WO2004030202A1 - Commutator generation device - Google Patents

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Masaji Haneda
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output

Abstract

A field winding (201) is connected to a field AC power source and a brush (208) in contact with a commutator (207) is formed so as to be movable relatively in the circumferential direction with respect to the commutator (207). The field winding (201) wound on a field winding (202) is connected to an exciting AC power source (211). A rotor winding (204) wound on a rotor iron core (205), a commutator (207), and a brush (208) are formed as an AC output power source. Voltage obtained by the AC output power source is rectified and compared to a reference voltage by a comparator (210). Voltage of the exciting AC power source (211) is adjusted by the output of this comparator (210).

Description

技術分野 Technical field
この発明は、 この発明は、 原動機の入力である回転駆動力の大小にかかわらず、 一定周波数で所望の発電出力を得る整流子発電装置に関するものである。  The present invention relates to a commutator power generation device that obtains a desired power generation output at a constant frequency irrespective of the magnitude of a rotational driving force input to a prime mover.
明 背景技術  Akira Background technology
 book
例えば、 水力発電や火力発電の原理としては、 水車やタービンの回転駆動力を 交流発電機に伝え、 この交流発電機の回転子の回転に基づき発電し、 交流電力を 出力するものである。 この場合、 発電機出力としての交流電力を得るためには、 一定の周波数になること、 定格を超えない電圧に調整されていること、 さらには 使用電力や送電線路の送電容量に応じた電流および位相が調整されること、 等種 々の調整制御が必要になる。 このために、 例えば発電機入力である水車やタービ ンの回転力を調整するためガスや水量の調整制御すなわちガバナによる調整制御、 原動機の羽根の角度調整、 等の種々の機械的調整や制御が必要になる。 また、 系 統連系にあっては、 負荷短絡時の防護のための高速遮断器等の連係保護装置が必 要となり、 さらには雷害や地絡等の異常電圧防護措置を講ずる必要もある。  For example, the principle of hydroelectric power and thermal power generation is to transmit the rotational driving force of a water turbine or turbine to an AC generator, generate power based on the rotation of the rotor of the AC generator, and output AC power. In this case, in order to obtain AC power as generator output, the frequency must be constant, the voltage must be adjusted so that it does not exceed the rating, and the current and current according to the power used and the transmission capacity of the transmission line The phase is adjusted, and various kinds of adjustment control are required. For this purpose, various mechanical adjustments and controls, such as adjustment control of gas and water flow, that is, adjustment control by a governor, adjustment of the angle of blades of a prime mover, etc., for adjusting the rotational force of a turbine or a turbine, which is a generator input, are performed. Will be needed. In addition, in the case of grid connection, it is necessary to provide a link protection device such as a high-speed circuit breaker for protection in the event of a load short circuit, and it is necessary to take measures to protect against abnormal voltages such as lightning damage and ground faults. .
このようなことを勘案すると、 発電のためには発電機本体である交流発電機以 外にも検出器、 調整装置、 制御装置、 保護装置等きわめて多くの装置や設備が必 要となり、 電力の好適な供給のためには単に発電機本体のみならずこれら多くの 装置や設備を含めた発電装置が必要になる。 そして、 この発電装置としては大電 力になるほど大規模な発電ブラントが構築されることとなり、 同時に保守点検作 業も頻繁に行う必要が生じてくる。  Considering this, in addition to the alternator, which is the main body of the generator, an extremely large number of devices and equipment such as detectors, adjustment devices, control devices, and protection devices are required for power generation. For proper supply, not only the generator itself but also a generator including many of these devices and equipment is required. As this power generation equipment becomes large, a large-scale power generation plant will be constructed, and at the same time, it will be necessary to frequently perform maintenance and inspection work.
他方、 最近の趨勢として、 小水力発電、 風力発電などの小出力の発電装置 (風 力発電は最近では大出力のものも出現している) も種々商品化されており、 自然 環境下でのいわゆるクリーンなエネルギを余すところなく電力に変えようとする 動向に沿うものである。 そして、 これら小出力の発電装置にあってもガバナ等の 装置や設備が必要となり保守点検も面倒となるのであるが、 さらにはこれらの発 電装置の設置については、 前述の火力発電等と同等あるいはそれ以上に予め設置 環境を考慮することにより効率よくエネルギを取得できる設置場所を厳密に選択 するという必要も生ずる。 On the other hand, as a recent trend, various types of low-power generators such as small-scale hydropower and wind power have been commercialized (wind power has recently emerged as a large-power generator). This is in line with the trend to completely convert so-called clean energy in the environment into electricity. Even with these low-output power generators, devices and equipment such as governors are required, and maintenance and inspection are troublesome.However, the installation of these power generators is the same as that of the above-mentioned thermal power generation etc. In addition, it is necessary to strictly select a location where energy can be efficiently obtained by considering the installation environment in advance.
また、 近年、 自然環境下の水力、 風力などのクリーンなエネルギを電力に変え て利用したいという動向から、 小水力発電、 風力発電などの小出力の発電装置も 種々商品化されている。 これら小出力の発電装置であっても、 前述した条件を満 たす交流電力および必要な防護対策のためには、 ガバナ等の装置や設備が必要で あり、 保守点検作業も頻繁に行う必要が生じてくる。  In recent years, various types of low-output power generation devices, such as small-scale hydropower and wind power generation, have been commercialized due to the trend to use clean energy such as hydropower and wind power in the natural environment as electric power. Even with these low-power generators, governors and other equipment and facilities are required for AC power that satisfies the above conditions and necessary protective measures, and frequent maintenance and inspection work is required. Come up.
さらに、 発電機の一つとして、 緊急発電装置または移動可能発電装置に利用さ れているエンジン発電機がある。 このエンジン発電機は一般に小容量であるが、 自家発電用の発電機としてのみならず、 最近ではコージエネレーションシステム (熱電供給システム) の補助機としても用いられるようになつている。 このため、 エンジン発電機においても、 地域のコージェネレーションシステムの規模が大き くなつて発電出力が大容量となると、 調整装置、 制御装置、 保護装置等多くの装 置や設備が必要となり、 系統連系を行った場合には、 負荷短絡時の防護のための 高速遮断器等の連系保護装置が必要となっている。  In addition, one of the generators is an engine generator that is used in emergency or mobile generators. Although this engine generator is generally small in capacity, it has been used not only as a generator for in-house power generation but also recently as an auxiliary device for a cogeneration system (thermoelectric supply system). For this reason, even in the case of engine generators, if the size of the local cogeneration system becomes large and the power generation output becomes large, many devices and equipment such as adjustment devices, control devices, and protection devices will be required, and When a power system is used, interconnection protection devices such as high-speed circuit breakers are needed to protect against load short circuits.
特許文献 1  Patent Document 1
特開 2 0 0 0—2 7 0 5 2 9号公報 上述のような大規模な発電プラントにあっても、 あるいは小出力の発電装置に あっても、 設備コストの低減、 装置の簡素化、 係員による保守点検の軽減等のた めに交流発電機以外の検出器、 調整装置、 制御装置、 保護装置等きわめて多く存 在する装置や設備をできるだけ複合ィ匕して簡素化しあるいはできれば除去するこ とによって発電装置のスリム化を図りたいという要請がある。 また、 小出力の発電装置における設置場所の選択についても、 常設の発電装置 にあっては設置環境を考慮することは当然であるが、 さらに季節や時期によって、 例えば水量の豊富な時期、 風の強い時期に簡便に設置して発電するという、 夏に なれば扇風機を出し冬になればストーブを出すことと同様に扱えるような、 簡便 に設置や収納が可能となる発電装置があってもよい。 SUMMARY OF THE INVENTION Even in a large-scale power plant as described above or in a low-output power generator, it is possible to reduce equipment costs, simplify the equipment, In order to reduce the maintenance and inspection by staff, detectors, adjustment devices, control devices, protection devices, etc. other than the alternator, which are present in a large number, should be simplified as much as possible, or removed if possible. Therefore, there is a demand to make the power generation device slimmer. In addition, when selecting the installation location for a low-power generator, it is natural to consider the installation environment for a permanent generator, but depending on the season and season, for example, when the amount of water is abundant, There may be a power generation device that can be installed and stored easily, which can be easily installed and stored in a strong season, and can be handled in the same way as a fan is put out in summer and a stove is put out in winter. .
具体例を考えると、 風力発電にあって発電機自体で出力周波数や位相を所定値 に自動調整でき屋根や塀に簡便に着脱できる携帯容易な大きさと構造を有し、 強 風や暴風の場合でも出力電圧を定格電圧以内に抑えるような特性を有する発電機 があってもよレヽ。  Considering a specific example, in the case of wind or wind storms, wind power generators have a portable size and structure that can automatically adjust the output frequency and phase to predetermined values by the generator itself and can be easily attached to and detached from roofs and walls. However, even if there is a generator that has characteristics that keep the output voltage within the rated voltage, it is acceptable.
しかしながら、 上記従来の技術によれば、 交流電力の周波数、 電圧、 電流、 位 相の制御や、 装置の防護対策を、 検出器、 調整装置、 制御装置、 保護装置等の多 くの装置を用いて行っているため、 装置コストの増大、 装置の複雑化、 係員によ る保守点検作業の増大等を招来するという問題点があった。  However, according to the above-mentioned conventional technology, control of the frequency, voltage, current, and phase of AC power and protection measures for the devices are performed by using many devices such as detectors, adjustment devices, control devices, and protection devices. However, there is a problem that the cost of the equipment is increased, the equipment is complicated, and the maintenance and inspection work by staff is increased.
また、 上記従来の技術によれば、 検出器、 調整装置、 制御装置、 保護装置等の 多くの装置を必要とするため、 小出力の発電装置の場合であっても、 簡便に設置 や収納を行えないという問題点があつた。  Further, according to the above-described conventional technology, many devices such as a detector, an adjustment device, a control device, and a protection device are required, so that even in the case of a small output power generation device, installation and storage can be easily performed. There was a problem that it could not be done.
より詳細には、 小出力の風力発電装置であっても、 系統連系をしている場合、 周波数や位相を完全に一致させ、 商用電源に完全に同期させる必要があり、 また、 強風時の高速回転時の場合、 過大電圧を抑制するために回転数を制御したり、 機 器の切り離しを行う必要があり、 弱風時の低速回転時の場合、 発電出力が得られ ず系統の負荷となるために機器の切り離しを行う必要があるため、 多くの調整制 御装置等や、 係員による保守作業が必要であるという問題点や、 設置場所も厳密 に選択した固定場所となるという問題点があった。  More specifically, even in the case of a low-power wind power generator, if it is connected to the grid, it is necessary to completely match the frequency and phase and completely synchronize it with the commercial power supply. In the case of high-speed rotation, it is necessary to control the number of rotations to suppress excessive voltage or to disconnect the equipment.In the case of low-speed rotation in a weak wind, the power generation output cannot be obtained and the system load In order to achieve this, it is necessary to disconnect equipment, so that many adjustment control devices, etc., and maintenance work by personnel are required, and the installation location is also a fixed place that is strictly selected. there were.
さらに、 従来の技術によれば、 以下の問題点があり、 これらを解決する発電装 置が望まれていた。  Furthermore, according to the conventional technology, there are the following problems, and a power generation device that solves these problems has been desired.
第 1に、 エンジン発電機の場合、 小容量のエンジン発電機になる程、 傾向とし て負荷変動による出力電圧変動が大きくなり、 この電圧変動を少なくするために 励磁電流により出力電圧調整をすることになるが、 機械的な回転数制御に至ると 応答が遅いため周波数が変動してしまうという問題があった。 なお、 電圧や周波 数の変動を少なくするために、 磁気回路の大型化や、 卷線を太くして大型化する ことで、 変動分を吸収する装置を得るという方策もあるが、 エンジン発電機とし ては必然的にコストゃ重量が大きくなりスリム化の要望に応えることができなか つた。 First, in the case of engine generators, the smaller the capacity of the engine generator, the larger the output voltage fluctuation due to load fluctuation tends to be. Although the output voltage is adjusted by the excitation current, the frequency is fluctuated due to the slow response in mechanical speed control. In order to reduce fluctuations in voltage and frequency, there is a measure to increase the size of the magnetic circuit and increase the size of the winding to increase the size, thereby obtaining a device that absorbs the fluctuations. Inevitably, cost / weight increased, and it was not possible to meet the demand for slimness.
第 2に、 エンジン発電機を補助機として用いたコージエネレーションシステム に対して系統連系が行われている場合、 系統が停電してエンジン発電機出力が短 絡状態となると、 大電流による卷線の焼損が生じ、 またエンジン発電機出力が短 絡状態になっても原動機入力は変化しないので原動機連結軸にきわめて大きな応 力が発生してこの原動機連結軸の破損が生ずる場合がある。 これを防止するため に高速な遮断機を備える必要が発生するが、 大容量の場合には応答速度が遅く、 また一般に高価な設備となるという問題点があった。  Second, if the grid is connected to a cogeneration system that uses the engine generator as an auxiliary machine, if a power outage occurs and the engine generator output is short-circuited, a large current Even if the wire is burnt out and the engine generator output is short-circuited, the prime mover input does not change, so that an extremely large stress is applied to the prime mover connecting shaft, which may damage the prime mover connecting shaft. In order to prevent this, it is necessary to provide a high-speed circuit breaker. However, in the case of a large capacity, there is a problem that the response speed is slow and the equipment is generally expensive.
第 3に、 波力発電の場合、 吸排気による順方向および逆方向からなる双回転方 向の回転駆動力から電力を取り出して発電効率を向上させる方式の発電装置があ るが、 この装置から発電電力を得るためには順方向または逆方向の回転駆動のた びにスィッチ等を入り切りして電気的極性の切り換えが必要になるため、 切換制 御が複雑になるという問題点があつた。  Third, in the case of wave power generation, there is a power generation system that extracts power from the bi-directional rotation driving force, which is the forward and reverse directions of intake and exhaust, to improve power generation efficiency. In order to obtain the generated power, it is necessary to switch the electrical polarity by turning on and off a switch or the like every time the motor is driven in the forward or reverse direction, so that the switching control is complicated.
第 4に、 上記種々の発電にあっては、 発電をする以上、 力率調整を行う必要が あるが、 機械的に同期回転数を制御して電流位相を変え、 または機械的に励磁電 流を制御して電流位相を変えることで力率調整を行っているため、 必ずしも容易 に力率調整を行えないという問題点があった。  Fourth, in the above various types of power generation, it is necessary to adjust the power factor as long as the power is generated.However, the synchronous rotation speed is controlled mechanically to change the current phase, or the excitation current is controlled mechanically. However, since the power factor is adjusted by changing the current phase by controlling the power factor, there is a problem that the power factor cannot always be easily adjusted.
第 5に、 別の発電機としてエンジン発電機に着目した場合、 エンジン発電機と しては大型の固定設置用あるいは小型の移動用発電機が存在するが、 小容量のェ ンジン発電機になるほど負荷変動による出力電圧変動が大きいという問題があり、 この電圧変動を少なくするためにエンジンの出力調整を行ったり、 あるいは励磁 電流により出力電圧調整をする必要があり、 機械的な回転数制御に至ると応答の 遅延により周波数が変動してしまうとレヽぅ問題があった。 Fifth, when attention is paid to engine generators as separate generators, there are large fixed installation or small mobile generators as engine generators. There is a problem that the output voltage fluctuates greatly due to load fluctuations.To reduce this voltage fluctuation, it is necessary to adjust the output of the engine or adjust the output voltage using the excitation current, leading to mechanical rotation speed control. And of the response If the frequency fluctuates due to the delay, there is a problem of the ray.
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、 装置コストの増大、 装置の複雑 ィ匕、 係員による保守点検作業の増大等を招来することなく、 原動機の回転駆動力 の大小にかかわらず一定の出力を得られ、 系統連系も容易に行え、 また必要に応 じて設置や収納が簡便にできる整流子発電装置を得ることを目的とする。  The present invention has been made in view of the above, and does not increase the cost of the equipment, increase the complexity of the equipment, increase the maintenance and inspection work by the staff, etc. The purpose of the present invention is to obtain a commutator power generation device that can obtain a power output of the same type, can be easily connected to a grid, and can be easily installed and stored as necessary.
また、 本発明は、 エンジン発電装置を利用した場合にあっても機械的回転数制 御のような応答遅れをなくし、 またコストゃ重量が大きな発電装置とすることも なく、 コージェネレーションシステムの補助機として系統の停電があっても.その 影響を波及させない整流子発電装置を得ることを目的とする。  Further, the present invention eliminates a response delay such as mechanical rotation speed control even when an engine power generation device is used, does not require a large cost / weight power generation device, and assists a cogeneration system. The purpose is to obtain a commutator power generator that does not spread its influence even if there is a power failure in the system.
また、 本発明は、 波力発電のような電気的極性切り換えをスィッチ等の入り切 りにて行う必要もなく、 力率調整を容易にした整流子発電装置を得ることを目的 とする。  Another object of the present invention is to provide a commutator power generation device that facilitates power factor adjustment without having to perform electrical polarity switching such as wave power generation by turning on and off a switch or the like.
また、 本発明は、 調整制御装置等の設備や装置あるいは保守点検作業をできる だけ少なくしてスリムな発電装置とし、 また必要に応じて設置や収納が簡便にで きる整流子発電装置を得ることを目的とする。  In addition, the present invention provides a slim power generation device that minimizes equipment and devices such as an adjustment control device or maintenance and inspection work, and a commutator power generation device that can be easily installed and stored as necessary. With the goal.
また、 本発明は、 エンジン発電装置を利用した場合にあっても機械的回転数制 御における応答遅延をなくし、 コストや重量の増加を抑制し、 電圧や周波数の変 動分を吸収する整流子発電装置を得ることを目的とする。 発明の開示  The present invention also provides a commutator that eliminates a response delay in mechanical rotation speed control even when an engine generator is used, suppresses cost and weight increases, and absorbs voltage and frequency fluctuations. The purpose is to obtain a power generator. Disclosure of the invention
上述の目的を達成するため、 この発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が 卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回転子鉄心を回転さ せて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁 卷線に交流電源を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを回転子の停 止中および駆動中の区別なく相対的に整流子の周方向に回動可能に構成し、 ブラ シには上記交流電源とは別の交流出力端を接続したことを特徴とする。  In order to achieve the above object, a commutator power generator according to the present invention rotates a rotor core wound with a rotor winding relative to a stator core wound with a field winding and excited. In a commutator generator that extracts power through a commutator and a brush, an AC power supply is connected to the field winding, and the brush that contacts the commutator and the stator core are distinguished between when the rotor is stopped and when the rotor is running. The brush is configured to be relatively rotatable in the circumferential direction of the commutator, and an AC output terminal different from the AC power supply is connected to the brush.
この発明によれば、 界磁電流による周波数を常に発電装置の出力周波数とする ことができ、 ブラシの回動により出力電圧や位相を調整することができるので、 回転駆動力の変動や負荷特性の変動があっても出力電圧や力率調整が可能となり、 発電にかかわる設備や装置の低減やそれに基づく使用環境の拡大を図ることがで さる。 According to the present invention, the frequency due to the field current is always used as the output frequency of the power generator. The output voltage and the phase can be adjusted by rotating the brush. It is possible to reduce the number of devices and expand the usage environment based on them.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシの回動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエータにて駆動 させて行うことを特 ί敷とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the rotation of the brush is performed by driving a brush holder arranged around the commutator via an air gap by an actuator. I do.
この発明によれば、 ブラシの回動をなるべく簡単な構造にて行うようにしたも のである。  According to the present invention, the rotation of the brush is performed with a structure as simple as possible.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ァクチユエータ は、 回転子の回転数に対するブラシの回動角のテーブルを有するコントローラに て制御されることを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the actuator is controlled by a controller having a table of a brush rotation angle with respect to a rotor rotation speed.
この発明によれば、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラに て原動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変 の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近のブラシ位置に制御することを特徴 とする。  According to the present invention, for example, a one-chip dedicated controller having a built-in table can cope with the rotation speed fluctuation, load fluctuation, or power factor fluctuation of the prime mover. In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the controller is 0 degree or 0 degree in at least one of a state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. It is characterized in that it is controlled to a nearby brush position.
この発明によれば、 原動機からの入力がなく発電機として機能しない場合でも 負荷としての電力消費はきわめてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合 は原動機のから回りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制 が可能となる。  According to the present invention, even when there is no input from the prime mover and it does not function as a generator, the power consumption as a load is extremely small, or when the rotor is over-rotating, a rotation is generated from the prime mover, resulting in a short circuit or ground fault. In the event of an accident, etc., it is possible to quickly suppress power consumption.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 テーブルは、 出 力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作 成することを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
この発明によれば、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体 の状態に応じた電力制御が可能となる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 固定子鉄心の回 動は、 ァクチユエ一タにて駆動させて行うことを特徴とする。 According to the present invention, it is possible to perform power control according to the state of use of the generator, the state of the load, and the state of the entire power system including the system. A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the rotation of the stator core is performed by being driven by an actuator.
この発明によれば、 固定子鉄心回動機構を備えたものである。  According to the present invention, a stator iron core rotating mechanism is provided.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ァクチユエ一タ は、 回転子の回転数に対する固定子鉄心の回動角のテーブルを有するコントロー ラにて制御されることを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the actuator is controlled by a controller having a table of a rotation angle of the stator core with respect to a rotation speed of the rotor. .
この発明によれば、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラに て原動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変 の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近の回転子鉄心位置に制御することを 特徴とする。  According to the present invention, for example, a one-chip dedicated controller having a built-in table can cope with the rotation speed fluctuation, load fluctuation, or power factor fluctuation of the prime mover. In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the controller is 0 degree or 0 degree in at least one of a state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. It is characterized in that it is controlled to a nearby rotor core position.
この発明によれば、 原動機からの入力がなく発電機として機能しない場合でも 負荷としての電力消費はきわめてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合 は原動機のから回りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制 が可能となる。  According to the present invention, even when there is no input from the prime mover and it does not function as a generator, the power consumption as a load is extremely small, or when the rotor is over-rotating, a rotation is generated from the prime mover, resulting in a short circuit or ground fault. In the event of an accident, etc., it is possible to quickly suppress power consumption.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 テーブルは、 出 力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作 成することを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
この発明によれば、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体 の状態に応じた電力制御が可能となる。  According to the present invention, it is possible to perform power control according to the state of use of the generator, the state of the load, and the state of the entire power system including the system.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 整流子の周りに 空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエータにて駆動させて行うブラ シの回動とァクチユエータにて駆動させて行う固定子鉄心の回動との双方を行う ことを特 ί数とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, a brush holder disposed around the commutator via an air gap is driven by an actuator, and the brush is rotated and driven by the actuator. It is a special feature that both the rotation of the stator core and the rotation of the stator core are performed.
この発明によれば、 ブラシ回動機構と固定子鉄心回動機構との双方を備えたも のである。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ァクチユエータ は、 回転子の回転数に対するブラシおよび固定子鉄心相互の回動角のテーブルを 有するコントローラにて制御されることを特徴とする。 According to the present invention, both the brush rotating mechanism and the stator core rotating mechanism are provided. The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the actuator is controlled by a controller having a table of a rotation angle between the brush and the stator core with respect to the rotation speed of the rotor. .
この発明によれば、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラに て原動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変 の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近のブラシ位置あるレヽは回転子鉄心位 置に制御することを特徴とする。  According to the present invention, for example, a one-chip dedicated controller having a built-in table can cope with the rotation speed fluctuation, load fluctuation, or power factor fluctuation of the prime mover. In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the controller is 0 degree or 0 degree in at least one of a state in which the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. It is characterized in that the near brush position is controlled to the rotor core position.
この発明によれば、 原動機からの入力がなく発電機として機能しない場合でも 負荷としての電力消費はきわめてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合 は原動機のから回りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制 が可能となる。  According to the present invention, even when there is no input from the prime mover and it does not function as a generator, the power consumption as a load is extremely small, or when the rotor is over-rotating, a rotation is generated from the prime mover, resulting in a short circuit or ground fault. In the event of an accident, etc., it is possible to quickly suppress power consumption.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 テーブルは、 出 力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作 成することを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
この発明によれば、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体 の状態に応じた電力制御が可能となる。  According to the present invention, it is possible to perform power control according to the state of use of the generator, the state of the load, and the state of the entire power system including the system.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシに接続さ れる交流出力端あるいは界磁回路には、 可変移相手段が備えられることを特徴と する。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the AC output terminal or the field circuit connected to the brush is provided with variable phase shift means.
この発明によれば、 送電路の状態、 負荷の状態、 励磁の状態等に応じた適切な 移相が可能になる。  According to the present invention, it is possible to perform an appropriate phase shift according to the state of the power transmission path, the state of the load, the state of the excitation, and the like.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 回転子卷線の卷 線数は、 この回転子卷線に誘導される変圧器作用による誘導起電力と回転による 誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the number of windings of the rotor winding is determined by a difference between an induced electromotive force caused by a transformer action induced in the rotor winding and an induced electromotive force caused by rotation. The adjustment is performed according to the relative relationship.
この発明によれば、 起電力の大きさや位相を好適に調整することができる。 以上の各発明にかかる整流子発電装置は、 ブラシに接続される交流出力端が界 磁電源である交流電源に接続した、 いわゆる分卷型の整流子発電装置にも適用さ れ、 同様な作用効果を有する。 According to the present invention, the magnitude and phase of the electromotive force can be suitably adjusted. The commutator power generator according to each of the above-mentioned inventions is also applied to a so-called split-type commutator power generator in which an AC output terminal connected to a brush is connected to an AC power source which is a field power source. Has an effect.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 界磁回路には界 磁卷線に対して直列共振を生ずる容量のコンデンサを接続して可変移相手段とし たことを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the field circuit is connected to a capacitor having a capacity that causes series resonance with respect to the field winding, thereby providing a variable phase shift means. .
この発明によれば、 界磁回路に仮に低電圧が印加されたとしても大きな電流を 流すことができる。  According to the present invention, a large current can flow even if a low voltage is applied to the field circuit.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流 励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷力れた回転子卷線と整流子およびブラシとを 交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電圧を整流して基準電圧と比較 器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することを特徴 とする。  In the commutator power generator according to the next invention, an AC excitation power supply is connected to a field winding wound around the stator core, and the rotor winding wound around the rotor core is commutated with the commutator and the brush. It is formed as an output power supply, rectifies the voltage from the AC output power supply, compares it with a reference voltage by a comparator, and adjusts the voltage of the AC excitation power supply with the output of the comparator.
