetic attraction force. At this time, in the same phase, since the repulsive magnetic pole piece 32 with high magnetic permeability is located directly below the third stationary field pole 28a+28'a of the N pole, a magnetic repulsive effect acts on the rotor 24, and the rotor 24 The holding torque is reduced. Next, at time t, the rotor 24 moves clockwise, that is, in the direction indicated by the arrow in FIG.
The rotated state is shown on the right side of FIG. That is,
At time t, one end of the tan piece 30 of the rotor 24 is located directly below the S-pole field core 18b, and the other end of the magnetic pole piece 30 is located directly below the N-pole field core 20b.

このとき、ロータ24はm極片301を介して磁気吸引
作用を受ける。時間t2において、N極界磁鉄心28b
、 2B’bに対して、磁極片30と同位相において、
磁極片32が対向する。このとき、磁極片32は界磁鉄
心28b、 28’bのN極の磁束の作用を受けるので
、ロータ24には反発作用が与えられる。このとき、ロ
ータに与えられる磁気吸引作用と磁気反発作用とがバラ
ンスするように第三静止界磁極の界磁巻線の電流を匍制
御すればロータの保持トルクを著しく減らすことができ
るので多大の利点を有する。なお、このロータのバラン
ス作用は出力巻線22とは独立した位置で行なわれるた
め、出力巻線の出力値には悪影響を与えない。
At this time, the rotor 24 receives a magnetic attraction effect via the m-pole piece 301. At time t2, N-pole field core 28b
, 2B'b, in the same phase as the magnetic pole piece 30,
The magnetic pole pieces 32 face each other. At this time, the magnetic pole piece 32 is acted upon by the magnetic flux of the north pole of the field cores 28b, 28'b, so that a repulsive action is given to the rotor 24. At this time, if the current in the field winding of the third stationary field pole is controlled so that the magnetic attraction and repulsion effects on the rotor are balanced, the holding torque of the rotor can be significantly reduced. has advantages. Note that since this rotor balancing action is performed at a position independent of the output winding 22, it does not adversely affect the output value of the output winding.

つぎに第1.3図に戻って、コモン・ロータ24が第3
図のロータ位置から時計方向に回転すると、磁束が減少
し、第3.4図においてロータ24が時計方向に90°
、すなわち電気角で180°回転すると、磁束は出力巻
線22に対して反対方向に流れる。このとき、磁束は第
1図の右側のN極の静止界磁極鉄心から左側のS極界磁
極鉄心18b。
Next, returning to Figure 1.3, the common rotor 24 is
As the rotor 24 rotates clockwise from the rotor position shown in the figure, the magnetic flux decreases and the rotor 24 rotates 90 degrees clockwise in Figure 3.4.
, that is, when rotated by 180 electrical degrees, the magnetic flux flows in the opposite direction with respect to the output winding 22. At this time, the magnetic flux flows from the N-pole static field pole iron core on the right side of FIG. 1 to the S-pole field magnetic pole iron core 18b on the left side.

18°bに流れ、ステータ14を通って右側のN極界磁
極鉄心に流れる。このようにして、出力巻線22内には
反対方向の電流が流れる。コモン・ロータ24を連続し
て回転させると磁束の変化が二方向において交互に繰り
返されて出力巻線22には交流電流が発生する。
18°b, passes through the stator 14, and flows to the right N-pole field pole iron. In this way, current flows in the output winding 22 in the opposite direction. When the common rotor 24 is continuously rotated, changes in magnetic flux are repeated alternately in two directions, and an alternating current is generated in the output winding 22.

第6A、6B、6C図は第−靜止界磁癒18、第三静止
界磁極20及び第三静止界磁極28の界磁巻線の接続図
の一例を示し、第7図に第一〜第三静止界磁極の界磁巻
線を励磁するための励磁装置40の一例を示す。
6A, 6B, and 6C show examples of connection diagrams of the field windings of the first stationary field coil 18, the third stationary field pole 20, and the third stationary field pole 28, and FIG. An example of an excitation device 40 for exciting field windings of three stationary field poles is shown.

第6A図において、第一静止界磁極18の界磁巻線18
a、18’a、18b、18’bはそれぞれ負荷電流成
分による励磁′電流を流すための界磁巻線60と電圧成
分による励磁電流を流すための界磁巻線66から構成さ
れる。第6B図において、第二静止界g&極20の界磁
巻#i!20a、 20’a、 20b、 20’bは
それぞれ負荷電流成分界磁巻線62と電圧成分界磁巻線
68とを備える。第6C図において、第三静止界磁極2
8の界磁巻線28a、28’a、28b。
In FIG. 6A, the field winding 18 of the first stationary field pole 18
a, 18'a, 18b, and 18'b each include a field winding 60 for passing an excitation current based on a load current component and a field winding 66 for passing an excitation current based on a voltage component. In FIG. 6B, second static field g & field winding #i of pole 20! 20a, 20'a, 20b, and 20'b each include a load current component field winding 62 and a voltage component field winding 68. In FIG. 6C, the third stationary field pole 2
8 field windings 28a, 28'a, 28b.