この発明によれば、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必 要なく装置が簡単かつ安価になる。 また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気 回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。 系統連系 した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。  According to the present invention, the apparatus is simple and inexpensive without having to finely control the rotational driving force and the like even when there is a load change. Also, even if the output voltage capacity of the generator is small, it is easy to compensate for the AC voltage without increasing the size of the magnetic circuit or the like. When the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流 励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷カれた回転子卷線と整流子およびブラシとを 交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電圧と基準交流電圧とを比較器 にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することを特徴と する。  In the commutator power generator according to the next invention, an AC excitation power supply is connected to a field winding wound on the stator core, and the commutator and the brush are exchanged with the rotor winding wound on the rotor core. It is formed as an output power supply, and the voltage of the AC output power supply and the reference AC voltage are compared by a comparator, and the voltage of the AC excitation power supply is adjusted by the output of the comparator.
この発明によれば、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必 要なく装置が簡単力つ安価になる。 また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気 回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。 系統連系 した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。  According to the present invention, even if there is a load fluctuation, the apparatus can be made simple and inexpensive without having to finely control the rotational driving force and the like. Also, even if the output voltage capacity of the generator is small, it is easy to compensate for the AC voltage without increasing the size of the magnetic circuit or the like. When the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流 励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷かれた回転子卷線と整流子およびブラシとを 交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電流と基準電流とを比較器にて 比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することを特徴とする。 この発明によれば、 交流出力電流の補償が容易となる。 The commutator power generation device according to the next invention is characterized in that the field winding wound on the stator core is The excitation power supply is connected, the rotor winding wound on the rotor core, the commutator, and the brush are formed as an AC output power supply. The voltage of the AC excitation power supply is adjusted by the output of the heater. According to the present invention, it is easy to compensate for the AC output current.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 交流励磁電源の 電圧波形に対応した同一波形を交流出力電源にて出力することを目的とすること を特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the same waveform corresponding to the voltage waveform of the AC excitation power supply is output from the AC output power supply.
この発明によれば、 界磁電源である交流出力電源と同一の波形を出力として得 ることができる。  According to the present invention, it is possible to obtain, as an output, the same waveform as that of an AC output power supply that is a field power supply.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 交流出力端ある いは交流出力電源に対しては、 U P Sとして用いることを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, an AC output terminal or an AC output power supply is used as a UPS.
この発明によれば、 無停電電源を得ることができ、 また簡単な構造にて系統に 対して連系することができ、 所望の周波数、 位相、 電圧にて出力を得ることがで さる。  According to the present invention, it is possible to obtain an uninterruptible power supply, to connect to a system with a simple structure, and to obtain an output at a desired frequency, phase, and voltage.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシから交流 出力端に取り出される電圧が一入力端に印加されるパワーアンプを備え、 このパ ヮーアンプの出力端が界磁卷線に接続され、 このパワーアンプの他の入力端には 界磁卷線端子電圧の負帰還入力を戻したことを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is the above invention, further comprising a power amplifier for applying a voltage taken out from the brush to an AC output terminal to one input terminal, wherein the output terminal of the power amplifier is connected to a field winding. The input terminal of the power amplifier is connected to a negative feedback input of the field winding terminal voltage.
この発明によれば、 パワーアンプの負帰還によって系統電圧あるいは出力電圧 と同相の界磁電流を流すことができ、 電流位相を改善することができる。  According to the present invention, a field current having the same phase as the system voltage or the output voltage can be caused to flow by the negative feedback of the power amplifier, and the current phase can be improved.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシから交流 出力端に流れる電流値にてパワーアンプの一入力端に備えた A G C回路の出力制 御を ί亍うことを特 ί敫とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that in the above invention, the output of an AGC circuit provided at one input terminal of the power amplifier is controlled by a current value flowing from the brush to the AC output terminal.敫.
この発明によれば、 回転子電流に応じたパワーアンプの電圧制御が可能となり、 ひいては界磁電流量の制御が可能となる。  According to the present invention, it is possible to control the voltage of the power amplifier in accordance with the rotor current, and to control the amount of field current.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを 介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に交流電源を接続し、 整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラ シを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成 し、 ブラシには上記交流電源とは別の交流出力端を接続したことを特徴とする。 この発明によれば、 界磁電流による周波数を常に発電装置の出力周波数とする ことができ、 ブラシや回転子の軸方向移動により出力電圧や位相を調整すること ができるので、 回転駆動力の変動や負荷特性の変動があっても出力電圧や力率調 整が可能となり、 発電にかかわる設備や装置の低減やそれに基づく使用環境の拡 大を図ることができる。 A commutator power generator according to the next invention is characterized in that a commutator and a brush are rotated by rotating a rotor core wound with a rotor winding with respect to a stator core wound with a field winding and excited. In a commutator generator that extracts electric power via a coil, an AC power supply is connected to the field windings, and each commutator piece that forms the commutator is arranged in a cylindrical shape with a skew in the axial direction to rectify the brush. The brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while being in contact with the rotor, and an AC output terminal different from the AC power supply is connected to the brush. According to the present invention, the frequency due to the field current can always be used as the output frequency of the power generation device, and the output voltage and phase can be adjusted by moving the brush and the rotor in the axial direction. It is possible to adjust the output voltage and power factor even if the load and load characteristics fluctuate, and it is possible to reduce the number of facilities and equipment related to power generation and expand the operating environment based on it.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシは、 軸方 向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内 を軸方向に沿レ、往復移動可能に構成したことを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the brush has a skew in the axial direction, and the brush moves in the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape. It is characterized by being configured to be able to move along and reciprocate.
この発明によれば、 ブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出 力電圧や位相を調整させたものである。  According to the present invention, the brush is made movable in the axial direction within the axial movement range to adjust the output voltage and the phase.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 各整流子片のス キューの角度は、 ブラシの軸方向移動範囲内にてブラシを移動させた状態で、 こ のブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子卷線の電気角に て 9 0度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the skew angle of each commutator piece is in contact with the brush while the brush is moved within the axial movement range of the brush. It is characterized in that the number of commutator pieces is determined such that a difference of 90 degrees or more occurs in an electrical angle of a rotor winding connected to the commutator piece.
この発明によれば、 ブラシの軸方向移動範囲内にて回転子卷線の 9 0度以上の 電気角の差を設けることにより、 例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに 0度から 9 0度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、 所望の出力電圧調 整や位相調整が可能となる。  According to the present invention, by providing an electrical angle difference of 90 degrees or more of the rotor winding within the axial movement range of the brush, for example, from 0 degrees around a commutator composed of linear commutator pieces. Characteristics equivalent to brush rotation up to 90 degrees or more are obtained, and desired output voltage adjustment and phase adjustment can be performed.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシの軸方向 移動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを回転駆動力を発 生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the axial movement of the brush is such that a brush holder arranged around the commutator via a gap generates fluid pressure to a prime mover that generates a rotational driving force. Is performed by moving according to.
この発明によれば、 風と力水による流体圧に応じてブラシの軸方向移動をする ことで、 例えばプロペラや水車などの原動機の回転駆動力に応じたブラシ移動が 達成されることにより、 簡便かつ安価な機構にてブラシ制御が可能となる。 According to the present invention, by moving the brush in the axial direction according to the fluid pressure due to the wind and the force water, the brush movement according to the rotational driving force of a prime mover such as a propeller or a water wheel can be performed. This achieves brush control with a simple and inexpensive mechanism.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシの軸方向 移動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエータ にて駆動させて行うことを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the brush is moved in the axial direction by driving a brush holder, which is arranged around the commutator with a gap, by an actuator. .
この発明によれば、 ブラシの軸方向移動をァクチユエータというなるべく簡単 な構造にて行うようにしたものである。  According to the present invention, the brush is moved in the axial direction by an actuator which is as simple as possible.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ァクチユエータ は、 回転子の回転数に対するブラシの軸方向移動位置のテーブルを有するコント ローラにて制御されることを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the actuator is controlled by a controller having a table of a brush axial movement position with respect to a rotation speed of a rotor.
この発明によれば、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラに て原動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変 の少なくとも一つにてブラシの軸方向移動位置が基準位置となるブラシ位置に制 御することを特徴とする。  According to the present invention, for example, a one-chip dedicated controller having a built-in table can cope with the rotation speed fluctuation, load fluctuation, or power factor fluctuation of the prime mover. In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the controller moves the brush in the axial direction in at least one of a state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. The brush position is controlled to be the reference position.
この発明によれば、 原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場 合でも変圧器作用による誘導起電力に起因して電力消費はきわめてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合は回転による誘導起電力が生ぜず原動機のから回 りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 テーブルは、 出 力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作 成することを特 とする。  According to the present invention, even when the motor does not function as a generator because there is no rotational driving force from the prime mover, the power consumption is extremely small due to the induced electromotive force due to the action of the transformer, or when the rotor is over-rotating, the rotation is reduced. Induced electromotive force is not generated, and the motor is turned around, and power can be quickly suppressed in the event of an accident such as a short circuit or ground fault. A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
この発明によれば、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体 の状態に応じた電力制御が可能となる。  According to the present invention, it is possible to perform power control according to the state of use of the generator, the state of the load, and the state of the entire power system including the system.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 各整流子片によ つて形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端より他端に向かって整 流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを 特徴とする。 In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the skew of the commutator formed by each commutator piece is increased from one end in the axial direction of the commutator to the other end in the circumferential direction of the commutator. Twisting clockwise, then twisting counterclockwise in the circumferential direction Features.
この発明によれば、 整流子のスキューの形状にてブラシの一方向移動により例 えば基準位置から 9 0度ブラシ回動等価位置に達しさらには基準位置への移動が 可能となり、 例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じてブラシ移動位 置を決定することができ、 ブラシ制御が簡単となり、 流体圧に応じた機械的なブ ラシ制御も可能となる。  According to the present invention, the skew of the commutator allows the brush to move from the reference position to a 90-degree brush rotation equivalent position, for example, and move to the reference position by unidirectional movement of the brush. The brush movement position can be determined according to the wind pressure from no wind to strong wind, so brush control becomes simple, and mechanical brush control according to fluid pressure becomes possible.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 回転子は、 軸方 向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内 を軸方向に沿レ、往復移動可能に構成したことを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is the commutator power generator according to the above invention, wherein the rotor has a skew in the axial direction and the commutator pieces in which the commutator pieces are arranged in a cylindrical shape in the axial movement range. , And can be moved back and forth.
この発明によれば、 回転子を軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出 力電圧や位相を調整させたものである。  According to the present invention, the output voltage and the phase are adjusted by allowing the rotor to move axially within the axial movement range.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 各整流子片のス キューの角度は、 回転子の軸方向移動範囲内にて回転子を移動させた状態で、 ブ ラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the angle of the skew of each commutator piece contacts the brush while the rotor is moved within the axial movement range of the rotor. The number of commutator pieces to be formed is determined so as to be a number that produces a difference of 90 degrees or more in the electrical angle of the rotor winding connected to the commutator piece.
この発明によれば、 回転子の軸方向移動範囲内にて回転子卷線の 9 0度以上の 電気角の差を設けることにより、 例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに 0度から 9 0度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、 所望の出力電圧調 '整や位相調整が可能となる。  According to the present invention, by providing an electrical angle difference of 90 degrees or more of the rotor winding within the axial movement range of the rotor, for example, 0 degrees around the commutator formed of a linear commutator piece. The characteristics equivalent to brush rotation from 90 to 90 degrees or more are obtained, and the desired output voltage adjustment and phase adjustment can be performed.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 回転子の軸方向 移動は、 回転子を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて 行うことを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the axial movement of the rotor is performed by moving the rotor in accordance with a fluid pressure to a prime mover that generates a rotational driving force. .
この発明によれば、 風とか水による流体圧に応じて回転子の軸方向移動をする ことで、 例えばプロペラや水車などの原動機の回転駆動力に応じた回転子移動が 達成されることにより、 簡便力つ安価な機構にて回転子制御が可能となる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 回転子の軸方向 移動は、 ァクチユエータを駆動させて行うことを特徴とする。 この発明によれば、 回転子の軸方向移動機構をァクチユエータというなるべく 簡単な構造にて行うようにしたものである。 According to the present invention, by moving the rotor in the axial direction according to the fluid pressure due to wind or water, the rotor movement corresponding to the rotational driving force of the prime mover such as a propeller or a water wheel is achieved, The rotor can be controlled by a simple and inexpensive mechanism. The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the axial movement of the rotor is performed by driving an actuator. According to the present invention, the mechanism for moving the rotor in the axial direction is realized by using an actuator as simple as possible.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ァクチユエータ は、 回転子の回転数に対する回転子の軸方向移動位置のテーブルを有するコント ローラにて制御されることを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the actuator is controlled by a controller having a table of a rotational position of the rotor with respect to a rotational speed of the rotor.
この発明によれば、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラに て原動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変 の少なくとも一つにて回転子の軸方向移動位置が基準位置となる回転子位置に制 御することを特徴とする。  According to the present invention, for example, a one-chip dedicated controller having a built-in table can cope with the rotation speed fluctuation, load fluctuation, or power factor fluctuation of the prime mover. In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the controller is arranged so that at least one of a state in which the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load, It is characterized in that the moving position is controlled to a rotor position that is a reference position.
この発明によれば、 原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場 合でも変圧器作用による誘導起電力に起因して電力消費はきわめてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合は回転による誘導起電力が生ぜず原動機のから回 りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 テープノレは、 出 力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作 成することを特徴とする。  According to the present invention, even when the motor does not function as a generator because there is no rotational driving force from the prime mover, the power consumption is extremely small due to the induced electromotive force due to the action of the transformer, or when the rotor is over-rotating, the rotation is reduced. Induced electromotive force is not generated, and the motor is turned around, and power can be quickly suppressed in the event of an accident such as a short circuit or ground fault. A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the taper is created by using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
この発明によれば、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体 の状態に応じた電力制御が可能となる。  According to the present invention, it is possible to perform power control according to the state of use of the generator, the state of the load, and the state of the entire power system including the system.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 各整流子片によ つて形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端より他端に向かって整 流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを 特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the skew of the commutator formed by each commutator piece is increased from one end in the axial direction of the commutator to the other end in the circumferential direction of the commutator. Twisted clockwise, then twisted counterclockwise in the circumferential direction.
' この発明によれば、 整流子のスキューの形状にて回転子の一方向移動により例 えば基準位置から 9 0度ブラシ回動等価位置に達しさらには基準位置への移動が 可能となり、 例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じて回転子移動位 置を決定することができ、 回転子制御が簡単となり、 流体圧に応じた機械的な回 転子制御も可能となる。 According to the present invention, it is possible to reach the 90-degree brush rotation equivalent position from the reference position, for example, and move to the reference position by one-way movement of the rotor in the skew shape of the commutator. In power generation, the rotor moves according to the wind pressure from no wind to strong wind Position can be determined, rotor control is simplified, and mechanical rotor control according to fluid pressure is also possible.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 回転子およびブ ラシは、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方 向移動範囲内を軸方向に沿レ、往復移動可能に構成したことを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the rotor and the brush are provided with a skew in the axial direction so that each commutator piece is arranged in a cylindrical shape within the axial movement range of the commutator. Are configured to be reciprocally movable along the axial direction.
この発明によれば、 回転子およびブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移動可 能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。  According to the present invention, the output voltage and the phase are adjusted by allowing the rotor and the brush to move axially within the axial movement range.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 各整流子片のス キューの角度は、 ブラシおよぴ回転子の軸方向移動範囲内にてブラシぉよぴ回転 子の少なくとも一方を移動させた状態で、 ブラシと接触する整流子片数がその整 流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるよ うに決定することを特¾¾とする。  In the commutator power generating apparatus according to the next invention, in the above invention, the angle of the skew of each commutator piece is at least one of the brush and the rotor within the axial movement range of the brush and the rotor. In particular, determine the number of commutator segments in contact with the brush so that there is a difference of 90 degrees or more in the electrical angle of the rotor winding connected to the commutator segment. ¾¾.
この発明によれば、 回転子およびブラシの軸方向移動範囲内にて回転子巻線の 9 0度以上の電気角の差を設けることにより、 例えば直線状整流子片からなる整 流子の周りに 0度から 9 0度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、 所望 の出力電圧調整や位相調整が可能となる。  According to the present invention, by providing an electrical angle difference of 90 ° or more of the rotor winding within the axial movement range of the rotor and the brush, for example, around the rectifier composed of linear commutator pieces, Thus, characteristics equivalent to brush rotation from 0 to 90 degrees or more are obtained, and desired output voltage adjustment and phase adjustment can be performed.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 回転子およびブ ラシの少なくとも一方の軸方向移動は、 回転子および整流子の周りに空隙を介し て配置されたブラシホルダの少なくとも一方を回転駆動力を発生する原動機への 流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the axial movement of at least one of the rotor and the brush is at least one of the brush holders arranged around the rotor and the commutator via a gap. Is performed in accordance with the fluid pressure to the prime mover that generates the rotational driving force.
この発明によれば、 風とか水による流体圧に応じて回転子およびブラシの軸方 向移動をすることで、 例えばプロペラや水車などの原動機の回転駆動力に応じた 回転子やブラシの移動が達成されることにより、 簡便かつ安価な機構にて回転子 およびブラシ制御が可能となる。  According to the present invention, by moving the rotor and the brush in the axial direction according to the fluid pressure of the wind and water, the movement of the rotor and the brush according to the rotational driving force of the prime mover such as a propeller or a water wheel can be achieved. By achieving this, it becomes possible to control the rotor and brush with a simple and inexpensive mechanism.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 整流子の周りに 空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエ—タにて駆動させて行うブラ シの軸方向移動とァクチユエータにて駆動させて行う回転子の軸方向移動との双 方を行うことを特徴とする。 The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the brush is axially moved by driving the brush holder, which is disposed around the commutator via an air gap, by the actuator. With the axial movement of the rotor It is characterized by performing.
この発明によれば、 ブラシ移動機構と回転子移動機構との双方をァクチユエ一 タというなるべく簡単な構造にて行うようにしたものである。  According to the present invention, both of the brush moving mechanism and the rotor moving mechanism are performed by an actuator as simple as possible.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ァクチユエータ は、 回転子の回転数に対するブラシおよび回転子相互の相対的軸方向移動位置の テーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the actuator is controlled by a controller having a table of a relative axial movement position of the brush and the rotor with respect to the rotation speed of the rotor. And
この発明によれば、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラに て原動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変 の少なくとも一つにてブラシおよび回転子の少なくとも一つの相対的軸方向移動 位置が基準位置となるように制御することを特徴とする。  According to the present invention, for example, a one-chip dedicated controller having a built-in table can cope with the rotation speed fluctuation, load fluctuation, or power factor fluctuation of the prime mover. In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the controller is configured to control the rotation of the brush and the rotor in at least one of a state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. At least one relative axial movement position is controlled so as to be a reference position.
この発明によれば、 原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場 合でも変圧器作用による誘導起電力に起因して電力消費はきわめてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合は回転による誘導起電力が生ぜず原動機のから回 りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 テーブルは、 出 力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作 成することを特徴とする。  According to the present invention, even when the motor does not function as a generator because there is no rotational driving force from the prime mover, the power consumption is extremely small due to the induced electromotive force due to the action of the transformer, or when the rotor is over-rotating, the rotation is reduced. Induced electromotive force is not generated, and the motor is turned around, and power can be quickly suppressed in the event of an accident such as a short circuit or ground fault. A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
この発明によれば、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体 の状態に応じた電力制御が可能となる。  According to the present invention, it is possible to perform power control according to the state of use of the generator, the state of the load, and the state of the entire power system including the system.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 各整流子片によ つて形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端より他端に向かって整 流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを 特 ί数とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the skew of the commutator formed by each commutator piece is increased from one end in the axial direction of the commutator to the other end in the circumferential direction of the commutator. A special feature is that it is twisted clockwise and then twisted counterclockwise in the circumferential direction.
この発明によれば、 整流子のスキューの形状にて回転子の一方向移動により例 えば基準位置から 9 0度ブラシ回動等価位置に達しさらには基準位置への移動が 可能となり、 例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じて回転子および ブラシ移動位置を決定することができ、 回転子およびブラシ制御が簡単となり、 流体圧に応じた機械的な回転子およびブラシ制御も可能となる。 According to the present invention, the skew shape of the commutator causes the rotor to move in one direction, for example, reaches a 90-degree brush rotation equivalent position from the reference position, and further moves to the reference position. For example, in wind power generation, the rotor and brush moving position can be determined according to the wind pressure from no wind to strong wind, and the rotor and brush control is simplified, and the mechanical rotor and brush according to the fluid pressure Control is also possible.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシに接続さ れる交流出力端あるいは界磁回路には、 可変移相手段が備えられることを特徴と する。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the AC output terminal or the field circuit connected to the brush is provided with variable phase shift means.
この発明によれば、 送電路の状態、 負荷の状態、 励磁の状態等に応じた適切な 移相が可能になる。  According to the present invention, it is possible to perform an appropriate phase shift according to the state of the power transmission path, the state of the load, the state of the excitation, and the like.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 回転子卷線の卷 線数は、 この回転子卷線に誘導される変圧器作用による誘導起電力と回転による 誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, in the above invention, the number of windings of the rotor winding is determined by a difference between an induced electromotive force caused by a transformer action induced in the rotor winding and an induced electromotive force caused by rotation. The adjustment is performed according to the relative relationship.
この発明によれば、 起電力の大きさや位相を好適に調整することができる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 界磁回路には界 磁卷線に対して直列共振を生ずる容量のコンデンサを接続して可変移相手段とし たことを特徴とする。  According to the present invention, the magnitude and phase of the electromotive force can be suitably adjusted. The commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the field circuit is connected to a capacitor having a capacity that causes series resonance with respect to the field winding, thereby providing a variable phase shift means. .
この発明によれば、 界磁回路に仮に低電圧が印加されたとしても大きな電流を 流すことができる。  According to the present invention, a large current can flow even if a low voltage is applied to the field circuit.
以上の各発明にかかる整流子発電装置は、 ブラシに接続される交流出力端が界 磁電源である交流電源に接続した、 いわゆる分卷型の整流子発電装置にも適用さ れ、 同様な作用効果を有する。  The commutator power generator according to each of the above-mentioned inventions is also applied to a so-called shunt type commutator power generator in which the AC output terminal connected to the brush is connected to an AC power source which is a field power source, and the same effect is obtained. Has an effect.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流 励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷カれた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にス キューを持たせて筒状に配列した整流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸 方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電圧を整 流して基準電圧と比較器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧 を調整することを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, an AC excitation power supply is connected to a field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core and each commutator piece are axially connected. A commutator arranged in a cylindrical shape with a skew, and a brush that moves axially relative to this commutator are formed as an AC output power supply. The comparator is used for comparison, and the voltage of the AC excitation power supply is adjusted based on the output of the comparator.
この発明によれば、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必 要なく装置が簡単かつ安価になる。 また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気 回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。 系統連系 した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。 According to this invention, it is necessary to finely control the rotational driving force and the like even if there is a load fluctuation. The device becomes simple and inexpensive without the need. Further, even if the output voltage capacity of the generator is small, it is easy to compensate for the AC voltage without increasing the size of the magnetic circuit or the like. When the system is connected to the grid, a constant output can be obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流 励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷かれた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にス キューを持たせて筒状に配列した整流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸 方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電圧と基 準交流電圧とを比較器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を 調整することを特徴とする。  A commutator generator according to the next invention is characterized in that an AC excitation power supply is connected to a field winding wound on a stator core, and a rotor winding wound on the rotor core and each commutator piece are axially connected. A skewed commutator and a brush that moves axially relative to this commutator are formed as an AC output power supply, and the voltage from the AC output power supply is compared with the reference AC voltage. The voltage of the AC excitation power supply is adjusted by the output of the comparator.
この発明によれば、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必 要なく装置が簡単かつ安価になる。 また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気 回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。 系統連系 した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。  According to the present invention, the apparatus is simple and inexpensive without having to finely control the rotational driving force and the like even when there is a load change. Further, even if the output voltage capacity of the generator is small, it is easy to compensate for the AC voltage without increasing the size of the magnetic circuit or the like. When the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 固定子鉄心に巻かれた界磁卷線に交流 励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷カ、れた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にス キューを持たせて筒状に配列した整流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸 方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電流と基 準電流とを比較器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整 することを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that an AC excitation power supply is connected to a field winding wound around a stator core, and a rotor core wound around the rotor core, and each commutator piece is connected to a shaft. A commutator arranged in a cylindrical shape with skew in the direction and a brush that moves axially relative to the commutator are formed as an AC output power supply, and the current from the AC output power supply and the reference current are formed. The comparator is used for comparison, and the voltage of the AC excitation power supply is adjusted based on the output of the comparator.
この発明によれば、 交流出力電流の補償が容易となる。  According to the present invention, the compensation of the AC output current is facilitated.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 交流励磁電源の 電圧波形に対応した同一波形を交流出力電源にて出力することを目的とすること を特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the same waveform corresponding to the voltage waveform of the AC excitation power supply is output from the AC output power supply.
この発明によれば、 界磁電源である交流出力電源と同一の波形を出力として得 ることができる。  According to the present invention, it is possible to obtain, as an output, the same waveform as that of an AC output power supply that is a field power supply.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 交流出力端ある いは交流出力電源に対しては、 U P Sとしての用いることを特徴とする。 この発明によれば、 無停電電源を得ることができ、 また簡単な構造に r系統に 対して連系することができ、 所望の周波数、 位相、 電圧にて出力を得ることがで きる。 A commutator power generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the AC output terminal or the AC output power supply is used as a UPS. According to the present invention, an uninterruptible power supply can be obtained, and a simple structure can be connected to the r system, and an output can be obtained at a desired frequency, phase, and voltage.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシから交流 出力端に取り出される電圧が一入力端に印加されるパワーアンプを備え、 このパ ヮーアンプの出力端が界磁卷線に接続され、 このパワーアンプの他の入力端には 界磁卷線端子電圧の負帰還入力を戻したことを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is the above invention, further comprising a power amplifier for applying a voltage taken out from the brush to an AC output terminal to one input terminal, wherein the output terminal of the power amplifier is connected to a field winding. The input terminal of the power amplifier is connected to a negative feedback input of the field winding terminal voltage.
この発明によれば、 パワーアンプの負帰還によって系統電圧あるいは出力電圧 と同相の界磁電流を流すことができ、 電流位相を改善することができる。  According to the present invention, a field current having the same phase as the system voltage or the output voltage can be caused to flow by the negative feedback of the power amplifier, and the current phase can be improved.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 上記の発明において、 ブラシから交流 出力端に流れる電流値にてパワーアンプの一入力端に備えた A G C回路の出力制 御を行うことを特徴とする。  A commutator generator according to the next invention is characterized in that, in the above invention, the output of an AGC circuit provided at one input terminal of the power amplifier is controlled by a current value flowing from the brush to the AC output terminal.
'この発明によれば、 回転子電流に応じたパヮーアンプの電圧制御が可能となり、 ひいては界磁電流量の制御が可能となる。  According to the present invention, it is possible to control the voltage of the power amplifier according to the rotor current, and to control the amount of field current.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が卷カ^ Lて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が卷かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを 介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交 流電源を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整 流子の周方向に回動可能に構成し、 周方向の回動可能な範囲は予め設定した電気 角基準位置に対して所望の電気角の範囲としたことを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that a rotor core wound with a rotor winding is rotated with respect to a stator core whose field winding is excited by a coil L, and the commutator and a brush are interposed therebetween. In the commutator generator, the AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element, and the brush and the stator core contacting the commutator are relatively fixed to each other. It is configured to be rotatable in the circumferential direction, and the range that can be rotated in the circumferential direction is a range of a desired electrical angle with respect to a preset electrical angle reference position.
この発明によれば、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 ブラシの所望角の相対的な回動により出力および力率を調整することができるの で、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるい は出力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備の低減お よび使用環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電して発電機出力端が 短絡状態になつた時は、 系統からの界磁電流が流れなレ、で発電機励磁入力がない 状態となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡電流が発 生する恐れがなくなり、 発電機へのストレスも少ない。 According to the present invention, it is possible to output the frequency obtained by the AC power supply frequency, and to adjust the output and the power factor by the relative rotation of the desired angle of the brush, so that the system interconnection is possible. Of course, it is possible to adjust the voltage according to the fluctuation of the rotational driving force and the fluctuation of the output voltage or output characteristics, and it is possible to reduce the number of generators and equipment and expand the use environment. In addition, when the system is out of power and the output terminal of the generator is short-circuited, the field current from the system does not flow and there is no generator excitation input, so no generator output is generated. As a result, a short-circuit current is generated from the generator. There is no danger of generation and there is little stress on the generator.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が卷かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを 介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交 流電源を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整 流子の周方向に回動可能に構成し、 周方向の回動可能な範囲は電気角にて略 0度 から略 9 0度の範囲としたことを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that a rotor core, on which a rotor winding is wound, is rotated with respect to a stator core, on which a field winding is wound and excited, to generate electric power via a commutator and a brush. In the commutator power generator, an AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element, and the brush and the stator core contacting the commutator are positioned relatively to each other in the circumferential direction of the commutator. It is characterized in that the range in which it can be rotated in the circumferential direction is in a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle.
この発明によれば、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 ブラシの 0度〜 9 0度間の相対的な回動により出力および力率を調整することが できるので、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電 圧あるレ、は出力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備 の低減および使用環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電して発電機 出力端が短絡状態になつた時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入 力がない状態となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡 電流が発生する恐れがなくなり、 発電機へのス トレスも少ない。  According to the present invention, it is possible to output a frequency obtained as an AC power supply frequency, and it is possible to adjust the output and the power factor by the relative rotation of the brush between 0 and 90 degrees. Not only is it possible to interconnect, but also it is possible to adjust the voltage according to fluctuations in rotational driving force and fluctuations in output voltage, thereby reducing generator equipment and equipment and expanding the operating environment. Can be planned. In addition, when the system is out of power and the generator output is short-circuited, no generator current is generated because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no possibility that a short-circuit current will be generated from the generator, and stress on the generator will be small.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が卷かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを 介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交 流電源を接続し、 整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒 状に配列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿 レ、移動可能に構成したことを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that a rotor core, on which a rotor winding is wound, is rotated with respect to a stator core, on which a field winding is wound and excited, to generate electric power via a commutator and a brush. In the commutator generator, an AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element, and each commutator piece forming a commutator is arranged in a cylindrical shape with a skew in the axial direction. The brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while being in contact with the commutator.
この発明によれば、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 スキューを持たせた整流子とブラシとの軸方向移動に伴うブラシの相対的な回動 により出力および力率を調整することができるので、 系統連系が可能であること はもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるいは出力特性の変動に応じて電圧 調整が可能となり、 発電機の装置や設備の低減および使用環境の拡大を図ること ができる。 また、 系統が停電して発電機出力端が短絡状態になった時は、 系統か らの界磁電流が流れないで発電機励磁入力がない状態となるため、 発電機出力が 発生しない。 この結果、 発電機から短絡電流が発生する恐れがなくなり、 発電機 へのストレスも少なレ、。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the frequency obtained by an alternating current power supply frequency can be output, The output and power factor are controlled by the relative rotation of the brush accompanying the axial movement of the skewed commutator and the brush. Since the power supply can be adjusted, it is possible not only to connect to the grid, but also to adjust the voltage in accordance with fluctuations in rotational driving force and fluctuations in output voltage or output characteristics, thus reducing and using generator equipment and facilities. The environment can be expanded. Also, when a power failure occurs and the generator output terminal is short-circuited, Since the field current does not flow and there is no generator excitation input, no generator output is generated. As a result, there is no danger of generating a short circuit current from the generator, and the stress on the generator is reduced.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 各整流子片のスキューの角度は、 ブラ シと整流子の相対的な軸方向移動範囲内にてブラシまたは整流子のいずれかを移 動させたとき、 このブラシと接触し得る整流子片の本数が、 その整流子片につな がる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差にあたる本数になるような角度であ ることを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, the skew angle of each commutator piece is determined when either the brush or the commutator is moved within the relative axial movement range of the brush and the commutator. However, the number of the commutator pieces that can come into contact with this brush is an angle that is equal to or greater than 90 degrees in the electrical angle of the rotor winding connected to the commutator piece. Features.
この発明によれば、 ブラシや整流子の軸方向移動範囲内にて回転子卷線の 9 0 度以上の電気角の差を設けることにより、 例えば直線状整流子片として考えた場 合に整流子の周りに 0度から 9 0度以上までブラシが回動することと等価の特性 が得られ、 所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。  According to the present invention, by providing an electrical angle difference of 90 ° or more of the rotor winding within the axial movement range of the brush or the commutator, for example, when the linear commutator piece is considered as a straight commutator piece, The characteristics equivalent to the brush rotating from 0 degrees to 90 degrees or more around the child are obtained, and the desired output voltage adjustment and phase adjustment can be performed.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 各整流子片によって形成される整流子 のスキュ一は、 整流子の軸方向一端より他端に向かって整流子の周方向時計回り に捻り、 ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする。  In the commutator power generating apparatus according to the next invention, the skewing of the commutator formed by each commutator piece twists clockwise in the circumferential direction of the commutator from one axial end to the other end of the commutator. It is characterized by having a shape twisted counterclockwise in the direction.
この発明によれば、 整流子のスキューの形状にてブラシや整流子の一方向移動 のみにより例えば基準位置から 9 0度ブラシ回動位置に達しその後基準位置への 移動が可能となり、 例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じてブラシ 移動位置を決定することができ、 ブラシ制御が簡単となる。  According to the present invention, the skew shape of the commutator allows the brush or commutator to move only 90 degrees from the reference position to the brush rotation position, for example, and then move to the reference position only by one-way movement of the commutator. In this mode, the brush movement position can be determined according to the wind pressure from no wind to strong wind, and brush control is simplified.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 ブラシと整流子とは、 各整流子片を筒 状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い相対的に移動可能に構成 したことを特徴とする。  In the commutator power generator according to the next invention, the brush and the commutator are configured to be relatively movable along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape. It is characterized.
この発明によれば、 ブラシあるいは整流子を軸方向移動範囲内にて軸方向移動 可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。  According to the present invention, the output voltage and the phase are adjusted by making the brush or the commutator axially movable within the axial movement range.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 軸方向の移動可能範囲は電気角にて略 0度から略 9 0度の範囲としたことを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that the movable range in the axial direction is in a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle.
この発明によれば、 ブラシあるいは整流子の軸方向移動に伴う電気角 9 0度の 回動にて、 最小から最大までの出力変動を容易に得ることができる。 According to the present invention, the electrical angle of 90 degrees due to the axial movement of the brush or the commutator is By rotation, the output fluctuation from the minimum to the maximum can be easily obtained.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを 介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子および第 1 スィツチを介して第 1および第 2の交流電源を選択的に切り替え可能に接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に回 動可能に構成し、 ブラシを常時出力端子の接続先および第 1スィツチに連動する 第 2スィツチを介して第 1の交流電源に接続したことを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that a rotor core wound with a rotor winding is rotated with respect to a stator core wound with a field winding and excited to generate electric power through a commutator and a brush. A first and a second AC power supply are selectively connected to a field winding via a phase shift element and a first switch, so that a brush and a stator contacting the commutator. The core and the core are rotatable relative to each other in the circumferential direction of the commutator, and the brush is always connected to the first AC power supply via the connection destination of the output terminal and the second switch linked to the first switch. It is characterized by having done.
この発明によれば、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 ブラシの相対的な回動により出力および力率を調整することができるので、 系統 連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるいは出力特 性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備の低減および使用 環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電して発電機出力端が短絡状態 になった時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入力がない状態とな るため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡電流が発生する恐 れがなくなり、 発電機へのス トレスも少ない。 したがって第 1スィッチを瞬時に 切り換える必要もなく、 さらに、 第 2の交流電源を界磁電源として直ちに発電が 可能となる。  According to the present invention, it is possible to output the frequency obtained by the AC power supply frequency, and to adjust the output and the power factor by the relative rotation of the brush. Of course, the voltage can be adjusted according to the fluctuation of the rotational driving force, the fluctuation of the output voltage or the fluctuation of the output characteristic, and it is possible to reduce the number of generators and equipment and expand the use environment. In addition, when the system is out of power and the generator output terminal is short-circuited, no generator current is generated because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no danger of short-circuit current from the generator, and there is less stress on the generator. Therefore, there is no need to instantaneously switch the first switch, and power can be generated immediately using the second AC power supply as a field power supply.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 第 2の交流電源または常時出力端子の 接続先の少なくとも一方は U P Sであることを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is characterized in that at least one of the connection destinations of the second AC power supply or the constant output terminal is a UPS.
この発明によれば、 界磁電源を第 2の交流電源として U P Sを用いることによ り安定した発電が行われ、 また安定した界磁電源を用いることにより発電装置を U P S供給電源として有用なものとすることができる。  According to the present invention, stable power generation is performed by using a UPS as a field power source as a second AC power source, and a power generator is useful as a UPS supply power source by using a stable field power source. It can be.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 周方向の回動可能な範囲は、 電気角に て略 0度から略 9 0度の範囲としたことを特徴とする。  The commutator power generator according to the next invention is characterized in that the range in which the rotation is possible in the circumferential direction is in a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle.
この発明によれば、 ブラシあるいは整流子の周方向移動に伴う電気角 9 0度の 回動にて、 最小から最大までの出力変動を容易に得ることができる。 つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを 介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子および第 1 スィッチを介して第 1および第 2の交流電源を選択的に切り替え可能に接続し、 整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラ シを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成 し、 ブラシを常時出力端子の接続先および第 1スィツチに連動する第 2スィツチ を介して第 1の交流電源に接続したことを特徴とする。 According to the present invention, the output fluctuation from the minimum to the maximum can be easily obtained by the rotation of the brush or the commutator by the electrical angle of 90 degrees accompanying the circumferential movement. The commutator power generator according to the next invention is characterized in that a rotor core wound with a rotor winding is rotated with respect to a stator core wound with a field winding and excited to generate electric power through a commutator and a brush. In the commutator generator, the first and second AC power supplies are selectively connected to the field winding via a phase shift element and a first switch to form a commutator. Are arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction, and the brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while contacting the commutator, and the brush is always connected to the output terminal. And a first switch connected to the first AC power supply via a second switch interlocked with the first switch.
この発明によれば、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 ブラシの相対的な軸方向移動により出力および力率を調整することができるので、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるいは出 力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備の低減および 使用環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電して発電機出力端が短絡 状態になった時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入力がない状態 となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡電流が発生す る恐れがなくなり、 発電機へのス トレスも少ない。 したがって第 1スィッチを瞬 時に切り換える必要もなく、 さらに、 第 2の交流電源を界磁電源として直ちに発 電が可能となる。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the frequency obtained by an AC power supply frequency can be output and an output and a power factor can be adjusted by the relative axial movement of a brush, grid connection is possible. Of course, it is possible to adjust the voltage in accordance with the fluctuation of the rotational driving force and the fluctuation of the output voltage or output characteristics, and it is possible to reduce the number of generator devices and equipment and expand the use environment. In addition, when the system is out of power and the generator output terminal is short-circuited, no generator current is input because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no possibility that a short-circuit current will be generated from the generator, and stress on the generator will be small. Therefore, there is no need to instantaneously switch the first switch, and power can be generated immediately using the second AC power supply as a field power supply.
請求項 1 1に該当する独立の発明に従属する発明についても、 請求項 3あるい は請求項 8に該当する独立の発明に従属する発明と同様の発明を伴い、 作用効果 も同じ作用効果を得ることができる。  The invention dependent on the independent invention corresponding to claim 11 is also accompanied by the same invention as the invention dependent on the independent invention corresponding to claim 3 or claim 8, and the same effect is obtained. Obtainable.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が卷かれた回転子鉄心を正転および逆転させて整流子およ びブラシを介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子 を介して交流電源を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相 対的に、 整流子の周方向に回動可能に構成し、 周方向の回動可能な範囲は電気角 にて略 0度を中心として略 ± 9 0度の範囲としたことを特徴とする。 この発明によれば、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 ブラシの相対的な回動により出力および力率を調整することができるので、 系統 連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるいは出力特 性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備の低減および使用 環境の拡大を図ることができる。 また回転駆動力が逆転してもブラシの回動にて 容易に対応することができる。 また、 系統が停電して発電機出力端が短絡状態に なった時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入力がない状態となる ため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡電^が発生する恐れ がなくなり、 発電機へのストレスも少ない。 The commutator power generator according to the next invention is a commutator and a commutator in which a rotor core wound with a rotor winding is rotated forward and reverse with respect to a stator core wound with a field winding and excited. In a commutator generator that extracts power through a brush, an AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element, and the brush and the stator core that make contact with the commutator are rectified relative to each other. It is configured to be rotatable in the circumferential direction of the child, and the range in which the circumferential direction is rotatable is set to a range of about ± 90 degrees centering on an electrical angle of about 0 degrees. According to the present invention, it is possible to output the frequency obtained as the AC power supply frequency, and to adjust the output and the power factor by the relative rotation of the brush. Of course, the voltage can be adjusted according to the fluctuation of the rotational driving force, the fluctuation of the output voltage or the output characteristics, and it is possible to reduce the number of generator devices and equipment and expand the use environment. In addition, even if the rotational driving force is reversed, it is possible to easily cope with the rotation of the brush. In addition, when the power outage of the system causes the output end of the generator to be short-circuited, no generator current is generated because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no danger of generating a short circuit from the generator, and the generator is less stressed.
つぎの発明にかかる整流子発電装置は、 界磁卷線が卷カれて励磁される固定子 鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回転子鉄心を正転および逆転させて整流子およ びブラシを介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子 を介して交流電源を接続し、 整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを 持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に 軸方向に沿い移動可能に構成し、 軸方向の移動可能な範囲は電気角にて略 0度を 中心として略 ± 9 0度の範囲としたことを特徴とする。  A commutator power generator according to the next invention is a commutator and a commutator in which a rotor core wound with a rotor winding is rotated forward and reverse with respect to a stator core which is excited by winding a field winding. In a commutator generator that extracts power through a brush and a brush, an AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element, and each commutator piece that forms the commutator has a skew in the axial direction. The brushes are arranged so that they can move in the axial direction relative to the rotor while contacting the brush with the commutator, and the movable range in the axial direction is approximately 0 degrees in electrical angle. It is characterized by a range of ± 90 degrees.
この発明によれば、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 スキューを持たせた整流子とブラシとの軸方向移動に伴うブラシの相対的な回動 により出力および力率を調整することができるので、 系統連系が可能であること はもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるいは出力特性の変動に応じて電圧 調整が可能となり、 発電機の装置や設備の低減および使用環境の拡大を図ること ができる。 また回転駆動力が逆転してもブラシの回動にて容易に対応することが できる。 また、 系統が停電して発電機出力端が短絡状態になった時は、 系統から の界磁電流が流れないで発電機励磁入力がない状態となるため、 発電機出力が発 生しない。 この結果、 発電機から短絡電流が発生する恐れがなくなり、 発電機へ のストレスも少なレ、。 図面の簡単な説明 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the frequency obtained by an alternating current power supply frequency can be output, The output and power factor are controlled by the relative rotation of the brush accompanying the axial movement of the skewed commutator and the brush. Since the power supply can be adjusted, it is possible not only to connect to the grid, but also to adjust the voltage in accordance with fluctuations in rotational driving force and fluctuations in output voltage or output characteristics, thus reducing and using generator equipment and facilities. The environment can be expanded. In addition, even if the rotational driving force is reversed, it is possible to easily cope with the rotation of the brush. In addition, when the power outage of the system causes the output end of the generator to be short-circuited, no generator current is generated because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no danger of short-circuit current being generated from the generator, and the stress on the generator is reduced. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1図は、 この発明の実施の形態 1の簡略構成図であり、 第 2図は、 この発明 の実施の形態 1のブラシを回動する構成図であり、 第 3図は、 この発明の実施の 形態 1の回転による誘導起電力の説明図であり、 第 4図は、 この発明の実施の形 態 1の変圧器作用による誘導起電力の説明図であり、 第 5図は、 この発明の実施 の形態 1の原理説明図であり、 第 6図は、 この発明の実施の形態 1のブラシ位置 の機能説明図であり、 第 7図は、 この発明の実施の形態 2の簡略構成図であり、 第 8図は、 この発明の実施の形態 2の等価回路図であり、 第 9図は、 この発明の 実施の形態 2のブラシ位置 0度の波形図であり、 第 1 0図は、 第 9図に対応する 従来例での運転状態を示す波形図であり、 第 1 1図は、 第 1 0図での運転状態で の系統波形図であり、 第 1 2図は、 この発明の実施の形態 2のブラシ位置 9 0度 の波形図であり、 第 1 3図は、 第 1 2図での運転状態での系統波形図であり、 第 1 4図は、 この発明の一例にかかる界磁電流の位相調整回路図であり、 第 1 5図 は、 この発明による界磁を回動させる具体的構成図であり、 第 1 6図は、 この発 明の実施の形態 3の一例の簡略構成図であり、 第 1 7図は、 この発明の実施の形 態 3の他の例の簡略構成図であり、 第 1 8図は、 この発明の実施の形態 4の簡略 構成図であり、 第 1 9図は、 この発明の実施の形態 4の整流子のスキューを示す 表面図、 裏面図および展開図であり、 第 2 0図は、 この発明の実施の形態 4の整 流子と回転子卷線と界磁極との接続関係を示す展開図であり、 第 2 1図は、 この 発明の実施の形態 4のブラシの軸方向移動機構の構成図であり、 第 2 2図は、 こ の発明の実施の形態 4のブラシの軸方向移動機構を含む正面図であり、 第 2 3図 は、 この発明の実施の形態 4の回転子の軸方向移動機構を含む正面図であり、 第 2 4図は、 この発明の実施の形態 4の回転による誘導起電力の説明図であり、 第 2 5図は、 この発明の実施の形態 4の変圧器作用による誘導起電力の説明図であ り、 第 2 6図は、 この発明の実施の形態 4の原理説明図であり、 第 2 7図は、 こ の発明の実施の形態 4のブラシ位置の機能説明図であり、 第 2 8図は、 この発明 の実施の形態 4のブラシ位置の説明図であり、 第 2 9図は、 この発明の実施の形 態 5の簡略構成図であり、 第 3 0図は、 この発明の実施の形態 5の等価回路図で あり、 第 3 1図は、 この発明の実施の形態 5のブラシ軸方向移動位置 0度にあた る波形図であり、 第 3 2図は、 第 3 1図に対応する従来例での運転状態を示す波 形図であり、 第 3 3図は、 第 3 2図での運転状態での系統波形図であり、 第 3 4 図は、 この発明の実施の形態 5のブラシ位置 9 0度の波形図であり、 第 3 5図は、 第 3 4図での運転状態での系統波形図であり、 第 3 6図は、 この発明の一例にか かる界磁電流の位相調整回路図であり、 第 3 7図は、 この発明の実施の形態 6の 一例の簡略構成図であり、 第 3 8図は、 この発明の実施の形態 6の他の例の簡略 構成図であり、 第 3 9図は、 この発明の機械的軸方向移動機構の簡略正面図であ り、 第 4 0図は、 実施の形態 7にかかる整流子発電装置の簡略構成図であり、 第 4 1図は、 この発明の実施の形態 7の整流子とブラシの位置関係を示す説明図で あり、 第 4 2図は、 この発明の誘導起電力の説明図であり、 第 4 3図は、 この発 明の実施の形態 7の具体的説明図であり、 第 4 4図は、 この発明の状態説明図で あり、 第 4 5図は、 この発明の実施の形態 7の等価回路図であり、 第 4 6図は、 この発明の実施の形態 7のブラシ位置 0度の波形図であり、 第 4 7図は、 第 4 6 図に対応する従来例での運転状態を示す波形図であり、 第 4 8図は、 第 4 7図で の運転状態での系統波形図であり、 第 4 9図は、 この発明の実施の形態 7のブラ シ位置 9 0度の波形図であり、 第 5 0図は、 第 4 9図での運転状態での系統波形 図であり、 第 5 1図は、 この発明の実施の形態 8の整流子とブラシの位置関係図 であり、 第 5 2図は、 この発明の実施の形態 8のスキューを示す表面図、 裏面図 および展開図であり、 第 5 3図は、 この発明の実施の形態 8の整流子と回転子卷 線と界磁極との接続関係を示す展開図であり、 第 5 4図は、 この発明の機械的軸 方向移動機構の簡略正面図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 1 is a simplified configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of rotating a brush of Embodiment 1 of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of an induced electromotive force due to rotation in Embodiment 1; FIG. 4 is an explanatory diagram of an induced electromotive force due to a transformer action according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. FIG. 6 is a view for explaining the principle of Embodiment 1 of the present invention, FIG. 6 is a diagram for explaining the function of the brush position of Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 7 is a simplified structural diagram of Embodiment 2 of the present invention FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of Embodiment 2 of the present invention, FIG. 9 is a waveform diagram of the brush position of 0 ° in Embodiment 2 of the present invention, and FIG. FIG. 9 is a waveform diagram showing an operation state in the conventional example corresponding to FIG. 9, and FIG. 11 is a system waveform diagram in the operation state in FIG. FIG. 12 is a waveform diagram at a brush position of 90 degrees according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a system waveform diagram in the operation state in FIG. FIG. 1 is a circuit diagram of a phase adjustment circuit for a field current according to an example of the present invention. FIG. 15 is a specific configuration diagram for rotating the field according to the present invention. FIG. FIG. 17 is a simplified configuration diagram of an example of Embodiment 3 of the present invention, FIG. 17 is a simplified configuration diagram of another example of Embodiment 3 of the present invention, and FIG. FIG. 19 is a front view, a back view, and a development view showing the skew of the commutator according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 19 is a simplified structural diagram of Embodiment 4. FIG. 21 is a development view showing a connection relationship among a rectifier, a rotor winding, and a field pole according to a fourth embodiment. FIG. FIG. 22 is a front view including a brush axial moving mechanism according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 23 is a rotation view according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 24 is a front view including an axial movement mechanism of a child, FIG. 24 is an explanatory diagram of induced electromotive force due to rotation in Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 25 is an embodiment of the present invention. FIG. 26 is an explanatory diagram of the induced electromotive force due to the action of the transformer of FIG. 4. FIG. 26 is an explanatory diagram of the principle of Embodiment 4 of the present invention. FIG. 27 is a diagram of Embodiment 4 of the present invention. FIG. 28 is an explanatory diagram of a brush position according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 29 is a diagram illustrating a brush position according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 30 is a simplified configuration diagram of Embodiment 5, FIG. 30 is an equivalent circuit diagram of Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 31 is a brush axis direction moving position 0 ° of Embodiment 5 of the present invention. FIG. 32 is a waveform diagram showing an operation state in the conventional example corresponding to FIG. 31, and FIG. 33 is an operation state in FIG. 32. FIG. 34 is a waveform diagram at a brush position of 90 degrees according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 35 is a system waveform diagram in an operation state in FIG. 34. FIG. 36 is a waveform diagram, FIG. 36 is a circuit diagram of a phase adjustment circuit for a field current according to an example of the present invention, and FIG. 37 is a simplified configuration diagram of an example of a sixth embodiment of the present invention. Fig. 38 is a simplified configuration diagram of another example of the sixth embodiment of the present invention. Fig. 39 is a simplified front view of the mechanical axial moving mechanism of the present invention. Figure 0 shows the implementation FIG. 41 is a simplified configuration diagram of a commutator power generator according to Embodiment 7, FIG. 41 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a commutator and a brush of Embodiment 7 of the present invention, and FIG. FIG. 43 is an explanatory diagram of the induced electromotive force of the present invention. FIG. 43 is a specific explanatory diagram of Embodiment 7 of the present invention. FIG. 44 is a state explanatory diagram of the present invention. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of Embodiment 7 of the present invention. FIG. 46 is a waveform diagram of a brush position of 0 ° in Embodiment 7 of the present invention. 6 is a waveform diagram showing an operation state in the conventional example corresponding to FIG. 6, FIG. 48 is a system waveform diagram in the operation state in FIG. 47, and FIG. Fig. 50 is a waveform diagram at a brush position of 90 degrees in Embodiment 7; Fig. 50 is a system waveform diagram in the operating state in Fig. 49; Fig. 51 is an embodiment of the present invention; 8 of FIG. 52 is a positional relationship diagram of a commutator and a brush. FIG. 52 is a front view, a back view, and a development view showing a skew according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. [Fig. 54] Fig. 54 is a developed view showing a connection relationship between a commutator, a rotor winding, and a field pole according to mode 8, and Fig. 54 is a simplified front view of a mechanical axial movement mechanism of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下に添付図面を参照して、 この発明にかかる整流子発電装置の好適な実施の 形態を詳細に説明する。 実施の形態 1 . Hereinafter, preferred embodiments of a commutator power generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1
第 1図は、 この発明の整流子発電装置にかかる実施の形態 1の簡略構成図を示 している。 第 1図においては、 交流整流子発電機を分解してわかりやすく示した もので、 界磁卷線 2 0 1が卷かれた界磁卷線 2 0 2を有する固定子 2 0 3に対し て、 回転子卷線 2 0 4が卷かれた回転子鉄心 2 0 5を有する回転子 2 0 6が回転 自在に配置され、 この回転子 2 0 6には整流子 2 0 7が備えられ回転子卷線 2 0 4と結線されている。  FIG. 1 shows a simplified configuration diagram of Embodiment 1 of the commutator power generator of the present invention. In FIG. 1, the AC commutator generator is disassembled and shown in an easy-to-understand manner, with respect to a stator 203 having a field winding 202 around which a field winding 201 is wound. A rotor 206 having a rotor core 205 on which a rotor winding 204 is wound is rotatably arranged. The rotor 206 is provided with a commutator 206 and a rotor is provided. It is connected to winding 204.