28″bはそれぞれ負荷電流成分界磁巻線64と電圧成
分界磁巻線70とを備える。
28''b each include a load current component field winding 64 and a voltage component field winding 70.

第7図において、電流成分界磁巻線60.62.64と
電圧成分界磁巻@ 66、68.70は励磁装置40に
接続される。励磁装置40はAC出力巻線22の一方の
出力線22bに接続された変流器72と、整流器74と
、AC出力巻線22の他方の出力線22aに接続された
りアクドル76と、リアクトル76を介して出力線22
aに一端が接続され、他端が出力線22bに接続された
整流器78からなる自励装置として示され、との自励装
置は後述の如く電圧調整装置として作用する。
In FIG. 7, the current component field windings 60, 62, 64 and the voltage component field windings @ 66, 68, 70 are connected to the excitation device 40. The excitation device 40 includes a current transformer 72 connected to one output line 22b of the AC output winding 22, a rectifier 74, an accelerator 76 connected to the other output line 22a of the AC output winding 22, and a reactor 76. Output line 22 via
A is shown as a self-exciting device consisting of a rectifier 78 with one end connected to output line 22b and the other end connected to output line 22b, which acts as a voltage regulator as described below.

コンデンサ78が出力線22a、 22b間に接続され
、コンデンサ82が整流器78のブリッジ入力端に接続
され、コンデンサ84が補助界磁巻線66、68.70
の入力端に接続される。これらコンデンサは電圧成分界
磁巻線の誘導性リアクタンスに打ち消すように作用し、
結果的には整流器78の効率を著しく向上させることが
できる。同様に、整流器740入力側および出力側にコ
ンデンサ86.88が効率を改善するために接続されて
いる。
A capacitor 78 is connected between the output lines 22a, 22b, a capacitor 82 is connected to the bridge input of the rectifier 78, and a capacitor 84 is connected to the auxiliary field windings 66, 68.70.
connected to the input end of the These capacitors act to cancel the inductive reactance of the voltage component field winding,
As a result, the efficiency of the rectifier 78 can be significantly improved. Similarly, capacitors 86,88 are connected to the rectifier 740 input and output to improve efficiency.

上記構成において、発電機の始動時においてはAC巻線
22の出力電圧の周波数が低いため、残留磁束によりA
C巻線に現われる電圧はリアクトルア6を介して整流器
78により整流され、電圧成分による励磁電流として巻
線66、68.70に供給される。発電機が定常速度に
達して、出力周波数が一定周波数になると、リアクトル
76はライン電圧よりも低い電圧を整流器78に供給す
る。
In the above configuration, when the generator is started, the frequency of the output voltage of the AC winding 22 is low, so the residual magnetic flux causes A
The voltage appearing in the C winding is rectified by a rectifier 78 via the reactor 6, and is supplied to the windings 66, 68, 70 as an exciting current based on the voltage component. When the generator reaches steady speed and the output frequency is a constant frequency, reactor 76 supplies a voltage lower than the line voltage to rectifier 78.

つぎに、AC巻線に接続された誘導電動機の如き負荷の
急変が生じた場合は、その負荷電流の変化分に比例した
電流が変流器74によって抽出され、時間遅れなく界磁
巻線60.62.64に帰還されるので発電機の特性は
きわめて優れた複巻特性を示す。
Next, when a sudden change occurs in a load such as an induction motor connected to an AC winding, a current proportional to the change in load current is extracted by the current transformer 74, and the field winding 60 is connected without any time delay. Since the feedback is .62.64, the characteristics of the generator exhibit extremely excellent compound winding characteristics.

(効果) このように、発電機の第一、第二、第三静止界磁極の電
圧成分界磁巻線には常に発電機の始動から全負荷運転に
至るまで発電機の電圧に応じた励磁電流が流れ、しかも
、第一、第二、第三静止界磁極の電流成分界磁巻線にも
負荷電流に応じた励磁電流が供給されて発電機の出力電
圧の調整が行なわれる。このとき、第一および第二静止
界磁極18、20のNiおよびS極はそれぞれ前述した
電圧成分界磁電流と電流成分界磁電流とにより励磁され
た強さとなっており、この強さに比例した磁気吸引力が
ロータに作用していることは明らかである。しかし、第
三静止界磁極28のN極界磁極も電圧成分励磁電流と電
流成分励磁電流により励磁された強さとなっており、こ
の強さに比例した磁気反発力を磁極片32を介してロー
タ部に与えている。したがって、ロータ部24には負荷
電流に比例した磁気吸引力と磁気反発力とが同時に作用
しているため、ロータ部24の保持力は極めて少なく、
負荷の大きさに拘わらず常に一定となる。
(Effect) In this way, the voltage component field windings of the first, second, and third stationary field poles of the generator are always excited according to the voltage of the generator from the start of the generator to full-load operation. A current flows, and an excitation current corresponding to the load current is also supplied to the current component field windings of the first, second, and third stationary field poles, thereby adjusting the output voltage of the generator. At this time, the Ni and S poles of the first and second stationary field poles 18 and 20 are excited by the aforementioned voltage component field current and current component field current, respectively, and are proportional to this strength. It is clear that the magnetic attraction force is acting on the rotor. However, the N-pole field pole of the third stationary field pole 28 is also excited by the voltage component excitation current and the current component excitation current, and a magnetic repulsion force proportional to this strength is applied to the rotor via the magnetic pole piece 32. It is given to the department. Therefore, since a magnetic attraction force and a magnetic repulsion force proportional to the load current are simultaneously acting on the rotor section 24, the holding force of the rotor section 24 is extremely small.
It is always constant regardless of the size of the load.