すなわち、 第 1図に示す界磁卷線 2 0 1は、 単相商用交流電源 (図示省略) に 接続されており、 この界磁卷線 2 0 1が卷回された界磁卷線 2 0 2のヨーク 2 2 1の端はそれぞれ磁極片 2 2 2を有する 2極の界磁極を構成する。 この場合、 界 磁極としては 2極のみならず 2の倍数の極数とすることもでき、 また界磁卷線 2 0 1は三相交流電源に接続され、 界磁極として 3極もしくは 3の倍数の極数に構 成することもできる。 なお、 第 1図の界磁卷線 2 0 2の形状は、 実際に即した形 状ではなく、 説明の都合上、 界磁卷線 2 0 2のヨーク 2 2 1の端を形成する界磁 極は回転子 2 0 6に合わせた形状とし、 ヨーク 2 2 1は界磁極を連結し界磁卷線 2 0 1が卷回された構造として簡略図示する。  That is, the field winding 201 shown in FIG. 1 is connected to a single-phase commercial AC power supply (not shown), and the field winding 201 on which the field winding 201 is wound is connected. The ends of the two yokes 222 form two field poles, each having a pole piece 222. In this case, the field pole can be not only two poles but also a multiple of two poles, and the field winding 201 is connected to a three-phase AC power supply, and the field pole is three poles or a multiple of three. The number of poles can also be configured. It should be noted that the shape of the field winding 202 in FIG. 1 is not an actual shape, and for convenience of explanation, the field winding forming the end of the yoke 221 of the field winding 202 is shown in FIG. The poles are shaped to match the rotor 206, and the yoke 222 is simply illustrated as a structure in which the field poles are connected and the field winding 201 is wound.
一方、 回転子 2 0 6は、 その外周の周方向に等しく配置して形成され軸方向に 直線状に形成されたスロット内にコイル辺 2 4 1を挿入した型卷コイルからなる 回転子卷線 2 0 4を有し、 各型卷コイルからなる回転子卷線 2 0 4の卷線端は整 流子 2 0 7を構成する整流子片 2 7 1にそれぞれ接続されている。 また、 整流子 2 0 7の対応する整流子片 2 7 1に所望の接触抵抗値を有して接触するように対 をなすブラシ 2 0 8が配置されており、 しかも、 このブラシ 2 0 8は整流子に接 触しつつ整流子の周方向に沿って回動可能に配置されている。 そして、 このブラ シ 2 0 8は、 第 1図では単相の交流出力端に接続されることになる。  On the other hand, the rotor 206 is formed of a type coil in which the coil side 24 1 is inserted into a slot formed so as to be equally arranged in the circumferential direction of the outer periphery and formed linearly in the axial direction. The winding ends of the rotor windings 204 each having a shape coil are connected to commutator pieces 271 constituting a rectifier 210. A pair of brushes 208 is arranged so as to have a desired contact resistance value with a corresponding commutator piece 271 of the commutator 207. Are arranged rotatably along the circumferential direction of the commutator while contacting the commutator. The brush 208 is connected to a single-phase AC output terminal in FIG.
さらに、 第 1図に示す構造にあって、 この実施の形態 1ではブラシ 2 0 8は整 流子 2 0 7に接触させつつ整流子 2 0 7の周方向に回動 (移動) 可能な構造とな つている。 すなわち、 第 1図は発電機としてはいわゆる交流整流子機の構造を有 しているのであるが、 ブラシ 2 0 8は、 対をなすブラシ相互の位置関係を保った まま、 しかも整流子片 2 7 1との間で所望の接触抵抗値を保ったままで整流子 2 0 7の周方向 (以下単に周方向と称する) に回動できるように構成されている。 この状態は、 回転子 2 0 6ひいては整流子 2 0 7が停止中であろうと回転中であ ろうと保たれる。 Further, in the structure shown in FIG. 1, in the first embodiment, the brush 208 is capable of rotating (moving) in the circumferential direction of the commutator 207 while making contact with the rectifier 207. It has become. In other words, Fig. 1 has a so-called AC commutator unit structure as a generator. However, the brushes 208 keep the positional relationship between the brushes forming a pair, and maintain the desired contact resistance with the commutator piece 271, while maintaining the desired contact resistance. It is configured to be rotatable in a circumferential direction (hereinafter, simply referred to as a circumferential direction) 7. This state is maintained whether the rotor 206 and thus the commutator 207 are stationary or rotating.
したがって、 具体的構造としては、 一例として、 第 2図に示すように整流子 2 0 7を貫通するように整流子 2 0 7の周りに空隙を有してリング状のブラシホル ダ 8 1を配置し、 このリング状のブラシホルダ 8 1の周囲にこのブラシホルダ 8 1と一体に形成された歯車 2 8 2を設け、 この歯車 2 8 2とかみ合う歯車 2 8 3 を例えばモータ等のァクチユエータ 2 8 4にて,駆動する構造が挙げられる。 この場合、 歯車 2 8 2はブラシホルダ 8 1と一体でなくともブラシホルダ 8 1 に連結することでブラシホルダ 8 1を回転できるように構成できればよく、 また 歯車 2 8 2とかみ合う歯車 2 8 3としては、 例えばァクチユエータ 2 8 4の小さ な駆動力に対しても駆動し得る歯車がよく、 さらにはァクチユエータ 2 8 4の駆 動に対して増速や変移量の増加をしたい場合には增速機に置き換え、 ァクチユエ ータ 2 8 4よりも操作力を増したい場合には減速機に置き換えても良い。 さらに は、 ァクチユエ一タ 2 8 4は、 コントローラ 2 8 5によって後述のように電気的 に制御可能に構成すると共に、 ァクチユエータ 2 8 4もしくは歯車 2 8 3を手動 にて調整可能に構成してもよレ、。 なお多くの場合、 保守点検時の作業は、 手動に よる調整となることが多い。  Therefore, as a specific structure, as an example, as shown in FIG. 2, a ring-shaped brush holder 81 is arranged with a gap around the commutator 207 so as to penetrate the commutator 207. A gear 28 formed integrally with the brush holder 81 is provided around the ring-shaped brush holder 81, and a gear 28 3 meshing with the gear 28 2 is attached to an actuator 28 such as a motor. At 4, there is a driving structure. In this case, the gear 2 8 2 is not required to be integral with the brush holder 8 1, as long as it can be connected to the brush holder 8 1 so that the brush holder 8 1 can be rotated, and the gear 2 8 3 meshes with the gear 2 8 2. For example, a gear that can be driven even by a small driving force of the actuator 284 is preferable, and if it is desired to increase the speed or increase the displacement amount with respect to the driving of the actuator 284, If you want to increase the operating force more than the actuator 284, you can replace it with a reduction gear. Further, the actuator 284 may be configured to be electrically controllable by the controller 285 as described later, and the actuator 284 or the gear 283 may be manually adjustable. Yeah. In many cases, maintenance work is often performed by manual adjustment.
このようにしてブラシ 2 0 8は、 コントローラ 2 8 5からの制御信号にてァク チユエータ 2 8 4および歯車 2 8 3, 8 2を介して整流子 2 0 7に対して相対的 に回動され、 あるいは手動にて整流子 2 0 7に対して相対的に回動され得ること になる。  In this way, the brush 208 is rotated relative to the commutator 207 via the actuator 284 and the gears 283, 82 by the control signal from the controller 285. Or it can be manually rotated relative to the commutator 207.
さて、 このようなブラシ 2 0 8が整流子 2 0 7の周りを回動可能となっている 交流整流子発電機にあっては、 第 1図の構成に基づけば単相の交流電源を界磁卷 線 2 0 1に接続して界磁卷線 2 0 1に界磁電流を流すことになる。 この場合、 交 流整流子機の特性上ブラシ 2 0 8間には、 界磁電流と同一周波数で、 界磁電流と 同一位相または界磁電圧と同一位相の電圧が誘導され得る。 交流整流子機の特性 上電圧の誘導にあたっては、 ブラシ 2 0 8間でのこの界磁電流と同一周波数およ び界磁電流と同一位相または界磁電圧と同一位相の電圧の出現に際して、 回転に よる誘導起電力すなわち界磁極による主磁束を回転子卷線 2 0 4が切ることによ る誘導起電力が生じ、 さらには回転には無関係な変圧器作用による誘導起電力が 界磁電圧と同じ位相で生じる。 第 3図は界磁電流と同相の回転による誘導起電力 の発生状態を例示し、 第 4図は界磁電圧と同相の変圧器作用による誘導起電力の 発生状態を例示する。 Now, in an AC commutator generator in which such a brush 208 can rotate around the commutator 207, a single-phase AC power supply is connected based on the configuration shown in FIG. A field current is caused to flow through the field winding 2 0 1 by connecting to the magnetic winding 2 0 1. In this case, Due to the characteristics of the current commutator, a voltage having the same frequency as the field current and the same phase as the field current or the same phase as the field voltage can be induced between the brushes 208. Due to the characteristics of the AC commutator machine, when voltage is induced, rotation occurs when a voltage having the same frequency as this field current, the same phase as the field current, or the same phase as the field voltage appears between the brushes 208. As a result, the induced electromotive force, that is, the induced electromotive force caused by the rotor winding 204 cutting the main magnetic flux generated by the field pole is generated. Occurs in the same phase. Fig. 3 illustrates the state of generation of induced electromotive force due to rotation in phase with the field current, and Fig. 4 illustrates the state of generation of induced electromotive force due to the action of a transformer in phase with the field voltage.
すなわち、 第 3図においては右方向への磁束 F に対して n方向 (時計方向) の回転により回転子 2 0 6の右半分の回転子卷線 2 0 4には図面手前側に向かう 誘導起電力が生じ、 回転子 2 0 6の左半分の回転子卷線 2 0 4には図面裏側に向 かう誘導起電力が生ずる。 したがって、 第 3図ではブラシ 2 0 8を a a '位置に 置くとき、 ブラシ 2 0 8間には各コイル辺 2 4 1の回転による誘導起電力が重畳 して電圧が生じ、 b b '位置に置くとき各コイル辺 2 4 1の回転による誘導起電 力は相殺してブラシ 2 0 8間には電圧が生じない。  In other words, in FIG. 3, a rightward magnetic flux F is rotated in the n-direction (clockwise) to the right half rotor winding 204 of the rotor 206 so as to be directed toward the drawing. Electric power is generated, and an induced electromotive force is generated in the left half rotor winding 204 of the rotor 206 toward the back side of the drawing. Therefore, in Fig. 3, when the brush 208 is placed at the aa 'position, the induced electromotive force due to the rotation of each coil side 241 is superimposed between the brushes 208 to generate a voltage, and the brush 208 is placed at the bb' position. At this time, the induced electromotive force due to the rotation of each coil side 241 cancels out, and no voltage is generated between the brushes 208.
他方、 第 4図において、 界磁卷線 2 0 1に流れる界磁電流によって生ずる回転 子卷線 2 0 4への変圧器作用による誘導起電力としては、 界磁電圧と同相で回転 子 2 0 6の下半分の回転子卷線 2 0 4には図面手前側に向かう誘導起電力が生じ、 回転子 2 0 6の上半分の回転子卷線 2 0 4には図面裏側に向かう誘導起電力が生 ずる。 したがって、 第 4図ではブラシ 2 0 8を b b '位置に置くとき、 ブラシ 2 0 8間には各コィノレ辺 2 4 1の変圧器作用による誘導起電力が重畳して電圧が生 じ、 a a,位置に置くとき各コイル辺 2 4 1の起電力は相殺してブラシ 2 0 8間 には電圧が生じない。  On the other hand, in FIG. 4, the induced electromotive force due to the transformer action on the rotor winding 204 generated by the field current flowing through the field winding 201 is the same as the rotor voltage in phase with the field voltage. The lower half of the rotor winding 204 has an induced electromotive force toward the drawing side, and the upper half of the rotor 206 has an induced electromotive force toward the back side of the drawing. Is produced. Therefore, in Fig. 4, when the brush 208 is placed at the bb 'position, the induced electromotive force due to the transformer action of each of the coil sides 24 1 is superimposed between the brushes 208, and a voltage is generated. When placed in position, the electromotive force of each coil side 241 cancels out and no voltage is generated between the brushes 208.
このようにして、 ブラシ 2 0 8の位置によって回転による誘導起電力および変 圧器作用による誘導起電力それぞれがブラシ 2 0 8間に生じ、 ブラシ軸が主磁束 軸と直角の状態 (第 3図の a a '位置; 9 0度位置と称する) では回転による誘 導起電力のみがブラシ 2 0 8間に現れ、 ブラシ軸が主磁束軸と並行の状態 (第 4 図の b b '位置; 0度位置と称する) では変圧器作用による誘導起電力のみがブ ラシ 2 0 8間に現れる。 In this way, depending on the position of the brush 208, the induced electromotive force due to rotation and the induced electromotive force due to the transformer action are generated between the brushes 208, and the brush axis is perpendicular to the main magnetic flux axis (Fig. 3). aa 'position; 90 degree position) In the state where only the induced electromotive force appears between the brushes 208 and the brush axis is parallel to the main magnetic flux axis (the bb 'position in Fig. 4; referred to as the 0-degree position), only the induced electromotive force due to the action of the transformer is brushed. Appear between 2 08.
そして、 このブラシ 2 0 8の 9 0度位置と 0度位置との間のブラシ位置では、 等価的に 9 0度に近づくに従い回転による誘導起電力が大きくなると共にこの誘 導起電力が界磁電流と同位相になり、 逆に 0度に近づくに従い変圧器作用による 誘導起電力が大きくなると共にこの誘導起電力が界磁電圧に対して同位相の状態 になる。 そして、 この 9 0度と 0度との間のブラシ位置にあっては、 磁束軸を基 準にしてブラシ軸のなす角度を a としたとき、 回転による誘導起電力の大きさ は等価的に F s i n aの関数となり、 変圧器作用による誘導起電力の大きさは等 価的に F c o s aの関数となると考えられる。 したがって、 例えばブラシ位置が 9 0度から 0度 (aが p/ 2から 0 ) に移行するとき、 回転による誘導起電力は s i n波形カーブに沿って最大値から最小値 (0 ) に移行し、 変圧器作用による 誘導起電力は c o s波形カーブに沿って最小値 (0 ) 力 最大値に移行するよう な特性となる。  At the brush position between the 90-degree position and the 0-degree position of the brush 208, the induced electromotive force due to rotation increases equivalently as it approaches 90 degrees, and the induced electromotive force is reduced by the field. The phase becomes the same as the current, and conversely, as it approaches 0 degrees, the induced electromotive force due to the transformer action increases, and this induced electromotive force becomes in phase with the field voltage. At the brush position between 90 ° and 0 °, the magnitude of the induced electromotive force due to rotation is equivalently given assuming that the angle between the brush axis and the magnetic flux axis is a. It is considered to be a function of F sina, and the magnitude of the induced electromotive force by the transformer action is equivalently a function of F cosa. Therefore, for example, when the brush position shifts from 90 degrees to 0 degrees (a changes from p / 2 to 0), the induced electromotive force due to rotation shifts from the maximum value to the minimum value (0) along the sin waveform curve, The induced electromotive force due to the transformer action has the characteristic of shifting to the minimum (0) force maximum value along the cos waveform curve.
ここで、 ブラシ 2 0 8が回動する構造の整流子発電装置について、 ブラシ 2 0 8の 0度位置と 9 0度位置との具体例を第 5図にて説明する。 この第 5図では、 界磁卷線 2 0 2の左側と右側の界磁極を N, Sとする。 また、 回転子鉄心 2 0 5 のスロット内には 2層卷きで 4本の回転子卷線 2 0 4のコイル辺 2 4 1が備えら れ、 このコイル辺 2 4 1から整流子側にはこの整流子片 2 7 1とつながる卷線端 2 4 2が引き出され、 コイル辺 2 4 1の整流子 2 0 7と反対側は別のコイル辺 ( 第 5図では隣り合うコィノレ辺) 4 1のコィノレ接続部 Bとなっている。 そして、 こ の回転子卷線 2 0 4に対応して 4本の整流子片 2 7 1が配置されている。 なお、 この第 5図については簡略図示のため整流子 2 0 7と反対側のコイル接続 Bのみ 表示し整流子側のコイル接続は省略する。  Here, with respect to a commutator power generation device having a structure in which the brush 208 rotates, a specific example of the 0-degree position and the 90-degree position of the brush 208 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the left and right field poles of the field winding 202 are N and S. In the slot of the rotor core 205, there are provided coil sides 241 of four rotor windings 204 in a two-layer winding, and from the coil side 241 to the commutator side. The winding end 2 42 connected to this commutator piece 2 7 1 is drawn out, and the other side of the coil side 2 41 opposite to the commutator 2 07 is another coil side (in FIG. 5, the adjacent coil side). It is the connection part B of 1. Then, four commutator pieces 271 are arranged corresponding to the rotor windings 204. In FIG. 5, for simplicity, only the coil connection B on the side opposite to the commutator 207 is shown, and the coil connection on the commutator side is omitted.
この第 5図では時計方向 (n方向) に回転駆動力が生じて回転子 2 0 6を回転 させている状態を示す。 第 5図 (a ) においては界磁の磁束 (Nから S ) 方向に あたる磁束軸に対して対応するブラシ 2 0 8のブラシ軸が 9 0度位置すなわち直 角位置にある状態を示している。 なお、 第 3図では a a 'にて磁束軸とブラシ軸 が 9 0度位置にあるのに対し、 第 5図 (a ) では磁束軸とブラシ軸 a a 'とが図 面上 0度位置 (同一方向) となっているが、 実際の構造上第 5図 (a ) に示すブ ラシ軸 a a 'の状態は、 第 3図のように 9 0度位置と等価である。 これは、 第 5 図では説明の都合上、 周方向に 9 0度ずつ離して 4本の回転子卷線 2 0 4のコィ ノレ辺 2 4 1を設けかつ燐接するコイル辺 2 4 1同士を接続ししかもこの各コイル 辺 2 4 1と整流子片 2 7 1とを同一位置に対応付けたためであるが、 多数の型卷 コィルを有しこの型卷コィルを構成する 2個のコィル辺'は他の型卷コィルのコィ ノレ辺を複数飛び越して配置されしかも型卷コイルの中央に巻線端が位置する通常 知られる卷線構造では第 3図の構造となる。 このことは、 第 4図での b b 'の 0 度位置と第 5図 (b ) でのブラシ軸 b b 'が図面上 9 0度位置になっている関係 についても同様であり、 実際上第 5図 (b ) のブラシ軸 b b,は 0度位置と等価 となっている。 このため以下、 第 5図の説明については、 第 5図 (a ) の状態を 9 0度位置、 第 5図 (b ) の状態を 0度位置として説明する。 FIG. 5 shows a state in which a rotational driving force is generated in the clockwise direction (n direction) to rotate the rotor 206. In Fig. 5 (a), the direction of the magnetic flux of the field (from N to S) This shows a state where the brush axis of the brush 208 corresponding to the corresponding magnetic flux axis is at the 90-degree position, that is, at a right angle position. In FIG. 3, the magnetic flux axis and the brush axis are at the 90-degree position at aa ', whereas in FIG. 5 (a), the magnetic flux axis and the brush axis aa' are at the 0-degree position (the same In the actual structure, the state of the brush axis aa 'shown in Fig. 5 (a) is equivalent to the 90-degree position as shown in Fig. 3. In FIG. 5, for the sake of explanation, the coil sides 2 41 of the four rotor windings 204 are provided 90 degrees apart from each other in the circumferential direction, and the coil sides 2 41 that are in contact with each other are connected to each other. This is because each coil side 2 41 and the commutator piece 2 71 are associated with the same position, but two coil sides having a large number of form coils and constituting the form coil are provided. In a commonly known winding structure in which a plurality of coil sides of another winding coil are arranged so as to jump over the coil edge and the winding end is located at the center of the winding coil, the structure shown in FIG. 3 is obtained. The same applies to the relationship between the 0-degree position of bb 'in FIG. 4 and the brush axis bb' in FIG. 5 (b) at the 90-degree position in the drawing. The brush axis bb in Fig. (B) is equivalent to the 0-degree position. For this reason, in the description of FIG. 5, the state of FIG. 5A will be described as a 90-degree position, and the state of FIG. 5B will be described as a 0-degree position.
第 5図では、 磁束の向き、 ブラシ位置、 回転子の回転方向、 および各コイル辺 2 4 1に発生する回転による誘導起電力の向きが図示される。 すなわち、 第 5図 ( a ) でのブラシ位置 a a 'が 9 0度位置では、 N, Sの磁極の直近の左右に図 示の回転子卷線 2 0 4が磁束を切り、 その回転による誘導起電力がブラシ 2 0 8 間に現れる。 他方、 第 5図 (b ) のブラシ位置 b b 'が 0度位置では、 N, Sの 磁極の直近の左右に図示の回転子卷線 2 0 4が磁束を切るのであるが、 ブラシ 2 0 8と接触する整流子片 2 7 1につながる図示上下の回転子卷線 2 0 4ではこの 回転による誘導起電力が相殺する方向に加わる。 このため、 ブラシ 2 0 8間には 回転による誘導起電力は生じない。  In FIG. 5, the direction of the magnetic flux, the brush position, the rotation direction of the rotor, and the direction of the induced electromotive force due to the rotation generated on each coil side 241 are illustrated. That is, when the brush position aa ′ in FIG. 5 (a) is at the 90-degree position, the rotor windings 204 shown in FIG. 5 cut the magnetic flux to the left and right of the N and S magnetic poles, and the rotation induces the rotation. An electromotive force appears between the brushes 208. On the other hand, when the brush position bb 'in FIG. 5 (b) is at the 0 degree position, the rotor windings 204 shown on the left and right in the vicinity of the N and S magnetic poles cut off the magnetic flux. In the upper and lower rotor windings 204 connected to the commutator piece 271, which is in contact with the rotor, the induced electromotive force due to this rotation is applied in a direction to cancel out. Therefore, no induced electromotive force is generated between the brushes 208 by rotation.
また、 第 5図は回転による誘導起電力に着目して図示したのであるが、 界磁電 圧に対して同相の変圧器作用による誘導起電力に着目した場合、 第 5図 (a ) で の 9 0度位置では磁束変化を妨げる誘導起電力が図示上下の回転子卷,線 2 0 4に 発生してもブラシ 2 0 8と接触する図示左右の回転子卷線 2 0 4にて相殺されて ブラシ 2 0 8には変圧器作用による誘導起電力は現れず、 第 5図 (b ) での 0度 位置では逆に図示上下の回転子卷線 2 0 4につながるブラシ 2 0 8にて変圧器作 用による誘導起電力が現れることとなる。 Fig. 5 focuses on the induced electromotive force due to rotation, but when focusing on the induced electromotive force due to the action of a transformer in phase with the field voltage, Fig. 5 (a) At the 0-degree position, the induced electromotive force that prevents the change in magnetic flux is applied to the upper and lower rotor windings and wire 204. Even if it occurs, it is offset by the illustrated left and right rotor windings 204 that are in contact with the brush 208, and no induced electromotive force appears in the brush 208 due to the action of the transformer. Conversely, at the 0 degree position, the induced electromotive force due to the operation of the transformer appears at the brush 208 connected to the upper and lower rotor windings 204 in the figure.
こうして、 界磁卷線 2 0 1による主磁束に対して回転子卷線 2 0 4の回転ある いは変圧器作用による誘導起電力にて生ずる電流に基因する磁束の向き、 すなわ ち 0度位置のブラシ位置と 9 0度位置のブラシ位置を、 簡略図示すれば第 6図 ( a ) ( b ) のようになる。 第 6図 (a ) のように 0度位置では変圧器の 1次と 2 次との関係と等価となり回転子 2 0 6の静止あるいは回転にかかわらず回転子卷 線数にて決まる変圧器作用による誘導起電力のみであり、 第 6図 (b ) では 9 0 度位置にて界磁磁束を切ることによる回転子 2 0 6の回転数に比例した大きさの 回転による誘導起電力が生ずる。 このようにして、 ブラシ 2 0 8の回動位置によ つて発生する起電力は、 界磁電圧と同相の値から界磁電流と同相の回転スピード に関係する値まで変化することになる。 .  Thus, the direction of the magnetic flux due to the current generated by the induced electromotive force generated by the rotation of the rotor winding 204 or the transformer action with respect to the main magnetic flux generated by the field winding 201, ie, 0 degrees The simplified brush positions and the 90-degree brush positions are as shown in Fig. 6 (a) and (b). As shown in Fig. 6 (a), at the 0-degree position, the relationship between the primary and secondary transformers is equivalent, and the transformer action is determined by the number of rotor windings regardless of whether the rotor 206 is stationary or rotating. In Fig. 6 (b), the induced electromotive force is generated due to the rotation in proportion to the rotation speed of the rotor 206 by cutting off the field magnetic flux at the 90-degree position. In this way, the electromotive force generated by the rotation position of the brush 208 changes from a value in phase with the field voltage to a value related to the rotation speed in phase with the field current. .
この結果、 第 1図に戻り、 界磁卷線 2 0 1に界磁電流を通電すると界磁電流と 同一周波数の誘導電圧が交流出力端につながるブラシ 2 0 8間に現れ、 しかも第 3図、 第 5図 (a ) 、 第 6図 (b ) のようにブラシ軸と磁束軸とが 9 0度位置で は界磁電流と同一位相の回転による誘導起電力のみを生じ、 第 4図、 第 5図 (b ) 、 第 6図 (a ) のようにブラシ軸と磁束軸とが 0度位置では界磁電圧と同一位 相の変圧器作用による誘導起電力のみを生ずる。  As a result, returning to FIG. 1, when a field current is applied to the field winding 201, an induced voltage having the same frequency as the field current appears between the brushes 208 connected to the AC output terminal, and FIG. As shown in FIGS. 5 (a) and 6 (b), when the brush axis and the magnetic flux axis are at 90 degrees, only induced electromotive force is generated by rotation in the same phase as the field current. As shown in FIGS. 5 (b) and 6 (a), when the brush axis and the magnetic flux axis are at 0 degrees, only induced electromotive force is generated by the action of a transformer having the same phase as the field voltage.
また、 9 0度位置と 0度位置との間のブラシ位置では、 前述のようにブラシ位 置が 9 0度位置に近づく程変圧器作用による誘導起電力が相殺して回転による誘 導起電力が現れ、 0度に近づく程回転による誘導起電力が相殺して変圧器作用に よる誘導起電力が現れる。 第 5図では、 2極の磁極で 4本の回転子卷線 2 0 4お よび 4本の整流子片 2 7 1を例示したのであるが、 回転子卷線 2 0 4および整流 子片 2 7 1を多数備えた場合、 例えばブラシ 2 0 8位置を 9 0度位置から 0度位 置に徐々に回動させた場合においては、 9 0度位置でのブラシ位置にて回転子 2 0 6の回転数に応じて生じた誘起電圧が次第に少なくなり、 0度位置のブラシ位 置にて回転子 2 0 6の回転数の高低にかかわらず回転子卷線数に応じた変圧器作 用による誘導起電力のみになる。 In addition, at the brush position between the 90-degree position and the 0-degree position, as described above, as the brush position approaches the 90-degree position, the induced electromotive force due to the transformer action cancels out, and the induced electromotive force due to rotation as described above. Appears, and as the angle approaches 0 degrees, the induced electromotive force due to the rotation cancels out and the induced electromotive force due to the transformer action appears. In FIG. 5, four rotor windings 204 and four commutator pieces 271 are illustrated with two magnetic poles. The rotor winding 204 and the commutator pieces 2 7 When a large number of 1 are provided, for example, when the brush 208 position is gradually rotated from the 90-degree position to the 0-degree position, the rotor 2 is set at the brush position at the 90-degree position. The induced voltage generated according to the number of rotations of the rotor gradually decreases, and the transformer works at the brush position at the 0-degree position according to the number of windings of the rotor regardless of the rotation speed of the rotor. Only the induced electromotive force is used.
したがって、 9 0度位置から 0度位置へのブラシの移動に際しては、 ブラシ 2 0 8間に生ずる回転による誘導起電力は徐々に相殺されることで磁束を切る有効 な回転子卷線 2 0 4が徐々に少なくなつて、 回転による誘導起電力が徐々に低く なり変圧器作用による誘導起電力に落ち着くことになる。 また、 0度位置から 9 0度位置へのブラシの移動に際しては、 変圧器作用による誘導起電力が徐々に相 殺されて少なくなり、 反面磁束を切る回転子卷線 2 0 4が徐々に多くなつて回転 による誘導起電力が増大する。 この場合、 回転による誘導起電力は原動機からの 回転駆動力に相応する回転速度に比例して増大するのであるが、 変圧器作用によ る誘導起電力は回転子卷線数に依存する。 そして、 回転子卷線数が多くなればな るほど、 変圧器作用による誘導起電力は大きくなり、 かつ回転子が同一速度でも 単位面積あたりの磁束をきる回転子卷線数が多くなり回転による誘導起電力も大 きくなる。 別の見方をすれば、 回転による誘導起電力は回転数に依存するので回 転数に応じて高電圧から低電圧まで広範囲に変化するのに対し、 変圧器作用によ る誘導起電力は回転子卷線数に依存するので多数の卷線数では高電圧が誘起され る結果 9 0度位置と 0度位置との間で広範囲の起電力変化となり得るが、 少ない 卷線数では低電圧のままにて電圧変化は少ないままである。  Therefore, when the brush is moved from the 90-degree position to the 0-degree position, the induced electromotive force due to the rotation generated between the brushes 208 is gradually canceled out, so that the effective rotor winding 204 that cuts off the magnetic flux. As the voltage gradually decreases, the induced electromotive force due to rotation gradually decreases, and the induced electromotive force due to the action of the transformer is settled. In addition, when the brush moves from the 0-degree position to the 90-degree position, the induced electromotive force due to the action of the transformer is gradually offset and reduced, while the rotor winding 204 that cuts off the magnetic flux gradually increases. As a result, the induced electromotive force due to rotation increases. In this case, the induced electromotive force due to the rotation increases in proportion to the rotation speed corresponding to the rotational driving force from the prime mover, but the induced electromotive force due to the transformer action depends on the number of windings of the rotor. Then, the more the number of rotor windings, the greater the induced electromotive force due to the transformer action, and the greater the number of rotor windings that can cut the magnetic flux per unit area even at the same speed. The induced electromotive force also increases. From another perspective, the induced electromotive force due to rotation varies widely from high voltage to low voltage according to the rotation speed because it depends on the rotation speed. Since it depends on the number of child windings, a high voltage can be induced at a large number of windings, resulting in a wide range of electromotive force change between the 90-degree position and the 0-degree position. The voltage change remains small as it is.
しかも、 第 5図 (a ) にて、 今、 回転子 2 0 6が回転駆動力により一定回転し ている状態において、 交流界磁により磁極片の極性が周期的に変化するのに対応 してブラシ 2 0 8間に周期的に変化する起電力が生じるのであるが、 この場合に は回転子 2 0 6の回転数にかかわらず界磁周波数に相応する起電力がブラシ 2 0 8間に現れることになる。 すなわち、 回転子卷線 2 0 4の起電力周波数すなわち ブラシ 2 0 8間の電圧周波数は、 回転子 2 0 6の回転数の大小如何にかかわらず 界磁周波数で決まり、 回転子 2 0 6の回転数は回転子卷線 2 0 4が磁束を切る速 さに比例するので回転による誘導起電力の大きさに関係し、 高スピードでは高電 圧が低スピードでは低電圧が生ずることとなる。 In addition, in FIG. 5 (a), when the rotor 206 now rotates at a constant speed due to the rotational driving force, the polarity of the pole piece changes periodically due to the AC field. An electromotive force that periodically changes occurs between the brushes 208. In this case, an electromotive force corresponding to the field frequency appears between the brushes 208 regardless of the rotation speed of the rotor 206. Will be. That is, the electromotive force frequency of the rotor winding 204, that is, the voltage frequency between the brushes 208, is determined by the field frequency regardless of the rotation speed of the rotor 206, and the voltage of the rotor 206 The rotation speed is proportional to the speed at which the rotor winding 204 cuts off the magnetic flux, so it is related to the magnitude of the induced electromotive force due to rotation. If the pressure is low speed, a low voltage will result.
また、 第 5図 (b ) の状態では、 回転子 2 0 6の回転の有無にかかわらず界磁 周波数に相応する変圧器差作用による誘導起電力がブラシ 2 0 8間に現れること となる。 しかも、 この変圧器作用による誘導起電力は、 回転子 2 0 6の回転数の 高低にかかわらず回転子卷線数に依存する起電力であることは前述のとおりであ る。  In addition, in the state of FIG. 5 (b), the induced electromotive force due to the transformer difference action corresponding to the field frequency appears between the brushes 208 regardless of the rotation of the rotor 206. In addition, as described above, the induced electromotive force due to the transformer action depends on the number of rotor windings regardless of the rotational speed of the rotor 206.
このようにして、 第 5図 (a ) に示すようにブラシ軸が磁束軸に対して 9 0度 位置の状態ではブラシ 2 0 8間に界磁電流と同相で回転駆動力の回転数に応じた 大きさの起電力が生じ、 第 5図 (b ) に示すようにブラシ軸が磁束軸に対して 0 度位置の状態ではブラシ 2 0 8間に界磁電圧と同じ位相で回転駆動力の回転数に 力かわらず回転子卷線数に応じた大きさの起電力が生じ、 また、 第 5図 (a ) に 示す 9 0度から第 5図 (b ) に示す 0度のブラシ位置になるに従いブラシ 2 0 8 間の起電力は回転数に依存する大きさから回転子卷線数に応じた値に落ち着くこ とになる。  In this manner, as shown in FIG. 5 (a), when the brush axis is at 90 ° with respect to the magnetic flux axis, the brush current is in phase with the field current between the brushes 208 according to the rotational speed of the rotational driving force. As shown in Fig. 5 (b), when the brush axis is at 0 degree with respect to the magnetic flux axis, the rotational driving force of the same phase as the field voltage is applied between the brushes 208, as shown in Fig. 5 (b). An electromotive force of a magnitude corresponding to the number of rotor windings is generated regardless of the number of rotations, and from the 90-degree brush position shown in FIG. 5 (a) to the 0-degree brush position shown in FIG. 5 (b). As the electromotive force between the brushes 208 becomes smaller, the magnitude of the electromotive force depends on the number of rotations, and reaches a value corresponding to the number of windings of the rotor.
したがって、 回転駆動力がなくても変圧器作用による所定の誘導起電力が生じ、 また回転駆動力が上昇するに従い回転による誘導起電力が上昇する。 この際、 回 転駆動力の上昇に従レ、界磁電圧に対する同位相が界磁電流に対する同位相に向か つて次第に移って行くことになるが、 回転数が少なくて変圧器作用による誘導起 電力の影響が大きな場合でも位相を界磁電流と同相にする場合には回転数に応じ てブラシ 2 0 8につながる交流出力端に可変移相器等を備えればよい。  Therefore, even if there is no rotational driving force, a predetermined induced electromotive force is generated by the action of the transformer, and as the rotational driving force increases, the induced electromotive force due to rotation increases. At this time, as the rotational driving force increases, the same phase with respect to the field voltage gradually shifts toward the same phase with respect to the field current. In order to make the phase the same as the field current even when the influence of the electric power is large, a variable phase shifter or the like may be provided at the AC output terminal connected to the brush 208 according to the rotation speed.
この結果、 定格電圧を決定し回転駆動力を予測して、 変圧器作用による誘導起 電力の大きさおよびコイル辺 2 4 1を磁束が切ることによる回転による誘導起電 力の大きさのそれぞれに関係する回転子卷線数を決定し、 定格電流に伴う回転子 卷線 2 0 4の材質や太さによる抵抗値を決定し、 さらには回転による誘導起電力 と変圧器作用による誘導起電力との電圧比率にて位相調整が容易かつ精度良く行 えるように回転子卷線数を調整し、 あるいは移相器を設置すればよい。  As a result, the rated voltage was determined and the rotational driving force was predicted, and the magnitude of the induced electromotive force due to the transformer action and the magnitude of the induced electromotive force due to the rotation caused by the magnetic flux cutting off the coil side 241 were each Determine the number of rotor windings involved, determine the resistance value according to the material and thickness of the rotor windings 204 associated with the rated current, and further determine the induced electromotive force due to rotation and the induced electromotive force due to transformer action. The number of rotor windings may be adjusted or a phase shifter may be installed so that the phase adjustment can be performed easily and accurately at the voltage ratio described above.
そして、 界磁電流と同一周波数の出力電圧を得ることができ交流整流子機の発 電機につき、 上述の回転子卷線数や抵抗値等を決定しあるいは移相器を設置する ことで、 回転駆動力の回転数と、 ブラシ回転位置とのテーブルを作成し、 このテ 一ブルにてコントローラ 2 8 5のブラシ位置あるいは移相器を含めた出力制御を 行うことで、 界磁電流と同一周波数で電圧および位相制御された発電出力を得る ことができる。 すなわち、 回転子 2 0 6の回転数あるいはこの回転数に伴う出力 電圧を検出して第 2図に示すコントローラ 2 8 5にてブラシ 2 0 8の回動角を制 御する。 An output voltage of the same frequency as the field current can be obtained, and For each electric machine, determine the number of rotor windings, resistance value, etc. described above, or install a phase shifter to create a table of the number of rotations of the rotational driving force and the brush rotation position. By performing the output control including the brush position of the controller 285 or the phase shifter by using the controller 285, it is possible to obtain the power generation output whose voltage and phase are controlled at the same frequency as the field current. That is, the rotation speed of the brush 208 is controlled by the controller 285 shown in FIG. 2 by detecting the rotation speed of the rotor 206 or the output voltage associated with the rotation speed.
また、 同時にコントローラ 2 8 5にて可変移相器も制御することが可能になる。 この場合、 定格電圧としてはブラシ位置にて 7 0〜 8 0度に決めることで、 余裕 のある発電が可能になる。 さらに、 過剰な回転駆動力が入力された場合にはブラ シ位置を 0度あるいは 0度付近にすることで過電圧や過電流を防止することがで きる。 その上、 系統負荷の急変による電圧変動が生じたとしてもこの変動をコン トローラ 2 8 5に入力することで、 負荷の急変に対して迅速な制御を行うことが できブラシ位置を 0度あるいは 0度付近にすることで発電機への衝撃を緩和する ことができる。  At the same time, the variable phase shifter can be controlled by the controller 285. In this case, by setting the rated voltage to 70 to 80 degrees at the brush position, it is possible to generate power with a margin. Furthermore, if excessive rotational driving force is input, the brush position can be set to 0 degrees or near 0 degrees to prevent overvoltage and overcurrent. In addition, even if a voltage change occurs due to a sudden change in the system load, this change can be input to the controller 285 so that rapid control can be performed for the sudden change in load, and the brush position can be set to 0 degrees or 0 degrees. The impact on the generator can be mitigated by setting it near the temperature.
なお、 可変移送器は、 特性上系統負荷の位相にもよるが遅れ気味の負荷に対し ては、 当然進相器を設置すれば良いのであるが、 この発電機が大型で送電線路の ような進相系統につながる場合には遅相器を設置する場合も考えられる。 そして、 これらの進相あるいは遅相の程度はコントローラ 2 8 5による可変移相器への制 御にて調整することができる。  Although the variable transfer unit depends on the phase of the system load due to its characteristics, it is only necessary to install a phase advancer for loads that are likely to be delayed.However, this generator is large and is similar to a transmission line. When connecting to the leading phase system, it may be possible to install a retarder. The degree of the phase advance or the phase delay can be adjusted by controlling the variable phase shifter by the controller 285.
このようにして、 発電機を設置し、 回転駆動力が少しでも存在すれば、 コント ローラ 2 8 5によるブラシ位置制御や移相器の制御によって同一周波数および同 一位相の発電が可能となり、 系統に連系する場合においてもきわめて都合がよレヽ。 しかも、 回転駆動力が過大な場合等ブラシ位置の制御によって発電機の損傷等も 免れる。  In this way, if a generator is installed and even a small amount of rotational driving force is present, the same frequency and the same phase can be generated by brush position control by the controller 285 and control of the phase shifter. It is very convenient even when connecting to In addition, damage to the generator can be avoided by controlling the brush position when the rotational driving force is excessive.
実施の形態 2 . Embodiment 2
これまでの説明は、 第 1図に示すように界磁電流を供給する商用交流電源とブ ラシ 2 0 8につながる交流出力端とが別系統のいわば他励の場合を説明した。 次 に、 分巻の交流整流子発電機の例について述べる。 この分卷の交流整流子機は、 第 7図に示すように発電機自体の構成は第 1図に示す簡略構成と同様であるが、 界磁卷線 2 0 1の商用交流電源の端子とブラシに接続される交流出力端とを同一 とし、 系統に対して界磁卷線 2 0 1と回転子卷線 2 0 4とを並列に接続した構成 であり、 系統連系には特に有用であって、 第 8図に示す等価回路を有する。 The explanation so far is based on the commercial AC power supply that supplies the field current and the The case where the AC output terminal connected to the brush 208 is a separate system, that is, separately excited, has been described. Next, an example of a shunt AC commutator generator will be described. As shown in FIG. 7, the generator of this split AC commutator machine has the same configuration as the simplified configuration shown in FIG. The AC output terminal connected to the brush is the same, and the field winding 201 and the rotor winding 204 are connected in parallel to the system. This is particularly useful for system interconnection. In addition, it has an equivalent circuit shown in FIG.
第 8図においては、 界磁卷線 2 0 1と回転子卷線 2 0 4とが商用交流電源に対 して並列接続された分卷発電機の等価回路を示している。 この場合、 この等価回 路では系統電圧に対する界磁卷線 2 0 1のインダクタンスによる界磁電流の遅れ を補償するためにコンデンサ 2 1 9を挿入している。 なおコンデンサ 2 1 9の容 量は界磁卷線 2 0 1のインダクタンスに対して直列共振する値をとることによつ て、 コンデンサの容量を小さくし卷線数を少なくしてもコンデンサ 2 1 9に高電 圧が現れかつコンデンサ 2 1 9により 9 0度の進み電流が現われ、 低い電源電圧 に対しても大きな界磁電流が得られるようにするのが好ましい。  FIG. 8 shows an equivalent circuit of a split generator in which a field winding 201 and a rotor winding 204 are connected in parallel to a commercial AC power supply. In this case, in this equivalent circuit, a capacitor 219 is inserted to compensate for a delay of the field current due to the inductance of the field winding 201 with respect to the system voltage. The capacitance of the capacitor 219 is determined by taking a value that causes a series resonance with the inductance of the field winding 201, so that even if the capacitance of the capacitor is reduced and the number of windings is reduced, the capacitance of the capacitor 219 is reduced. It is preferable that a high voltage appears at 9 and a 90-degree advance current appears due to the capacitor 219 so that a large field current can be obtained even at a low power supply voltage.
この分巻の交流整流子発電機にあっても、 発電によってブラシ 2 0 8間には、 界磁電流と同一周波数の誘起起電力が生じることは、 第 1図に示す発電機と同様 であり、 第 3図のブラシ軸と磁束軸とが 9 0度位置にあたるブラシ 2 0 8の回動 位置では界磁電流と同一位相の回転による誘導起電力を生じ、 第 4図のブラシ軸 と磁束軸とが 0度位置では界磁電圧に対して同一位相の変圧器作用による誘導起 電力を生ずることも実施の形態 1と同様である。  Even in this shunt AC commutator generator, the induced electromotive force having the same frequency as the field current is generated between the brushes 208 by the power generation, similarly to the generator shown in FIG. At the rotation position of the brush 208 where the brush axis and the magnetic flux axis in FIG. 3 correspond to the 90-degree position, an induced electromotive force is generated by rotation in the same phase as the field current, and the brush axis and the magnetic flux axis in FIG. In the 0 degree position, induced electromotive force is generated by the transformer action having the same phase with respect to the field voltage as in the first embodiment.
しかしながら、 この分卷回路では、 発電機端子電圧と界磁回路端子電圧とが同 電位であり力つ発電電流が系統以外にも界磁回路に流れ込むことが異なっている。 この分卷回路の特性を得るため、 第 8図中測定点 C l、 C 2、 C 3にて回転子電 流、 系統出力電流およぴ界磁電流を測定し、 測定点 V 1にて系統電圧を測定した。 この C l、 C 2、 C 3および V Iの符号は第 8図にあって測定点を示すものであ るが、 場合によっては電流プ口一ブぉよび電圧計をも示しさらには電流波形およ び電圧波形を図示する場合にも兼用する。 第 9図は、 ブラシ位置を 0度位置とし発電機の回転子 2 0 6を回転させないで 系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1と系統電流 C 2とを示している。 この第 9図では、 界磁卷線 2 0 1に流れる界磁電流によって回転子卷線 2 0 4に は前述の変圧器作用による誘導起電力が発生している。 この第 9図から判明する ように、 回転子電流 C 1は系統電圧 V 1に対して 9 0度ほど遅れる。 また、 系統 電圧 V 1とほぼ同相の系統電流 C 2がきわめてわずかに流れる。 この波形から判 明するように発電機の回転子電流 C 1と系統電流は 9 0度の位相差があって回転 子 2 0 6には無効電力を供給するので電力消費はなくまた系統電流 C 2もきわめ て少なく、 系統の電力損失はほとんどない。 However, in this shunt circuit, the generator terminal voltage and the field circuit terminal voltage are the same potential, and the difference is that the generated current flows into the field circuit in addition to the system. In order to obtain the characteristics of this shunt circuit, the rotor current, system output current, and field current were measured at measurement points C1, C2, and C3 in FIG. 8, and were measured at measurement point V1. The system voltage was measured. The symbols C1, C2, C3 and VI indicate measurement points in FIG. 8, but in some cases also indicate a current port and a voltmeter, and furthermore, a current waveform and It is also used to illustrate voltage waveforms. FIG. 9 shows the rotor current C 1 and the system current C 2 when the system voltage V 1 is applied without rotating the rotor 206 of the generator with the brush position set to the 0-degree position. In FIG. 9, an induced electromotive force is generated in the rotor winding 204 by the above-described transformer action due to the field current flowing through the field winding 201. As can be seen from FIG. 9, the rotor current C 1 lags the system voltage V 1 by about 90 degrees. In addition, a very small amount of the system current C2, which is almost in phase with the system voltage V1, flows. As can be seen from this waveform, the rotor current C1 of the generator and the system current have a phase difference of 90 degrees, and reactive power is supplied to the rotor 206, so there is no power consumption and the system current C 2 is very small and there is almost no power loss in the grid.
他方、 従来の交流整流子発電機を想定してブラシ位置を 9 0度位置とし発電機 の回転子 2 0 6を回転させないで系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1 と界磁電流 C 3との関係を第 1 0図に示す。 この第 1 0図では、 ブラシ位置は 9 0度位置であるため第 6図 (b ) のような磁気回路としては高磁気抵抗状態にあ り磁気エネルギ蓄積のため界磁電流 C 3が増えて回転子電流 C 1の位相が進み波 高値が大きくなる。 そして、 この第 1 0図に示すように、 系統電圧 V Iと回転子 電流 C 1による電力消費が大きくなり、 第 1 1図に示す系統電流 C 2と系統電圧 V 1との波形からも明らかなように電力を消費するだけの回路となり電力損失が きわめて大きい。 この点から従来例として考えられる第 1 0図と等価の交流整流 子機における 9 0度位置固定の発電機に比べ、 第 9図では、 回転子 2 0 6を回転 させない状態にてブラシ位置を 0度位置にすることによって電力損失がきわめて 少ないことが判明する。  On the other hand, assuming a conventional AC commutator generator, the brush position is set to 90 degrees and the rotor current C 1 and the field when the system voltage V 1 is applied without rotating the generator rotor 206 are rotated. The relationship with the current C3 is shown in FIG. In FIG. 10, since the brush position is at the 90-degree position, the magnetic circuit as shown in FIG. 6 (b) is in a high magnetoresistance state, and the field current C3 increases due to magnetic energy accumulation. The phase of the rotor current C 1 advances and the peak value increases. As shown in FIG. 10, the power consumption by the system voltage VI and the rotor current C1 increases, and the waveforms of the system current C2 and the system voltage V1 shown in FIG. Thus, the circuit only consumes power, and the power loss is extremely large. From this point, in comparison with the generator with a fixed 90-degree position in the AC commutator unit equivalent to that in Fig. 10, which can be considered as a conventional example, in Fig. 9, the brush position is set without rotating the rotor 206. It turns out that the power loss is extremely small by setting it to the 0 degree position.
第 9図に戻り、 ブラシ位置が 0度位置の状態で、 今度は回転子 2 0 6を最大回 転数まで回転させた場合、 第 9図の波形状態には変化がない。 このことは、 ブラ シ位置が 0度位置では回転による誘導起電力が作用せず、 回転数にかかわりなく 変圧器作用による誘導起電力に基づく特性のままであることを示している。 すな わち、 回転駆動力が過大となり従来における交流整流子発電機では過大電圧が加 わり過大電流が流れるような状態でも、 本実施の形態における発電機にてブラシ 位置を 0度位置状態とすれば過大電圧や過大電流が生ずる恐れがないことを意味 する。 またこのことは、 ある回転駆動力が入力された状態にてこの駆動力に応じ たブラシ位置の角度調節によっては発電電圧や電流を定格値に抑えることも可能 となる。 Referring back to FIG. 9, when the rotor 206 is rotated to the maximum number of revolutions with the brush position at the 0-degree position, the waveform state in FIG. 9 does not change. This indicates that when the brush position is at the 0 degree position, the induced electromotive force due to rotation does not act, and the characteristics based on the induced electromotive force due to the action of the transformer remain irrespective of the rotation speed. In other words, even if the rotational driving force is excessive and the conventional AC commutator generator is applied with an excessive voltage and an excessive current flows, the generator according to the present embodiment uses a brush. Setting the position to the 0 degree position state means that there is no risk of excessive voltage or excessive current. This also makes it possible to suppress the generated voltage or current to the rated value by adjusting the angle of the brush position according to the driving force in a state where a certain rotational driving force is input.
第 1 2図は、 ブラシ位置を 9 0度位置とし発電機の回転子 2 0 6を所定回転さ せて系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1と界磁電流 C 3とを示してい る。 この第 1 2図に示す状態では、 系統電圧 V 1に対して回転子電流 C 1が逆相 の大電流となり発電電流として外部に給電されることを示している。 そして、 ブ ラシ位置が 0度位置にあたる第 9図と 9 0度位置にあたる第 1 2図との比較にて 判明するように系統電圧 V 1は同一であっても第 9図にて回転子電流 C 1として は系統電圧 V 1より 9 0度遅れの小さな電流値であったものが第 1 2図では逆相 の大電流となる。 このとき界磁電流 C 3もある程度大きな波高値となるが、 これ は第 9図に示したブラシ位置 0度位置での回転がない場合の界磁電流 C 3からも 判明するように磁気抵抗が大きくなって界磁電流が大きくなり、 回転子電流 C 1 である発電電流が界磁回路に流れ込むためである。 結果として、 第 1 3図に示す ように系統電圧 V 1に対して逆相の系統電流 C 2が系統に流れ込み、 発電が行わ れる。  Fig. 12 shows the relationship between the rotor current C1 and the field current C3 when the brush position is 90 degrees and the rotor 206 of the generator is rotated at a predetermined speed to apply the system voltage V1. Is shown. In the state shown in FIG. 12, the rotor current C 1 becomes a large current having the opposite phase with respect to the system voltage V 1, indicating that power is supplied to the outside as a generated current. As can be seen from a comparison between FIG. 9 where the brush position is at the 0-degree position and FIG. 12 where the brush position is at the 90-degree position, even if the system voltage V C1 was a small current value delayed by 90 degrees from the system voltage V1, but in FIG. 12 it becomes a large current in the opposite phase. At this time, the field current C 3 also has a large peak value to some extent, but this is due to the fact that the magnetic resistance is small as can be seen from the field current C 3 when there is no rotation at the brush position 0 ° shown in FIG. This is because the field current increases and the generated current, which is the rotor current C1, flows into the field circuit. As a result, as shown in FIG. 13, a system current C2 having a phase opposite to that of the system voltage V1 flows into the system, and power is generated.