以上のように、本発明によるブラシレス交流発電機は負
荷変動による出力の異常周波数や出力電圧の脈動を簡単
で低コストの構造にて極めて効果的に防ぐことができる
。さらに、ロータ部の保持力が極めて小さくなることに
より、発電機の入力に対する出力比を大幅に向上できる
著しい効果がある。
As described above, the brushless alternating current generator according to the present invention can extremely effectively prevent abnormal output frequencies and output voltage pulsations due to load fluctuations with a simple and low-cost structure. Furthermore, since the holding force of the rotor portion is extremely small, there is a remarkable effect that the output ratio to the input of the generator can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の実施例によるブラシレス交流発電機
の一部断面の斜視図、第2図は、第1図の■〜■断面図
、第3図は、第2図の■−■断面zM  = 図、第4図は、第害図の書−寸断面図、第5図は、ロー
タと界磁極との位相関係を説明するための展開図、第6
A、6B、6C図は第一、第二、第三静止界磁極の界磁
巻線の接続図、第7図は第一、第二、第三静止界磁極を
励磁するための励磁装置の1例をそれぞれ示す。 14.16・・・・・ステータ 18、20.28・・・・・・第一、第二、第三界磁極
24・・・・・ロータ  22・・・・・・出力巻線4
0・・・・・・励磁装置 出願人 株式会社ハイテク研究所 阜3z 退6  /6”aw 第4 区 東5 図 と、′I;2 石しろA z 底68ズ :4,6c図 纂7図
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a brushless alternator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view from ■ to ■ in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view from ■ to ■ in FIG. Cross section zM = Figure, Figure 4 is a book-sized cross-sectional view of the damage diagram, Figure 5 is a developed view for explaining the phase relationship between the rotor and the field poles, and Figure 6 is a
Figures A, 6B, and 6C are connection diagrams of the field windings of the first, second, and third stationary field poles, and Figure 7 is the excitation device for exciting the first, second, and third stationary field poles. One example is shown for each. 14.16... Stator 18, 20.28... First, second, third field poles 24... Rotor 22... Output winding 4
0...Exciter Applicant Hi-Tech Laboratory Co., Ltd. 3z Retirement 6/6"aw 4th Ward East 5 Figure and 'I; 2 Stone Shiro A z Bottom 68z: 4,6c Collection 7 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ステータ部と、前記ステータ部に軸方向に間隔を有する
ように固定支持された第一及び第二静止界磁極と、前記
ステータ部内に設けられた回転軸に固定され、前記第一
、第二静止界磁極間でロータ軸の回転によって周期的に
磁束変化を生じさせる磁束切換磁極片を有するロータ部
と、前記第一及び第二静止界磁極間に生ずる磁束変化に
より発電するように前記ステータ部内に支持された出力
巻線と、前記ステータ部に前記第一、第二界磁極のいず
れか一方から軸方向に離れた位置で固定支持される第三
静止界磁極とから成り、前記ロータ部が前記磁束切換磁
極片から軸方向に離れた位置に設けられた磁気反発用磁
極片を前記第三静止界磁極と周期的に対向させ、前記第
一、第二及び第三静止界磁極の各々に第一及び第二励磁
巻線を巻装し、前記第一励磁巻線には負荷電圧成分によ
る励磁電流を供給し、前記第二励磁巻線には負荷電流成
分による励磁電流を供給するための励磁装置を備えたこ
とを特徴とするブラシレス交流発電機。
a stator section, first and second stationary field poles that are fixedly supported on the stator section with an interval in the axial direction; a rotor section having magnetic flux switching magnetic pole pieces that periodically generate magnetic flux changes by rotation of the rotor shaft between the field poles; and a stator section configured to generate electric power by the magnetic flux changes occurring between the first and second stationary field poles. a third stationary field pole fixedly supported on the stator section at a position axially distant from either the first or second field pole; A magnetic repulsion magnetic pole piece provided at a position axially apart from the magnetic flux switching magnetic pole piece is periodically opposed to the third stationary field pole, and a first and second excitation windings are wound, the first excitation winding is supplied with an excitation current based on a load voltage component, and the second excitation winding is supplied with an excitation current based on a load current component. A brushless alternator characterized by being equipped with a device.
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US8757614B2 (en) 2012-06-13 2014-06-24 Ricoh Company, Ltd. Slide rail, sheet feed device, and image forming apparatus
US9051145B2 (en) 2012-06-19 2015-06-09 Ricoh Company, Ltd. Slide rail assembly, sheet feeder, and image forming apparatus

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