そして、 ブラシ位置の回動と回転駆動力による回転子の回転とによって第 9図 の回転子電流 C 1の状態から第 1 2図の回転子電流 C 1の状態に変化し、 ブラシ 位置の回動に伴つて変化する変圧器作用による誘導起電力の位相に基づく位相の 変更が生じると共に変圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力に基づ く波高値の変更が生じる。 この場合、 回転駆動力を複数段階変えつつ各段階ごと にブラシ位置を 0度位置から 9 0あるいは 1 2 0度付近まで回動位置を変化させ てみると、 好適な発電出力を得ると共に好適な位相状態を見出すことができ、 高 効率の発電となるような点を割り出すことができる。 したがって、 外部からの回 転駆動力である回転数に対するブラシ位置のテーブルを用意することによりしか も発電電圧、 出力、 効率、 系統である負荷の急変などをパラメータとして用意す ることにより、 ある回転駆動力に対して最適運転を行うブラシ位置を高精度に設 定することができる。 そしてこのテーブルを第 2図のコントローラ 2 8 5内に備 えてァクチユエータ 2 8 4を制御することにより最適出力、 最適効率の発電を行 うことが可能となる。 Then, the state of the rotor current C 1 in FIG. 9 changes from the state of the rotor current C 1 in FIG. 9 to the state of the rotor current C 1 in FIG. 12 by the rotation of the brush position and the rotation of the rotor by the rotational driving force. The phase changes based on the phase of the induced electromotive force due to the transformer action that changes with movement, and the peak value changes based on the induced electromotive force due to the transformer action and the induced electromotive force due to rotation. In this case, when the rotational position is changed in a plurality of steps and the brush position is changed from the 0-degree position to the vicinity of 90 or 120 degrees for each step, it is possible to obtain a suitable power generation output and a suitable power generation output. The phase state can be found, and points that can generate high-efficiency power can be identified. Therefore, the generation voltage, output, efficiency, sudden change of the system load, etc. can be prepared as parameters only by preparing a table of the brush position with respect to the rotation speed, which is the external rotation driving force. This makes it possible to set the brush position at which the optimum operation is performed for a certain rotational driving force with high accuracy. By providing this table in the controller 285 shown in FIG. 2 and controlling the actuator 284, it is possible to generate electric power with optimum output and optimum efficiency.
なお、 ブラシ位置の回転と回転駆動力による回転数との関係、 端的には各ブラ シ位置での回転数を変えたときの出力特性あるいは各回転数でのブラシ位置を変 えたときの出力特性は、 変圧器作用による誘導起電力の大きさの調整、 位相調整、 出力電流あるいは界磁電流調整、 により変化し、 具体的には回転子卷線の抵抗値 ゃ卷線数、 あるいは界磁回路に挿入されるコンデンサの容量、 界磁電流抑制のた めに界磁回路に挿入される抵抗体の抵抗値によって変わることが推測されるので、 これらの各要素を好適に組み合わせることにより最適なテーブルを得ることがで さる。  Note that the relationship between the rotation of the brush position and the rotation speed due to the rotational driving force, in short, the output characteristics when the rotation speed at each brush position is changed or the output characteristics when the brush position at each rotation speed is changed Is changed by adjusting the magnitude of the induced electromotive force by the action of the transformer, adjusting the phase, adjusting the output current or the field current, and more specifically, the resistance value of the rotor winding 数 the number of windings, or the field circuit. It is estimated that the value will vary depending on the capacity of the capacitor inserted in the circuit and the resistance of the resistor inserted in the field circuit to suppress the field current. You can get
このようにして、 発電機を設置し、 系統に接続した状態で、 回転駆動力が少し でも存在すれば、 テーブルによって個々の場合に応じたコントローラ 2 8 5によ るブラシ位置制御や位相調整をすることによって同一周波数および同一位相の発 電が可能となり、 系統連系においてきわめて都合がよい。 しかも、 回転駆動力が 過大の場合等ブラシの周方向位置の制御によって発電機の損傷等も免れる。  In this way, with the generator installed and connected to the grid, if there is any rotational driving force, the table controls the brush position control and phase adjustment by the controller 285 according to the individual case. By doing so, it is possible to generate power at the same frequency and the same phase, which is very convenient in grid connection. In addition, damage to the generator can be avoided by controlling the circumferential position of the brush when the rotational driving force is excessive.
なお、 実験上ブラシ位置が 9 0度以上でも発電が可能であるので、 テープ の 作成についても 0度から 9 0度の回動位置の範囲内のみならず 9 0度の回動位置 を超えてテーブルを作成して回転数に対するブラシ位置の制御を行うようにして もよい。  In the experiment, it is possible to generate power even when the brush position is 90 degrees or more.Therefore, when creating the tape, not only within the range of the rotation position from 0 degrees to 90 degrees, but also beyond the rotation position of 90 degrees. A table may be created to control the brush position with respect to the number of rotations.
第 7図以後の説明は、 分巻の発電機について述べたものであるが、 上述の好適 なテーブルを作成するにつレ、ては第 1図に示すレ、わゆる他励の発電機についても 同様のことが言える。  The explanations after Fig. 7 refer to the shunt generator.However, in preparing the above-mentioned preferred table, the details shown in Fig. 1 and so-called separately-excited generators will be explained. The same can be said.
さらに、 この回転数に対するブラシ位置の回動については、 負荷に基づく電力 消費の大小による電圧降下や系統の容量性あるいは誘導性の特性等系統負荷状態 に基づレヽてもテーブルを作成することができる。 ここで、 第 8図においては、 界磁卷線による電流遅れを補償するためにコンデ ンサ 2 1 9を挿入したのであるが、 このコンデンサ 2 1 9の変わりに第 1 4図に 示す回路を構成して系統電圧に対して同位相の界磁電流を流すようにしてもよレ、。 すなわち、 第 1 4図に示すように、 系統につながる回転子卷線 2 0 4と並列に変 成器 2 1 9 1の一次側を接続し、 変成器 2 1 9 1の二次側は A G C (自動利得制 御) 回路 2 1 9 2を介してパワーアンプ 2 1 9 3の一入力に接続し、 パワーアン プ 2 1 9 3の出力は界磁卷線 2 0 1に接続する構成を有する。 そして、 この界磁 卷線 2 0 1は抵抗器 2 1 9 4を介して接地されるのであるが、 同時に界磁卷線 2 0 1はパワーアンプ 2 1 9 3の他の入力に接続される。 そして、 この他の入力は 負帰還入力となっている。 また、 A G C回路 2 1 9 2の制御入力は、 回転子卷線 2 0 4と直列に接続した変流器 2 1 9 5の二次側出力である。 Furthermore, for the rotation of the brush position with respect to the number of rotations, a table can be created based on the system load state such as the voltage drop due to the magnitude of the power consumption based on the load and the capacity or inductive characteristics of the system. it can. Here, in FIG. 8, the capacitor 219 is inserted to compensate for the current delay due to the field winding. Instead of this capacitor 219, the circuit shown in FIG. Then, a field current having the same phase as that of the system voltage may be caused to flow. That is, as shown in Fig. 14, the primary side of the transformer 291 is connected in parallel with the rotor winding 204 connected to the grid, and the secondary side of the transformer 219 is connected to the AGC. (Automatic gain control) It has a configuration in which it is connected to one input of the power amplifier 2 193 via the circuit 2 19 2, and the output of the power amplifier 2 193 is connected to the field winding 201. . Then, the field winding 201 is grounded via the resistor 214, but at the same time, the field winding 201 is connected to the other input of the power amplifier 211. . And other inputs are negative feedback inputs. The control input of the AGC circuit 219 is a secondary output of the current transformer 219 connected in series with the rotor winding 204.
この第 1 4図に示す回路において、 変成器 2 1 9 1に現れる系統電圧がパワー アンプ 2 1 9 3の一入力となり負帰還により同相の界磁電流がパワーアンプ 2 1 9 3より流れる。 このため、 界磁卷線 2 0 1のインダクタンスの大小にかかわら ず系統電圧と界磁電流が同相となる。 また回転子卷線 2 0 4の電流を検出して A G C回路 2 1 9 2に入力することで、 回転子電流に応じた変成器 2 1 9 1の出力 電圧の制御が行われ、 ひいては界磁電流量の制御が行われる。 この結果、 この第 1 4図の回路では、 第 8図のコンデンサ 2 1 9の代わりに位相制御された界磁電 流が得られることになる。 また、 出力電圧調整のために変成器 2 1 9 1の一次側 に A G C回路 (図示省略) を挿入し低電圧の場合には電圧ゲインを増大して励磁 を大きくするような制御をしてもよい。  In the circuit shown in FIG. 14, the system voltage appearing at the transformer 291 becomes one input of the power amplifier 213, and the in-phase field current flows from the power amplifier 213 by negative feedback. Therefore, regardless of the magnitude of the inductance of the field winding 201, the system voltage and the field current have the same phase. In addition, by detecting the current of the rotor winding 204 and inputting the current to the AGC circuit 219, the output voltage of the transformer 291 is controlled in accordance with the rotor current, and the field electric field is controlled. The flow rate is controlled. As a result, in the circuit of FIG. 14, a field current whose phase is controlled is obtained instead of the capacitor 219 of FIG. In addition, an AGC circuit (not shown) is inserted on the primary side of the transformer 291 to adjust the output voltage, and when the voltage is low, control is performed to increase the voltage gain and increase the excitation. Good.
これまでの説明は、 いわば固定子に対してブラシを整流子の周方向に回動させ る発明を説明してきたのであるが、 本発明は固定子の磁束軸に対するブラシ軸の 回動であり、 相対的に磁束軸に対してブラシ軸が移動することを考えると、 ブラ シ軸に対して磁束軸が移動してもよく、 言い換えればブラシ位置を固定として界 磁卷線 2 0 2を回動させる構成としても同様の効果を得ることができる。  In the above description, the invention has been described in which the brush is rotated in the circumferential direction of the commutator with respect to the stator, but the present invention is based on the rotation of the brush axis with respect to the magnetic flux axis of the stator. Considering that the brush axis relatively moves with respect to the magnetic flux axis, the magnetic flux axis may move with respect to the brush axis. In other words, the field winding 202 is rotated while the brush position is fixed. A similar effect can be obtained even when the configuration is used.
第 1 5図 (a ) ( b ) は、 ブラシ位置を固定して、 固定子鉄心を回動させる構 造を例示したものである。 この第 1 5図において、 20 1は固定子卷線である界 磁卷線、 202は固定子鉄心、 2 2 1は界磁卷線 202を磁気結合させるための ヨーク、 204は回転子卷線、 205は回転子鉄心、 206は回転子、 207は 整流子、 208はブラシ、 27 1は整流子片であり、 第 1図と同符号は、 同一部 分を示す。 ここにおいて、 シャフト 2 1 0 1は回転子鉄心 205および回転子卷 線 204からなる回転子 206を支持しかつ整流子 207を支持しており、 これ らはシャフト 2 1 01と一体に回転可能となっている。 一方、 ブラシホルダ 28 1は、 このブラシ 208のみを支持するブラケット 2 1 00にて支持されており、 このブラケット 2 1 00は地面に固定されている。 他方、 界磁卷線 202および 界磁卷線 20 1は、 ヨーク 22 1 (ここではブラケットを含めて全体をヨーク 2 1 02とする) に固定され、 このヨーク 2 1 02は軸方向に二分され、 2つのョ ーク 2 1 02はブラシ 208を支持するブラケット 2 1 00を跨ぐようにして連 結されている。 この各ヨーク 2 1 02およびブラケット 21 00には、 軸受け 1 0 3、 1 04、 1 05が備えられてシャフト 1 0 1を支持する。 また、 界磁卷線 202を支持するヨーク 2 1 02の外表面には周方向に沿って歯車 2 1 06 a, 2 1 06 bとかみ合う歯 2 1 07が形成され、 この歯車 2 1 06 a、 2 1 06 b は地面に回転自在に固定されている。 歯車 2 1 06 a, 2 1 06 bはそれぞれァ クチユエ一タ 284に連結され、 このァクチユエータ 284は一つのコントロー ラ 28 5に接,続される。 Fig. 15 (a) and (b) show the structure in which the brush position is fixed and the stator core is rotated. This is an example of the structure. In FIG. 15, reference numeral 201 denotes a field winding which is a stator winding, 202 denotes a stator core, 21 denotes a yoke for magnetically coupling the field winding 202, and 204 denotes a rotor winding. Reference numeral 205 denotes a rotor core, reference numeral 206 denotes a rotor, reference numeral 207 denotes a commutator, reference numeral 208 denotes a brush, and reference numeral 271 denotes a commutator piece. Here, the shaft 2101 supports a rotor 206 composed of a rotor core 205 and a rotor winding 204 and also supports a commutator 207, which can rotate integrally with the shaft 2101. Has become. On the other hand, the brush holder 281 is supported by a bracket 2100 that supports only the brush 208, and the bracket 2100 is fixed to the ground. On the other hand, the field winding 202 and the field winding 201 are fixed to a yoke 22 1 (the whole including the bracket is a yoke 2 102 here), and this yoke 2 102 is bisected in the axial direction. The two yoke 2 102 are connected so as to straddle the bracket 2100 supporting the brush 208. Each of the yokes 210 and the bracket 2100 is provided with bearings 103, 104, and 105 to support the shaft 101. Further, on the outer surface of the yoke 2 102 that supports the field winding 202, teeth 2 107 that mesh with the gears 2 106 a and 2 106 b are formed along the circumferential direction. , 210b are rotatably fixed to the ground. The gears 210a and 210b are respectively connected to an actuator 284, and the actuator 284 is connected to and connected to one controller 285.
このような構成において、 地面に固定された歯車 2 1 06 a、 2 1 06 bを介 して歯 2 1 07が形成されたヨーク 2 1 02引いては界磁卷線 202および界磁 卷線 20 1が回動可能に支持されると共に、 軸受け 1 04、 1 05およびシャフ ト 2 1 0 1を介して回転子 206および整流子 207がヨーク 2 1 02に対して 回転自在に支持される。 また、 地面に固定されたブラケット 2 1 00は、 ブラシ ホルダ 28 1およびブラシ 208を支持すると共に、 軸受け 103を介してシャ フト 2 1 0 1を支持する。 したがって、 ブラシ位置は固定しているのに対し、 界 磁卷線 202および界磁卷線 20 1は歯車 2 1 06 a、 2 1 06 bにて周方向に 回動可能である。 このためコントローラ 2 8 5による制御信号にてァクチユエ一 タ 2 8 4を駆動することで、 ヨーク 2 1 0 2引いては固定子である界磁極を回転 子 2 0 6の周方向に沿って回動させることができる。 In such a configuration, the yoke 2 102 formed with the teeth 2 107 via the gears 2 106 a and 2 106 b fixed to the ground pulls the field winding 202 and the field winding 202. 201 is rotatably supported, and the rotor 206 and the commutator 207 are rotatably supported on the yoke 2 102 via the bearings 104 and 105 and the shaft 210. The bracket 2100 fixed to the ground supports the brush holder 281 and the brush 208, and also supports the shaft 2101 via the bearing 103. Therefore, while the brush position is fixed, the field winding 202 and the field winding 201 are circumferentially moved by the gears 210a and 210b. It is pivotable. For this reason, by driving the actuator 284 with a control signal from the controller 285, the yoke 210 is pulled, and thus the field pole, which is the stator, is rotated along the circumferential direction of the rotor 206. Can be moved.
実施の形態 3 . Embodiment 3.
第 1 6図、 第 1 7図は、 実施の形態 3を示す整流子発電装置の簡略構成図であ る。 この第 1 6図、 第 1 7図においては、 回転子からの交流出力電圧の変動を補 償するために界磁電圧制御を行うようにしたものである。 この実施の形態 3では、 実施の形態 1にて述べたように整流子に対するブラシの相対的な回動を行えばこ れまで述べてきたような作用効果が得られるのであるが、 この実施の形態 3では、 さらに交流出力電圧の変動を補償する回路を付加することを主眼とする。 なお、 この実施の形態 3は、 実施の形態 1, 2に示す整流子に対するブラシの相対的な 回動を行わない場合でも交流出力電圧の変動を補償するための界磁電圧制御が可 能である。  FIG. 16 and FIG. 17 are simplified configuration diagrams of a commutator power generation device according to Embodiment 3. In FIGS. 16 and 17, field voltage control is performed to compensate for fluctuations in the AC output voltage from the rotor. In the third embodiment, as described in the first embodiment, if the brush is relatively rotated with respect to the commutator, the operation and effect as described above can be obtained. The third embodiment mainly focuses on adding a circuit for compensating the fluctuation of the AC output voltage. In the third embodiment, the field voltage control for compensating the fluctuation of the AC output voltage is possible even when the brush does not rotate relative to the commutator shown in the first and second embodiments. is there.
第 1 6図において、 第 1図と同一部分には同符号を付す。 すなわち、 1は界磁 卷線、 2は固定子鉄心、 3は固定子、 4は回転子卷線、 5は回転子鉄心、 6は回 転子、 7は整流子、 8はブラシである。 この第 1 5図に示す構成では、 ブラシ 2 0 8からの交流出力端にはプリッジ整流回路 2 0 9が備えられ、 このプリッジ整 流回路 2 0 9の整流出力電圧は比較器 2 1 0の一入力となっており、 比較器 2 1 0の他の入力は直流の基準電圧が入力されている。  In FIG. 16, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. That is, 1 is a field winding, 2 is a stator core, 3 is a stator, 4 is a rotor winding, 5 is a rotor core, 6 is a rotor, 7 is a commutator, and 8 is a brush. In the configuration shown in FIG. 15, a bridge rectifier circuit 209 is provided at the AC output terminal from the brush 208, and the rectified output voltage of the bridge rectifier circuit 209 is equal to that of the comparator 210. One input is provided, and the other input of the comparator 210 receives a DC reference voltage.
比較器 2 1 0による比較の結果は、 励磁 (界磁) 交流電源 1 1に入力され、 励 磁 (界磁) 電圧の調整が行われる。 すなわち、 励磁交流電源 2 1 1による電圧調 整では、 交流出力電圧が基準電圧よりも低い場合には励磁 (界磁) 電流を大きく して交流出力電圧を上げ、 逆に高い場合には励磁電流を小さくして交流出力電圧 を下げるようにする。 この励磁電流調整のために励磁交流電源 2 1 1による励磁 電圧調整を行っている。 このように交流出力電圧を基準電圧と比較して励磁電圧 を制御することで、 一定出力電圧を自動調整することができる。 なお、 第 1 6図 において 1 2は平滑用のコンデンサである。 この場合、 励磁交流電源 2 1 1から 出力される励磁電圧と同一波形の交流出力電流が得られることは、 実施の形態 1、 2にて説明したとおりである。 The result of the comparison by the comparator 210 is input to the excitation (field) AC power supply 11, and the excitation (field) voltage is adjusted. In other words, in the voltage regulation by the excitation AC power supply 211, when the AC output voltage is lower than the reference voltage, the excitation (field) current is increased to increase the AC output voltage. To reduce the AC output voltage. To adjust the excitation current, the excitation voltage is adjusted by the excitation AC power supply 211. By controlling the excitation voltage by comparing the AC output voltage with the reference voltage in this manner, the constant output voltage can be automatically adjusted. In FIG. 16, reference numeral 12 denotes a smoothing capacitor. In this case, from the excitation AC power supply 2 1 1 As described in the first and second embodiments, an AC output current having the same waveform as the output excitation voltage is obtained.
第 1 7図は、 第 1 6図の変形例である。 第 1 6図ではプリッジ整流回路 2 0 9 による整流電圧を直流の基準電圧と比較したのであるが、 この第 1 7図では、 交 流出力電圧そのものを基準交流電圧と比較したものである。 ここでは、 比較器 2 1 0の一入力として実線にて示すように交流出力電圧をそのまま入力してもよい 力 点線で示すように C T 2 1 3による検出値を入力してもよレ、。 この場合、 C T 2 1 3は交流電流による電圧変動分を検出するもので、 交流電流が大きければ それに比例して電流による変動分だけ交流出力電圧が低下するので、 その分を補 償し嵩上げするために励磁電圧を高くし交流出力電圧を嵩上げするようにしてい る。 なお、 比較器 2 1 0による比較出力は交流電力増幅器または PWMインバー タ等 2 1 4を介して励磁電圧出力を得ることにより界磁電流制御を行っている。 この実施の形態 3では、 界磁へのフィードバックによる出力電圧調整を行って いるので、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置 が簡単かつ安価になる。 また、 系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されに くく一定の出力が得られる。 なお、 第 1 7図に示す発電装置を定電流源とした場 合、 C T 2 1 3による検出電流と基準電流 (図示省略) とを比較器 2 1 0にて比 較し、 検出電流の増大にて励磁電圧を下げ出力を下げることで、 定電流源とする ことができ、 例えば溶接電源として有用となる。  FIG. 17 is a modification of FIG. In FIG. 16, the rectified voltage by the bridge rectifier circuit 209 is compared with a DC reference voltage. In FIG. 17, the AC output voltage itself is compared with a reference AC voltage. Here, the AC output voltage may be directly input as one input of the comparator 210 as shown by a solid line. The detection value by the CT 212 may be input as shown by a dotted line. In this case, the CT 2 13 detects the voltage fluctuation due to the AC current.If the AC current is large, the AC output voltage is reduced in proportion to the fluctuation due to the current. For this purpose, the excitation voltage is increased and the AC output voltage is raised. The comparison output from the comparator 210 obtains an excitation voltage output via an AC power amplifier or a PWM inverter 214 to perform field current control. In the third embodiment, since the output voltage is adjusted by feedback to the field, the device becomes simple and inexpensive without having to finely control the rotational driving force and the like even if there is a load change. In addition, when the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force. When the power generator shown in Fig. 17 is used as a constant current source, the detected current of CT213 and the reference current (not shown) are compared by comparator 210 to increase the detected current. By lowering the excitation voltage and lowering the output at, a constant current source can be used, which is useful, for example, as a welding power source.
これまでの実施の形態 1 , 2 , 3の説明から明らかなように、 本発明において は実施の形態 1においていわゆる他励の交流整流子発電機を説明し交流出力端に 界磁電流と同一の周波数で同一位相の出力電圧を生じ、 実施の形態 2にて分巻の 交流整流子発電機を説明し交流出力端に界磁電流と同一の周波数で同一位相の出 力電圧を生じ、 そして実施の形態 3にて出力電圧調整が可能で交流出力端に界磁 電流と同一の周波数で同一位相の出力電圧を生ずる例を示している。 このことは 発電装置から系統を見るとき連系がきわめて容易となることを意味する。 この結 果、 この実施の形態 1 , 2, 3の発電装置は、 簡単な構成にて系統とマッチング が取れる U P S (無停電電源装置) としてきわめて優れている。 こうして本発電 装置は、 U P Sの一種として系統と同一周波数、 同一位相、 同一電圧となるもの である。 As is clear from the description of the first, second, and third embodiments, in the present invention, a so-called separately-excited AC commutator generator is described in the first embodiment, and the same AC current as the field current is applied to the AC output terminal. In the second embodiment, a shunt AC commutator generator is described in the second embodiment, and an output voltage having the same phase at the same frequency as the field current is generated at the AC output terminal. Embodiment 3 shows an example in which the output voltage can be adjusted and an output voltage having the same phase and the same phase as the field current is generated at the AC output terminal. This means that it is extremely easy to connect to the system when viewing the system from the generator. As a result, the generators of Embodiments 1, 2, and 3 can be matched with the system with a simple configuration. It is extremely excellent as a UPS (Uninterruptible Power Supply) that can take power. In this way, this power plant has the same frequency, phase, and voltage as the UPS as a kind of UPS.
実施の形態 2の説明では、 ブラシを回動し固定子鉄心を固定する場合、 あるい はブラシを固定し固定子鉄心を回動する場合について述べたが、 このことは実施 の形態 1, 3にも適用でき、 また実施の形態 1 , 2, 3についてブラシおよび回 転子を相互に周方向移動できるように構成してもよく、 端的にはブラシおよび回 転子を同時に周方向移動することも可能である。 この場合、 ブラシを移動するコ ントローラのテーブル、 あるいは回転子を移動するコントローラのテーブルは相 互の周方向移動に対応した相対的なテーブルをも設ける必要がある。  In the description of the second embodiment, the case where the brush is rotated to fix the stator core or the case where the brush is fixed and the stator core is rotated has been described. The brushes and the rotator may be configured so that the brush and the rotator can be moved in the circumferential direction with respect to each other in the first, second, and third embodiments. Is also possible. In this case, the table of the controller for moving the brush or the table of the controller for moving the rotor must also be provided with a relative table corresponding to the mutual circumferential movement.
実施の形態 4 . Embodiment 4.
第 1 8図は、 この発明の整流子発電装置にかかる実施の形態 4の簡略構成図を 示している。 第 1 8図においては、 交流整流子発電機を分解してわかりやすく示 したもので、 界磁卷線 3 0 1が卷かれた界磁卷線 3 0 2を有する固定子 3 0 3に 対して、 回転子卷線 3 0 4が卷かれた回転子鉄心 3 0 5を有する回転子 3 0 6が 回転自在に配置され、 この回転子 3 0 6には整流子片 3 7 1が軸方向に沿い斜め に形成された (換言すれば各整流子片に軸方向にスキュー (捻り) を持たせた) 整流子 3 0 7が備えられ回転子卷線 3 0 4と結線されている。  FIG. 18 shows a simplified configuration diagram of Embodiment 4 of the commutator power generator of the present invention. In FIG. 18, the AC commutator generator is exploded and shown in an easy-to-understand manner, and is compared with the stator 300 having the field winding 302 around which the field winding 301 is wound. A rotor 300 having a rotor core 304 on which a rotor winding 304 is wound is rotatably arranged, and a commutator piece 3 71 is axially mounted on the rotor 303. (In other words, each commutator piece is provided with a skew (twist) in the axial direction) and is connected to the rotor winding 304.
すなわち、 第 1 8図に示す界磁卷線 3 0 1は、 単相商用交流電源 (図示省略) に接続されており、 この界磁卷線 3 0 1が卷回された界磁卷線 3 0 2のヨーク 3 2 1の端はそれぞれ磁極片 3 2 2を有する 2極の界磁極を構成する。 この場合、 界磁極としては 2極のみならず 2の倍数の極数とすることもでき、 また界磁卷線 3 0 1は三相交流電源に接続され、 界磁極として 3極もしくは 3の倍数の極数に 構成することもできる。 なお、 第 1 8図の界磁卷線 3 0 2の形状は、 実際に即し た形状ではなく、 説明の都合上界磁卷線 3 0 2のヨーク 3 2 1の端を形成する界 磁極は回転子 3 0 6に合わせた形状とし、 ヨーク 3 2 1は界磁極を連結し界磁卷 線 3 0 1が卷回された構造として簡略図示する。 一方、 回転子 3 0 6は、 その外周の周方向に等しく配置して形成され軸方向に 直線状に形成されたスロッ ト内にコイル辺 3 4 1を挿入した型卷コイルからなる 回転子卷線 3 0 4を有し、 各型卷コイルからなる回転子卷線 3 0 4の卷線端は整 流子 3 0 7を構成する整流子片 3 7 1にそれぞれ接続されている。 ここで、 整流 子片 3 7 1はそれを筒状に配列した状態で軸方向にスキューを持たせた形状に形 成される。 また、 整流子 3 0 7の対応する整流子片 3 7 1に所望の接触抵抗値を 有して接触するように対をなすブラシ 3 0 8が配置されており、 しかもこのブラ シ 3 0 8は整流子 3 0 7に接触しつつ整流子 3 0 7の軸方向に沿って移動可能に 配置されている。 そして、 このブラシ 3 0 8は第 1 8図では単相の交流出力端に 接続されることになる。 That is, the field winding 301 shown in FIG. 18 is connected to a single-phase commercial AC power supply (not shown), and the field winding 3 01 on which the field winding 301 is wound. The ends of the yoke 3 2 1 of 0 2 constitute two field poles with pole pieces 3 2 2 respectively. In this case, the field pole can be not only two poles but also a multiple of two.The field winding 301 is connected to a three-phase AC power source, and the field pole is three poles or a multiple of three. The number of poles can also be configured. Note that the shape of the field winding 302 in FIG. 18 is not a shape that conforms to the actual shape, but for convenience of explanation, the field pole forming the end of the yoke 3 21 of the field winding 302 Has a shape conforming to the rotor 303, and the yoke 321 is simply illustrated as a structure in which the field poles are connected and the field winding 301 is wound. On the other hand, the rotor 360 is formed of a type coil in which the coil side 341 is inserted into a slot formed so as to be equally arranged in the circumferential direction of the outer periphery and formed linearly in the axial direction. A winding end of a rotor winding 304 having a wire 304 and formed of each type of winding coil is connected to a commutator piece 371 constituting a rectifier 300. Here, the commutator pieces 371 are formed in a shape having a skew in the axial direction in a state where they are arranged in a cylindrical shape. Further, a pair of brushes 308 are arranged so as to have a desired contact resistance value with the corresponding commutator pieces 371 of the commutator 307, and the brushes 308 are also provided. Is arranged so as to be movable along the axial direction of the commutator 307 while being in contact with the commutator 307. This brush 308 is connected to the single-phase AC output terminal in FIG.
整流子片 3 7 1にスキューを持たせた整流子 3 0 7を形成した場合、 スキュー の程度 (スキュー角度) としては、 ブラシ 3 0 8を軸方向に沿って整流子 3 0 7 上を移動させたとき、 数本の隣接する整流子片 3 7 1にブラシ 3 0 8が乗り移る ようにスキュー角度を持たせている。 第 1 9図 (a ) および (b ) は、 このスキ ユー角度の状態を例示するもので、 整流子 3 0 7の筒状に配列された 4本の整流 子片 3 7 1についての表面ならびに裏面図および展開図である。 第 1 9図におい ては、 斜め右上がりのスキューが付されており、 A, B , C , Dの 4本の整流子 片 3 7 1が図示され、 第 1 9図 (b ) の矢印にて示すように整流子 3 0 7の左端 から右端までのブラシの軸方向移動によって 3本の整流子片 3 7 1にブラシ 3 0 8が順に乗り移ることができるように構成されている。  When the commutator piece 307 has a skew on the commutator piece 307, the degree of skew (skew angle) is determined by moving the brush 308 along the axial direction on the commutator 307. When this is done, the skew angle is set so that the brush 308 moves over several adjacent commutator pieces 371. FIGS. 19 (a) and (b) illustrate the state of this skew angle. The surface and the surface of four commutator pieces 371 arranged in a cylindrical shape of the commutator 307 are shown in FIGS. It is a back view and a development view. In FIG. 19, there is a skew obliquely rising to the right, and four commutator pieces 371, A, B, C, and D, are illustrated. The arrows in FIG. As shown in the figure, the brushes 308 are configured to be able to move on the three commutator pieces 371 in order by axial movement of the brushes from the left end to the right end of the commutator 307.
第 2 0図は、 N, S 2極の界磁極と 1 6個の型卷コイルからなる回転子卷線 3 0 4とスキューを持たせた整流子片 3 7 1との接続状態を示す展開図である。 こ こでは、 界磁極数、 コイル数、 スキュー角度は例示である。 第 2 0図において、 1極の界磁極に対して約 8本のコイル辺 3 4 1 ( 1スロット 2層卷を含めると 1 6本) が対応して配置され、 この 8本 (2層卷で 1 6本) のコイル辺 3 4 1を有 する回転子卷線 3 0 4は 8本の整流子片 3 7 1と接続している。 ここにおいて、 スキュー角度としてはブラシ 3 0 8の軸方向移動によって 4本の整流子片 3 7 1 に乗り移り接触するようになっている。 そして、 このブラシ 3 0 8による 4本の 整流子片 3 7 1上での乗り移りは、 2極の界磁極間を型卷コイルが 1回転したと き 1サイクルの周期の電圧が励起される現象を勘案すれば、 そして 1回転分の位 置変異が 1 6本のコィル辺 3 4 1ひいては 1 6本分の整流子片 3 7 1に対応する ことを勘案すれば、 4本の整流子片 3 7 1の移動は電気角にして 9 0度の変異を もたらすことになる。 この 9 0度の変異の意味は後述するが、 ブラシ 3 0 8の軸 方向移動によって整流子片 3 7 1とこれにつながる回転子卷線 3 0 4を形成する 型卷コイルとの接続が順に移り変わることになり、 この移り変わりに対応して相 応する電気角が変わることになる。 FIG. 20 is a developed view showing the connection between the N and S two-pole field poles, the rotor winding 304 composed of 16 form-wound coils, and the skewed commutator piece 3 71. FIG. Here, the number of field poles, the number of coils, and the skew angle are examples. In FIG. 20, about eight coil sides 3 4 1 (16 inclusive of one slot and two-layer winding) are arranged corresponding to one field pole, and these eight (two-layer winding) A rotor winding 304 having 16 coil sides 341 is connected to eight commutator pieces 371. Here, as the skew angle, four commutator pieces 3 7 1 are obtained by the axial movement of the brush 3 08. It comes into contact with you. The transfer on the four commutator pieces 3 71 by the brush 3 08 is a phenomenon in which the voltage of one cycle period is excited when the coil turns once between the two field poles. Considering that the position variation for one rotation corresponds to 16 coil sides 3 4 1, and thus 16 commutator pieces 3 7 1, four commutator pieces The movement of 371 will result in a 90 degree shift in electrical angle. Although the meaning of the 90-degree variation will be described later, the connection between the commutator piece 371 and the winding coil forming the rotor winding 304 connected to the commutator piece 371 by the axial movement of the brush 3108 is sequentially performed. The electrical angle changes corresponding to this change.
次に、 ブラシ 3◦ 8の軸方向移動機構について説明する。 第 1 8図、 第 1 9図 ( b ) 、 第 2 0図にあって、 この実施の形態 4ではブラシ 3 0 8は整流子 3 0 7 に接触させつつ整流子 3 0 7の軸方向に移動可能な構造となっている。 すなわち、 第 1 8図は発電機としてはいわゆる交流整流子発電機の構造を有しているのであ るが、 ブラシ 3 0 8は、 対をなすブラシ相互の位置関係を保ったまま、 しかも整 流子片 3 7 1との間で所望の接触抵抗値を保ったままで言い換えれば隣接する整 流子片をブラシによって橋渡すようにして整流子 3 0 7の軸方向 (以下単に軸方 向と称する) に移動できるように構成されている。 この接触移動状態は、 回転子 3 0 6ひいては整流子 3 0 7が停止中であろうと回転中であろうと保たれる。 したがって、 具体的構造としては、 一例として、 第 2 1図に示すように整流子 3 0 7を貫通するように整流子 3 0 7の周りに空隙を有してリング状のブラシホ ルダ 3 8 1を配置し、 このリング状のブラシホルダ 3 8 1の外部にこのブラシホ ルダ 3 8 1と一体のボールねじのナツト 3 8 2を取り付け、 このナット 3 8 2を 移動するボールねじのボルト 8 3を例えばモータ等のァクチユエータ 3 8 4にて 駆動する構造が挙げられる。 ,  Next, the axial moving mechanism of the brush 3 • 8 will be described. In FIGS. 18, 19 (b) and 20, in the fourth embodiment, the brush 308 is in contact with the commutator 307 in the axial direction of the commutator 307. It has a movable structure. In other words, FIG. 18 has a so-called AC commutator generator structure as a generator, but the brushes 308 maintain the positional relationship between the brushes forming a pair, and are arranged in a regular manner. In other words, while maintaining a desired contact resistance value with the flow element piece 371, in other words, the adjacent rectifier pieces are bridged by a brush so that the axial direction of the commutator 307 (hereinafter simply referred to as the axial direction). ). This contact movement state is maintained regardless of whether the rotor 303 and the commutator 307 are stopped or rotating. Therefore, as a specific structure, as an example, as shown in FIG. 21, a ring-shaped brush holder 38 1 having a space around the commutator 307 so as to penetrate the commutator 307. And attach the ball screw nut 3 8 2 integrated with the brush holder 3 8 1 to the outside of this ring-shaped brush holder 3 8 1, and attach the ball screw bolt 8 3 to move this nut 3 8 2 For example, there is a structure driven by an actuator 384 such as a motor. ,
この場合、 ナット 3 8 2は、 ブラシホルダ 3 8 1に対をなして 2個取り付けら れてブラシホルダ 3 8 1を移動しやすく構成しており、 またナット 3 8 2とかみ 合うボル卜 3 8 3からなるボールねじとしては、 例えばァクチユエータ 3 8 4の 小さな駆動力に対しても駆動し得るようになつている。 さらにはァクチユエータ 3 8 4の駆動に対して增速ゃ変移量の増加をしたい場合には増速機に置き換え、 ァクチユエ一タ 3 8 4よりも操作力を増したい場合には減速機に置き換えても良 レ、。 さらには、 ァクチユエ一タ 3 8 4は、 コン トローラ 3 8 5によって後述のよ うに電気的に制御可能に構成すると共に、 ァクチユエータ 3 8 4もしくはボノレト 3 8 3を手動にて調整可能に構成してもよレ、。 なお多くの場合、 保守点検時の作 業は、 手動による調整となることが多い。 In this case, two nuts 3 82 are attached to the brush holder 3 81 in pairs, so that the brush holder 3 81 can be easily moved. Examples of ball screws composed of 8 3 include actuators 3 8 4 It can be driven even with a small driving force. Furthermore, if it is desired to increase the speed and displacement of the actuator 384, replace it with a gearbox. Also good ,. Further, the actuator 384 is configured to be electrically controllable by a controller 385 as described later, and the actuator 384 or Bonoleto 383 is configured to be manually adjustable. I'm sorry. In many cases, the work during maintenance and inspection is often manual adjustment.
このようにしてブラシ 3 0 8は、 コントローラ 3 8 5からの制御信号にてァク チユエータ 3 8 4およびボールねじを介して整流子 3 0 7に対して相対的に軸方 向移動され、 あるいは手動にて整流子 3 0 7に対して相対的に軸方向移動され得 ることになる。  In this manner, the brush 308 is axially moved relative to the commutator 307 via the actuator 384 and the ball screw by the control signal from the controller 385, or It can be moved in the axial direction relative to the commutator 307 manually.
第 2 2図は、 ブラシホルダ移動機構を主に、 風車 3 9 0、 回転子 3 0 6および 整流子 3 0 7と共に簡略して示した構成図である。 この第 2 2図においては、 風 車 3 9 0が駆動されると、 増速機 3 9 1を介して回転子 3 0 6が回転され、 ブラ シホルダ 3 8 1にて保持されたブラシ 3 0 8から発電電力が出力されるようにな つている。 ここで、 ブラシ 3 0 8の軸方向移動機構としては、 第 2 2図 (a ) で はブラシホルダ 3 8 1に第 2 1図に示すボールねじのナツト 3 8 2を取り付け、 このナット 3 8 2をァクチユエ一タ 3 8 4に取り付けたボルト 3 8 3の回転にて 移動させて、 ブラシホルダ 3 8 1を軸方向に移動させようとする構造である。 こ の場合、 ブラシホルダ 3 8 1の基準位置を決め、 ボルト 3 8 3の一回転ごとのナ ット 3 8 2の軸方向移動量が判明すればブラシの高精度な位置決めが可能となる。 また、 第 2 2図 (b ) では、 ブラシホルダ 3 8 1に爪 3 9 6を連結し、 この爪 3 9 6を一端がばね 8 7を介して固定され他端がァクチユエータにて連結された駆 動棒 3 8 6にて左右に動かし、 爪 3 9 6に連結されるブラシホルダ 3 8 1を左右 に往復動させる構造である。 この場合、 ばね 8 7は基準位置を決めるためのばね であり、 ァクチユエ一タ 3 8 4はこのばね 8 7の無負荷状態に抗してばね 8 7を 圧縮または伸張することになる。 第 2 2図の説明は、 ブラシホルダ 3 8 1を軸方向に移動する例を示したもので あるが、 ブラシ 3 0 8と整流子 3 0 7との軸方向移動は相対的なものであるので、 ブラシホルダ 3 8 1を固定し整流子 3 0 7を移動させる構造であってもよい。 第 2 3図は、 整流子 3 0 7および回転子 3 0 6を軸方向に移動する構造を示す。 第 2 3図 (a ) では、 回転子 3 0 6を中心として風車 3 9 0や増速機 3 9 1に対す る反対側のシャフト 3 8 9の端には軸受け 8 8が取り付けられ、 この軸受け 8 8 にはボールねじのナット 3 8 2が取り付けられる。 そして、 ァクチユエータ 3 8 4に連結されるボールねじのボルト 3 8 3の回転駆動によってシャフト 3 8 9が 軸方向に移動され、 結果的に整流子 3 0 7および回転子 3 0 6が、 固定されたブ ラシホルダ 3 8 1に対して軸方向に移動される。 第 2 3図 (b ) では、 増速機 3 9 1に歯車 3 9 3を連結し、 この歯車 3 9 3をシャフト 3 8 9に取り付けられた 歯車 3 9 4にかみ合わせて回転子 3 0 6を回転させる一方、 シャフト 3 8 9の原 動機側端に軸受け 9 5を取り付け、 この軸受け 9 5を介して軸方向に往復移動さ せる駆動棒 3 8 6を連結したものである。 この回転子 3 0 6および整流子 3 0 7 を軸方向に移動する構造は、 第 2 2図とは異なりァクチユエータ 3 8 4等の移動 機構の設置位置を原動機側でもその反対側でも自由に選択することができる。 さて、 このような軸方向にスキューを有する整流子片 3 7 1からなる整流子 3 0 7を有する交流整流子発電機であってもスキューのない従来から周知の直線状 の整流子片を筒状に配列した整流子を有する交流整流子発電機と同様に、 第 1 8 図の構成に基づけば単相の交流電源を界磁卷線 3 0 1に接続して界磁卷線 3 0 1 に界磁電流を流すことになる。 この場合、 交流整流子機の特性上ブラシ 3 0 8間 には、 界磁電流と同一周波数で、 界磁電流と同一位相または界磁電圧と同一位相 の電圧が誘導され得る。 交流整流子機の特性上電圧の誘導にあたっては、 ブラシ 3 0 8間でのこの界磁電流と同一周波数および界磁電流と同一位相または界磁電 圧と同一位相の電圧の出現に際して、 回転による誘導起電力すなわち界磁極によ る主磁束を回転子卷線 3 0 4が切ることにより、 界磁電流と同相の誘導起電力が 生じ、 さらには回転には無関係な変圧器作用による誘導起電力が主磁束に対して PC蘭賺 12425 FIG. 22 is a simplified configuration diagram mainly showing a brush holder moving mechanism, together with a windmill 390, a rotor 306 and a commutator 307. FIG. In FIG. 22, when the wind turbine 39 0 is driven, the rotor 30 6 is rotated via the speed increaser 3 91, and the brush 30 held by the brush holder 38 1 8 outputs the generated power. Here, as the axial moving mechanism of the brush 308, in FIG. 22 (a), a nut 382 of a ball screw shown in FIG. The brush holder 381 is moved in the axial direction by rotating the bolt 383 attached to the actuator 3384. In this case, if the reference position of the brush holder 381 is determined and the axial movement amount of the nut 382 per rotation of the bolt 383 is known, the brush can be positioned with high accuracy. In FIG. 22 (b), a nail 396 is connected to the brush holder 381, one end of which is fixed via a spring 87 and the other end is connected by an actuator. The structure is such that the brush holder 381, which is connected to the pawl 3966, is reciprocated to the left and right by moving it left and right with the driving rod 3886. In this case, the spring 87 is a spring for determining the reference position, and the actuator 384 compresses or expands the spring 87 against the no-load state of the spring 87. The description of FIG. 22 shows an example in which the brush holder 381 is moved in the axial direction, but the axial movement of the brush 308 and the commutator 307 is relative. Therefore, the brush holder 380 1 may be fixed and the commutator 307 may be moved. FIG. 23 shows a structure in which the commutator 307 and the rotor 306 are moved in the axial direction. In Fig. 23 (a), a bearing 88 is attached to the end of the shaft 389 opposite to the windmill 3900 and the gearbox 391 with the rotor 303 as the center. A ball screw nut 3 8 2 is attached to the bearing 8 8. The shaft 389 is axially moved by the rotation of the ball screw bolt 383 connected to the actuator 384, and as a result, the commutator 307 and the rotor 306 are fixed. The brush holder is moved in the axial direction with respect to the brush holder. In Fig. 23 (b), the gear 393 is connected to the gearbox 391, and this gear 3993 is engaged with the gear 3994 attached to the shaft 389. While rotating the shaft, a bearing 95 is attached to the end of the shaft 389 on the motor side, and a driving rod 386 that reciprocates in the axial direction is connected via the bearing 95. The structure for moving the rotor 306 and commutator 307 in the axial direction is different from that in Fig. 22.The position of the moving mechanism such as the actuator 384 can be freely selected on the prime mover side or on the opposite side. can do. Now, even in the case of an AC commutator generator having a commutator 300 having a commutator piece 371, which has a skew in the axial direction, a conventionally known straight commutator piece having no skew is used. As in the case of the AC commutator generator having commutators arranged in a shape, a single-phase AC power source is connected to the field winding 31 1 based on the configuration of FIG. Field current flows through the In this case, a voltage having the same frequency as the field current and the same phase as the field current or the same phase as the field voltage may be induced between the brushes 308 due to the characteristics of the AC commutator. Due to the characteristics of the AC commutator machine, when voltage is induced between the brushes 308, the induction by rotation occurs when a voltage having the same frequency as this field current and the same phase as the field current or the same phase as the field voltage appears When the rotor winding 304 cuts off the electromotive force, that is, the main magnetic flux generated by the field pole, an induced electromotive force is generated in the same phase as the field current. For the main magnetic flux PC orchid 12425
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9 0度の位相差をもって界磁電圧と同じ位相の電圧が生じる。  A voltage having the same phase as the field voltage is generated with a phase difference of 90 degrees.
ここで、 スキューのない従来からある直線状の整流子片を筒状に配列した整流 子の構造を前提として、 ブラシ位置に対する誘導起電力の状態を第 2 4図、 第 2 5図にて説明する。 第 2 4図は界磁電流と同相の回転による誘導起電力の発生状 態を例示し、 第 2 5図は界磁電圧と同相の変圧器作用による誘導起電力の発生状 態を例示する。  Here, the condition of the induced electromotive force with respect to the brush position will be described with reference to FIGS. 24 and 25, assuming the structure of a commutator in which conventional linear commutator pieces without skew are arranged in a cylindrical shape. I do. FIG. 24 illustrates a state of generation of an induced electromotive force due to rotation in phase with the field current, and FIG. 25 illustrates a state of generation of an induced electromotive force due to the action of a transformer having the same phase as the field voltage.
すなわち、 第 2 4図においては右方向への磁束 F に対して n方向 (時計方向 ) の回転により回転子 3 0 6の右半分の回転子卷線 3 0 4には図面手前側に向か う誘導起電力が生じ、 回転子 3 0 6の左半分の回転子卷線 3 0 4には図面裏側に 向かう誘導起電力が生ずる。 したがって、 第 2 4図ではブラシ 3 0 8を a a '位 置に置くとき、 ブラシ 3 0 8間には各コイル辺 3 4 1の回転による誘導起電力が 重畳して電圧が生じ、 b b '位置に置くとき各コイル辺 3 4 1の回転による誘導 起電力は相殺してブラシ 3 0 8間には電圧が生じない。  That is, in FIG. 24, the right half rotor winding 304 in the right half of the rotor 303 is rotated in the n direction (clockwise) with respect to the magnetic flux F in the right direction. An induced electromotive force is generated, and an induced electromotive force is generated in the left half rotor winding 304 of the rotor 303 toward the back side of the drawing. Therefore, in FIG. 24, when the brush 308 is placed at the position aa ′, the induced electromotive force due to the rotation of each coil side 341 is superimposed between the brushes 308 to generate a voltage, and the bb ′ position In this case, the induced electromotive force due to the rotation of each coil side 341 cancels out, and no voltage is generated between the brushes 308.
他方、 第 2 5図において、 界磁卷線 3 0 1に流れる界磁電流によって生ずる回 転子卷線 3 0 4への変圧器作用による誘導起電力としては、 界磁電圧と同相で回 転子 3 0 6の下半分の回転子卷線 3 0 4には図面手前側に向かう誘導起電力が生 じ、 回転子 3 0 6の上半分の回転子卷線 3 0 4には図面裏側に向かう誘導起電力 が生ずる。 したがって、 第 2 5図ではブラシ 3 0 8を b b '位置に置くとき、 ブ ラシ 3 0 8間には各コイル辺 3 4 1の変圧器作用による誘導起電力が重畳して電 圧が生じ、 a a '位置に置くとき各コイル辺 3 4 1の起電力は相殺してブラシ 3 0 8間には電圧が生じない。  On the other hand, in FIG. 25, the induced electromotive force caused by the transformer action on the rotor winding 304 caused by the field current flowing through the field winding 301 is the same as the rotation of the field voltage. An induced electromotive force is generated in the lower half of the rotor coil 304 toward the near side of the drawing, and the upper half of the rotor 303 has an induced electromotive force in the lower side of the drawing. An induced electromotive force is generated. Therefore, in FIG. 25, when the brush 308 is placed at the bb 'position, the induced electromotive force due to the transformer action of each coil side 341 is superimposed between the brushes 308, and a voltage is generated. When placed in the aa 'position, the electromotive force of each coil side 341 cancels out and no voltage is generated between the brushes 308.
このようにして、 ブラシ 3 0 8の位置によって回転による誘導起電力および変 圧器作用による誘導起電力それぞれがブラシ 3 0 8間に生じ、 ブラシ軸が主磁束 軸と直角の状態 (第 2 4図の a a '位置; 9 0度位置と称する) では回転による 誘導起電力のみがブラシ 3 0 8間に現れ、 ブラシ軸が主磁束軸と並行の状態 (第 2 5図の b b '位置; 0度位置と称する) では変圧器作用による誘導起電力のみ がブラシ 3 0 8間に現れる。 そして、 このブラシ 3 0 8の 9 0度位置と 0度位置との間のブラシ位置では、 等価的に 9 0度に近づくに従い回転による誘導起電力が大きくなると共にこの誘 導起電力が界磁電流と同位相になり、 逆に 0度に近づくに従い変圧器作用による 誘導起電力が大きくなると共にこの誘導起電力が界磁電圧に対して同位相の状態 になる。 そして、 この 9 0度と 0度との間のブラシ位置にあっては、 磁束軸を基 準にしてブラシ軸のなす角度を a としたとき、 回転による誘導起電力の大きさ は等価的に F s i n aの関数となり、 変圧器作用による誘導起電力の大きさは等 価的に F c o s aの関数となると考えられる。 したがって、 例えばブラシ位置が 9 0度から 0度 (aが p/ 2から 0 ) に移行するとき、 回転による誘導起電力は s i n波形カーブに沿って最大^ ίから最小値 (0 ) に移行し、 変圧器作用による 誘導起電力は c o s波形カーブに沿って最小値 ( 0 ) から最大値に移行するよう な特性となる。 In this way, depending on the position of the brush 308, the induced electromotive force due to rotation and the induced electromotive force due to the transformer action are generated between the brushes 308, and the brush axis is perpendicular to the main magnetic flux axis (Fig. 24). Aa 'position; 90 ° position), only the induced electromotive force due to rotation appears between the brushes 308, and the brush axis is parallel to the main magnetic flux axis (the bb' position in Fig. 25; 0 degree) In this case, only the induced electromotive force due to the transformer action appears between the brushes 308. Then, at the brush position between the 90-degree position and the 0-degree position of the brush 308, the induced electromotive force due to rotation increases equivalently as it approaches 90 degrees, and the induced electromotive force is reduced by the field. The phase becomes in-phase with the current, and conversely, as it approaches 0 degrees, the induced electromotive force due to the transformer action increases, and this induced electromotive force becomes in phase with the field voltage. At the brush position between 90 degrees and 0 degrees, the magnitude of the induced electromotive force due to rotation is equivalently defined assuming that the angle formed by the brush axis with respect to the magnetic flux axis is a. This is a function of F sina, and the magnitude of the induced electromotive force due to the transformer action is considered to be equivalent to the function of F cosa. Therefore, for example, when the brush position shifts from 90 degrees to 0 degrees (a changes from p / 2 to 0), the induced electromotive force due to rotation shifts from the maximum ^ ί to the minimum value (0) along the sin waveform curve. In addition, the induced electromotive force due to the transformer action has the characteristic of shifting from the minimum value (0) to the maximum value along the cos waveform curve.
上記第 2 4図、 第 2 5図にあっては、 直線状のスキューのない整流子片を筒状 に配列した整流子を有する交流整流子機について、 ブラシ 3 0 8を整流子の周り に回動させることにより 9 0度あるいは 0度のブラシ位置の状態によって回転に よる誘導起電力と変圧器作用による誘導起電力との説明をした。 この現象を軸方 向にスキューを有する整流子片を筒状に配列した整流子を有する交流整流子機に 置き換えた場合 第 2.4図、 第 2 5図におけるこのブラシ位置の回動が型卷コィ ルである回転子卷線の電気角の移動であることを勘案すると、 スキューを有する 整流子片を筒状に配列した整流子では、 型卷コイルである'回転子卷線の電気角の 移動はブラシが整流子片上を順に軸方向に移り変わることであり、 この結果ブラ シの型卷コイルへの接続が順に移り変わってゆく。 このことは、 換言すれば第 1 In FIGS. 24 and 25 described above, for an AC commutator machine having a commutator in which straight commutator pieces having no skew are arranged in a cylindrical shape, a brush 308 is arranged around the commutator. The description of the induced electromotive force due to rotation and the induced electromotive force due to the action of the transformer depending on the state of the brush position at 90 degrees or 0 degrees by rotating the shaft. When this phenomenon is replaced by an AC commutator machine having a commutator in which a commutator piece having a skew in the axial direction is arranged in a cylindrical shape, the rotation of this brush position in Figs. Considering the movement of the electrical angle of the rotor winding, the commutator in which the skewed commutator pieces are arranged in a cylindrical shape, the electrical angle of the rotor coil, which is the type coil, is shifted. Means that the brushes move sequentially in the axial direction on the commutator pieces, and as a result, the connection of the brushes to the coil turns in order. This is, in other words, the first
8図〜第 2 3図に示すスキューを付けた整流子片に対応させると、 軸方向にブラ シ 3 0 8を移動させて順に整流子片 3 7 1を乗り移ることにほかならない。 逆に言えば、 軸方向にスキューを付けた整流子片上でのブラシ 3 0 8の軸方向 移動によって隣接する型卷コイルである回転子卷線 3 0 4へブラシ 3 0 8が次々 と接続し乗り移ってゆくことは、 ブラシ 3 0 8の移動開始と移動終了との軸方向 位置関係を考えるとき、 スキューを付けないまっすぐな整流子片に置き換えた場 合、 ブラシを整流子の周方向に沿って所定の開始位置から終了位置まで回動させ てブラシを回転子卷線に次々と接続し乗り移ることと等価である。 Corresponding to the skewed commutator pieces shown in FIGS. 8 to 23, there is no other way than to move the brushes 308 in the axial direction and to move over the commutator pieces 371 in order. Conversely speaking, the brush 3108 is connected to the rotor winding 304 which is an adjacent type coil by the axial movement of the brush 310 on the commutator piece with skew in the axial direction. The transition is based on the axial direction of the movement start and end of the brush 3 08 When considering the positional relationship, if the brush is replaced with a straight commutator piece without skew, the brush is rotated from the specified start position to the end position along the circumferential direction of the commutator, and the brush is wound on the rotor winding. It is equivalent to connecting and transferring one after another.
ここで、 説明の便宜上、 スキューを付けないまっすぐな整流子片からなる整流 子にて等価的にブラシ 3 0 8を回動させる場合の整流子発電装置について、 ブラ シ 3 0 8の 0度位置と 9 0度位置との具体例を第 2 6図にて説明する。 この第 2 6図では、 界磁卷線 3 0 2の左側と右側の界磁極を N, Sとする。 また、 回転子 鉄心 3 0 5のスロット内には 2層卷きで 4本の回転子卷線 3 0 4のコィノレ辺 3 4 1が備えられ、 このコイル辺 3 4 1から整流子側にはこの整流子片 3 7 1とつな がる卷線端 3 4 2が引き出され、 コイル辺 3 4 1の整流子 3 0 7と反対-側は別の コイル辺 (第 2 6図では隣り合うコイル辺) 4 1のコィノレ接続部 Bとなっている。 そして、 この回転子卷線 3 0 4に対応して 4本の整流子片 3 7 1が配置されてい る。 なお、 この第 2 6図については簡略図示のため整流子 3 0 7と反対側のコィ ル接続 Bのみ表示し整流子側のコィル接続は省略する。  Here, for convenience of explanation, the commutator generator in the case where the brush 308 is equivalently rotated by a commutator composed of straight commutator pieces without skew will be described. A specific example of the position and the 90-degree position will be described with reference to FIG. In FIG. 26, the left and right field poles of the field winding 302 are N and S. In the slot of the rotor core 3 05, there are provided two coiled sides 3 41 of the rotor winding 304 with two layers, and from the coil side 3 41 to the commutator side. The winding end 3 4 2 connected to this commutator piece 3 7 1 is drawn out, and the other side of the coil side 3 4 1 opposite to the commutator 3 07 is another coil side (adjacent in Fig. 26). (Coil side) 4 1 This is the coil connection part B. Four commutator pieces 371 are arranged corresponding to the rotor windings 304. In FIG. 26, only the coil connection B on the side opposite to the commutator 307 is shown for simplicity, and the coil connection on the commutator side is omitted.
この第 2 6図では時計方向 (n方向) に回転駆動力が生じて回転子 3 0 6を回 転させている状態を示す。 第 2 6図 (a ) においては界磁の磁束 (Nから S ) 方 向にあたる磁束軸に対して対応するブラシ 3 0 8のブラシ軸が 9 0度位置すなわ ち直角位置にある状態を示している。 なお、 第 2 4図では a a 'にて磁束軸とブ ラシ軸が 9 0度位置にあるのに対し、 第 2 6図 (a ) では磁束軸とブラシ軸 a a 'とが図面上 0度位置 (同一方向) となっているが、 実際の構造上第 2 6図 (a ) に示すブラシ軸 a a 'の状態は、 第 2 4図のように 9 0度位置と等価である。 これは、 第 2 6図では説明の都合上周方向に 9 0度ずつ離して 4本の回転子卷線 3 0 4のコィノレ辺 3 4 1を設けかつ憐接するコイル辺 3 4 1同士を接続ししかも この各コイル辺 3 4 1と整流子片 3 7 1とを同一位置に対応付けたためであるが、 多数の型卷コイルを有しこの型卷コイルを構成する 2個のコイル辺は他の型卷コ ィルのコィル辺を複数飛び越して配置されしかも型卷コィルの中央に卷線端が位 置する通常知られる卷線構造では第 2 4図の構造となる。 このことは、 第 2 5図 での b b 'の 0度位置と第 2 6図 (b ) でのブラシ軸 b b 'が図面上 9 0度位置に なっている関係についても同様であり、 実際上第 2 6図 (b ) のブラシ軸 b b ' は 0度位置と等価となっている。 このため以下、 第 2 6図の説明については、 第 2 6図 (a ) の状態を 9 0度位置、 第 2 6図 (b ) の状態を 0度位置として説明 する。 FIG. 26 shows a state where a rotational driving force is generated in the clockwise direction (n direction) to rotate the rotor 303. Fig. 26 (a) shows a state where the brush axis of the brush 310 corresponding to the magnetic flux axis in the direction of the magnetic flux (N to S) of the field is at 90 degrees, that is, at a right angle. ing. In FIG. 24, the magnetic flux axis and the brush axis are at the 90-degree position at aa ′, whereas in FIG. 26 (a), the magnetic flux axis and the brush axis aa ′ are at the 0-degree position in the drawing. (Same direction), but the actual structure of the brush axis aa 'shown in Fig. 26 (a) is equivalent to the 90-degree position as shown in Fig. 24. This is because, in FIG. 26, for convenience of explanation, the coil sides 3 41 of the four rotor windings 304 are provided 90 degrees apart in the circumferential direction and the coil sides 3 41 connected to each other are connected. In addition, this is because each coil side 341 and the commutator piece 371 are associated with the same position. FIG. 24 shows a generally known winding structure in which a plurality of coil sides of the winding coil are arranged so that the winding ends are located at the center of the winding coil. This is shown in Figure 25 The same applies to the relationship between the 0-degree position of bb 'in Fig. 26 and the brush axis bb' in Fig. 26 (b) at the 90-degree position in the drawing. Brush axis bb 'is equivalent to 0 degree position. For this reason, in the description of FIG. 26, the state of FIG. 26 (a) will be described as a 90-degree position, and the state of FIG. 26 (b) will be described as a 0-degree position.
第 2 6図では、 磁束の向き、 ブラシ位置、 回転子の回転方向、 およぴ各コイル 辺 3 4 1に発生する回転による誘導起電力の向きが図示される。 すなわち、 第 2 6図 ( a ) でのブラシ位置 a a 'が 9 0度位置では、 N , Sの磁極の直近の左右 に図示の回転子卷線 3 0 4が磁束を切り、 その回転による誘導起電力がブラシ 3 0 8間に現れる。 他方、 第 2 6図 (b ) のブラシ位置 b b 'が 0度位置では、 N, Sの磁極の直近の左右に図示の回転子卷線 3 0 4が磁束を切るのであるが、 ブラ シ 3 0 8と接触する整流子片 3 7 1につながる図示上下の回転子卷線 3 0 4では この回転による誘導起電力が相殺する方向に加わる。 このため、 ブラシ 3 0 8間 には回転による誘導起電力は生じなレ、。  In FIG. 26, the direction of the magnetic flux, the brush position, the rotation direction of the rotor, and the direction of the induced electromotive force due to the rotation generated on each coil side 341 are illustrated. That is, when the brush position aa 'in FIG. 26 (a) is at the 90-degree position, the illustrated rotor windings 304 cut off the magnetic flux on the left and right of the N and S magnetic poles, and the rotation induces the rotation. An electromotive force appears between the brushes 108. On the other hand, when the brush position bb 'in FIG. 26 (b) is at the 0-degree position, the rotor windings 304 shown on the left and right in the vicinity of the N and S magnetic poles cut off the magnetic flux. In the upper and lower rotor windings 304 connected to the commutator piece 371, which is in contact with 08, the induced electromotive force due to this rotation is applied in the canceling direction. For this reason, no induced electromotive force is generated between the brushes 308 due to rotation.
また、 第 2 6図は回転による誘導起電力に着目して図示したのであるが、 界磁 電圧に対して同相の変圧器作用による誘導起電力に着目した場合、 第 2 6図 (a ) での 9 0度位置では磁束変化を妨げる誘導起電力が図示上下の回転子卷線 3 0 4に発生してもブラシ 3 0 8と接触する図示左右の回転子卷線 3 0 4にて相殺さ れてブラシ 3 0 8には変圧器作用による誘導起電力は現れず、 第 2 6図 (b ) で の 0度位置では逆に図示上下の回転子卷線 3 0 4につながるブラシ 3 0 8にて変 圧器作用による誘導起電力が現れることとなる。  FIG. 26 is a diagram focusing on the induced electromotive force due to rotation. When focusing on the induced electromotive force due to the action of a transformer having the same phase with respect to the field voltage, FIG. 26 (a) At the 90-degree position, even if induced electromotive force that hinders the change in magnetic flux is generated in the upper and lower rotor windings 304, it is canceled by the left and right rotor windings 304 that come into contact with the brush 310. As a result, no induced electromotive force appears due to the transformer action on the brush 310, and at the 0-degree position in FIG. 26 (b), the brush connected to the upper and lower rotor windings 304 is reversed. The induced electromotive force due to the transformer action appears at.
こうして、 界磁卷線 3 0 1による主磁束に対して回転子卷線 3 0 4の回転ある いは変圧器作用による誘導起電力にて生ずる電流に基因する磁束の向き、 すなわ ち 0度位置のブラシ位置と 9 0度位置のブラシ位置を、 簡略図示すれば第 2 7図 ( a ) ( b ) のようになる。 第 2 7図 (a ) のように 0度位置では変圧器の 1次 と 2次との関係と等価となり回転子 3 0 6の静止あるいは回転にかかわらず回転 子卷線数にて決まる変圧器作用による誘導起電力のみであり、 第 2 7図 (b ) で は 9 0度位置にて界磁磁束を切ることによる回転子 3 0 6の回転数に比例した大 きさの回転による誘導起電力が生ずる。 このようにして、 ブラシ 3 0 8の回動位 置によつて発生する起電力は、 界磁電圧と同相の値から界磁電流と同相の回転ス ピードに関係する値まで変化することになる。 Thus, the direction of the magnetic flux caused by the current generated by the induced electromotive force due to the rotation of the rotor winding 304 or the transformer action with respect to the main magnetic flux due to the field winding 301, ie, 0 degrees The simplified brush positions and the 90-degree brush positions are as shown in Fig. 27 (a) and (b). As shown in Fig. 27 (a), at the 0-degree position, the relationship between the primary and secondary transformers is equivalent and the transformer is determined by the number of rotor windings regardless of whether the rotor is stationary or rotating. Only the induced electromotive force due to the action Generates an induced electromotive force due to the rotation of a magnitude proportional to the number of rotations of the rotor 310 by cutting the field magnetic flux at the 90-degree position. In this way, the electromotive force generated by the rotation position of the brush 208 changes from a value in phase with the field voltage to a value related to the rotation speed in phase with the field current. .
この結果、 第 1 8図に戻り、 スキューを付けた整流子片からなる整流子を有す る交流整流子発電機の説明に戻すと、 界磁卷線 3 0 1に界磁電流を通電すると界 磁電流と同一周波数の誘導電圧が交流出力端につながるブラシ 3 0 8間に現れ、 しかも第 2 8図 ( a ) ( b ) でのブラシ位置の移動位置状態が回転子卷線 3 0 4 の電気角にして 0度〜 9 0度であると仮定すると、 例えば第 2 8図 (a ) に示す 左端のブラシ位置では、 第 2 4図、 第 2 6図 (a ) 、 第 2 7図 (b ) と等価のブ ラシ軸と磁束軸とが 9 0度位置となって、 界磁電流と同一位相の回転による誘導 起電力のみを生じ、 また、 例えば第 2 8図 (b ) に示す右端のブラシ位置では、 第 2 5図、 第 2 6図 (b ) 、 第 2 7図 (a ) と等価のブラシ軸と磁束軸とが 0度 位置となって、 界磁電圧と同一位相の変圧器作用による誘導起電力のみを生ずる。 また、 第 2 8図 (a ) と (b ) との左端および右端間にあたる 9 0度位置と 0 度位置との間のブラシ位置では、 前述のようにブラシ位置が左端である 9 0度位 置に近づく程変圧器作用による誘導起電力が相殺して回転による誘導起電力が現 れ、 右端である 0度に近づく程回転による誘導起電力が相殺して変圧器作用によ る誘導起電力が現れる。 第 2 6図では、 2極の磁極で 4本の回転子卷線 3 0 4お よび 4本の整流子片 3 7 1を例示したのであるが、 回転子卷線 3 0 4および整流 子片 3 7 1を多数備えた場合、 例えばブラシ 3 0 8位置を 9 0度位置から 0度位 置に徐々に回動させた場合においては、 9 0度位置でのブラシ位置にて回転子 3 0 6の回転数に応じて生じた誘起電圧が次第に少なくなり、 0度位置のブラシ位 置にて回転子 3 0 6の回転数の高低にかかわらず回転子卷線数に応じた変圧器作 用による誘導起電力のみになる。 そしてこのことは、 第 2 8図に示すスキューを 有する整流子 3 0 7に接続される回転子卷線数 4が多数存在する場合にもまった く同様である。 したがって、 9 0度位置から 0度位置へのブラシの移動に際しては、 ブラシ 3 0 8間に生ずる回転による誘導起電力は徐々に相殺されることで磁束を切る有効 な回転子卷線 3 0 4が徐々に少なくなつて、 回転による誘導起電力が徐々に低く なり変圧器作用による誘導起電力に落ち着くことになる。 また、 0度位置から 9 0度位置へのブラシの移動に際しては、 変圧器作用による誘導起電力が徐々に相 殺されて少なくなり、 反面磁束を切る回転子卷線 3 0 4が徐々に多くなって回転 による誘導起電力が増大する。 この場合、 回転による誘導起電力は原動機からの 回転駆動力に相応する回転速度に比例して増大するのであるが、 変圧器作用によ る誘導起電力は回転子卷線数に依存する。 そして、 回転子卷線数が多くなればな るぼど、 変圧器作用による誘導起電力は大きくなり、 かつ回転子が同一速度でも 単位面積あたりの磁束をきる回転子卷線数が多くなり回転による誘導起電力も大 きくなる。 As a result, returning to FIG. 18 and returning to the description of the AC commutator generator having a commutator composed of commutator pieces with skew, when a field current is applied to the field winding 301, An induced voltage having the same frequency as the field current appears between the brushes 30 connected to the AC output terminal, and the moving position of the brush position in FIGS. 28 (a) and (b) is determined by the rotor winding 304. Assuming that the electrical angle is 0 to 90 degrees, for example, at the leftmost brush position shown in FIG. 28 (a), FIGS. 24, 26 (a) and 27 The brush axis and the magnetic flux axis equivalent to (b) are located at 90 degrees, and only induced electromotive force is generated by rotation in the same phase as the field current. For example, as shown in Fig. 28 (b) At the rightmost brush position, the brush axis and the magnetic flux axis equivalent to those in Figs. 25, 26 (b), and 27 (a) are at 0 degrees, and are in phase with the field voltage. Resulting in only induced electromotive force by the voltage divider action. Further, at the brush position between the 90-degree position and the 0-degree position between the left and right ends of FIGS. 28 (a) and (b), the brush position is at the 90-degree position at the left end as described above. As the position approaches, the induced electromotive force due to the action of the transformer cancels out, and the induced electromotive force due to the rotation appears. Appears. In FIG. 26, four rotor windings 304 and four commutator pieces 371 are illustrated with two magnetic poles. The rotor winding 304 and the commutator pieces are illustrated. When a large number of 371 are provided, for example, when the brush 308 position is gradually rotated from the 90-degree position to the 0-degree position, the rotor 30 is positioned at the brush position at the 90-degree position. The induced voltage generated according to the number of rotations of the rotor 6 gradually decreases, and the transformer operates at the brush position at the 0-degree position according to the number of windings of the rotor regardless of the rotation speed of the rotor 36. Only the induced electromotive force. This is exactly the same when there are a large number of rotor windings 4 connected to the commutator 307 having the skew shown in FIG. Therefore, when the brush is moved from the 90-degree position to the 0-degree position, the induced electromotive force due to the rotation generated between the brushes 308 is gradually canceled out, so that the effective rotor winding 304 that cuts off the magnetic flux. As the voltage gradually decreases, the induced electromotive force due to rotation gradually decreases, and the induced electromotive force due to the action of the transformer is settled. In addition, when the brush moves from the 0-degree position to the 90-degree position, the induced electromotive force due to the action of the transformer is gradually offset and reduced, while the rotor winding 304 that cuts off the magnetic flux gradually increases. As a result, the induced electromotive force due to rotation increases. In this case, the induced electromotive force due to the rotation increases in proportion to the rotation speed corresponding to the rotational driving force from the prime mover, but the induced electromotive force due to the transformer action depends on the number of windings of the rotor. The more the number of rotor windings, the greater the induced electromotive force due to the transformer action, and the greater the number of rotor windings that can generate magnetic flux per unit area even at the same speed. The induced electromotive force also increases.
別の見方をすれば、 回転による誘導起電力は回転数に依存するので回転数に応 じて高電圧から低電圧まで広範囲に変化するのに対し、 変圧器作用による誘導起 電力は回転子卷線数に依存するので多数の卷線数では高電圧が誘起される結果 9 0度位置と 0度位置との間で広範囲の起電力変化となり得るが、 少ない卷線数で は低電圧のままにて電圧変化は少ないままである。  From another point of view, the induced electromotive force due to rotation varies widely from high voltage to low voltage according to the rotation speed because it depends on the rotation speed, whereas the induced electromotive force due to the transformer action is Since it depends on the number of turns, a high voltage is induced with a large number of turns, which can cause a wide range of electromotive force changes between the 90-degree position and the 0-degree position, but with a small number of turns, the voltage remains low. At, the voltage change remains small.
第 2 6図を用いて、 スキューを付けないまっすぐな整流子片上をブラシが周方 向に回動する場合を引き続き説明するに、 第 2 6図 (a ) にて、 今、 回転子 3 0 6が回転駆動力により一定回転している状態において、 交流界磁により磁極片の 極性が周期的に変化するのに対応してブラシ 3 0 8間に周期的に変化する起電力 が生じるのであるが、 この場合には回転子 3 0 6の回転数にかかわらず界磁周波 数に相応する起電力がブラシ 3 0 8間に現れることになる。 すなわち、 回転子卷 線 3 0 4の起電力周波数すなわちブラシ 3 0 8間の電圧周波数は、 回転子 3 0 6 の回転数の大小如何にかかわらず界磁周波数で決まり、 回転子卷線 3 0 4が磁束 を切る速さは回転子 3 0 6の回転数に比例するので電圧は回転による誘導起電力 の大きさに関係し、 高スピードでは高電圧が低スピードでは低電圧が生ずること となる。 Referring to Fig. 26, the case where the brush rotates in the circumferential direction on a straight commutator piece without skew will be described. In Fig. 26 (a), the rotor 30 In the state where 6 is rotating at a constant speed due to the rotational driving force, an electromotive force that periodically changes between the brushes 3 08 is generated in accordance with the periodic change in the polarity of the pole piece due to the AC field. However, in this case, an electromotive force corresponding to the field frequency appears between the brushes 308 irrespective of the rotation speed of the rotor 310. That is, the electromotive force frequency of the rotor winding 304, that is, the voltage frequency between the brushes 308, is determined by the field frequency regardless of the rotation speed of the rotor 306. Since the speed at which 4 cuts off the magnetic flux is proportional to the number of rotations of the rotor 310, the voltage is related to the magnitude of the induced electromotive force due to rotation. It becomes.
また、 第 2 6図 (b ) の状態では、 回転子 3 0 6の回転の有無にかかわらず界 磁周波数に相応する変圧器差作用による誘導起電力がブラシ 3 0 8間に現れるこ ととなる。 しかも、 この変圧器作用による誘導起電力は、 回転子 3 0 6の回転数 の高低にかかわらず回転子卷線数に依存する起電力であることは前述のとおりで ある。  In the state shown in Fig. 26 (b), the induced electromotive force due to the transformer differential action corresponding to the field frequency appears between the brushes 308 regardless of the rotation of the rotor 306. Become. Moreover, as described above, the induced electromotive force due to the transformer action depends on the number of windings of the rotor irrespective of the rotation speed of the rotor 303.
このようにして、 第 2 6図 (a ) に示すようにブラシ軸が磁束軸に対して 9 0 度位置の状態ではブラシ 3 0 8間に界磁電流と同相で回転駆動力の回転数に応じ た大きさの起電力が生じ、 第 2 6図 (b ) に示すようにブラシ軸が磁束軸に対し て 0度位置の状態ではブラシ 3 0 8間に界磁電圧と同じ位相で回転駆動力の回転 数にかかわらず回転子卷線数に応じた大きさの起電力が生じ、 また、 第 2 6図 ( a ) に示す 9 0度から第 2 6図 (b ) に示す 0度のブラシ位置になるに従いブラ シ 3 0 8間の起電力は回転数に依存する大きさから回転子卷線数に応じた値に落 ち着くことになる。  In this manner, as shown in FIG. 26 (a), when the brush axis is at 90 ° with respect to the magnetic flux axis, the rotation speed of the rotational driving force is in-phase between the brushes 308 and in phase with the field current. An electromotive force of an appropriate magnitude is generated, and as shown in Fig. 26 (b), when the brush axis is at a position of 0 degree with respect to the magnetic flux axis, the brush is driven to rotate between the brushes 108 in the same phase as the field voltage. An electromotive force of a magnitude corresponding to the number of rotor windings is generated regardless of the number of rotations of the force, and the magnitude of the electromotive force varies from 90 degrees shown in Fig. 26 (a) to 0 degrees shown in Fig. 26 (b). As the brush position becomes closer, the electromotive force between the brushes 308 decreases from a value dependent on the number of rotations to a value corresponding to the number of rotor windings.
したがって、 回転子卷線数が少ない場合でも第 2 6図に示す構造を用いること により、 回転駆動力がなくても変圧器作用による所定の誘導起電力が生じ、 また 回転駆動力が上昇するに従い回転による誘導起電力が上昇する。 この際、 回転駆 動力の上昇に従い界磁電圧に対する同位相が界磁電流に対する同位相に向かって 次第に移って行くことになるが、 回転数が少なくて変圧器作用による誘導起電力 の影響が大きな場合でも位相を界磁電流と同相にしょうとする場合には回転数に 応じてブラシ 3 0 8につながる交流出力端に可変移相器等を備えればよく、 ある いは交流出力端に別途変圧器を設ける場合には、 界磁電流に対して位相が 1 8 0 度ずれるのでこの位相を元に可変移相器にて回転数に応じて位相を可変させれば よい。 この第 2 6図の説明は、 スキューを付けた整流子片からなる整流子を有す る交流整流子発電機の場合であってもまったく同じである。  Therefore, even when the number of rotor windings is small, by using the structure shown in FIG. 26, a predetermined induced electromotive force is generated by the action of the transformer even if there is no rotational driving force, and as the rotational driving force increases, The induced electromotive force due to rotation increases. At this time, the phase with respect to the field voltage gradually shifts toward the same phase with respect to the field current as the rotational driving power rises, but the effect of the induced electromotive force due to the transformer action is large because the rotation speed is small. Even in such a case, if the phase is to be made the same as the field current, a variable phase shifter or the like may be provided at the AC output terminal connected to the brush 308 according to the rotational speed, or the AC output terminal may be separately provided. When a transformer is provided, the phase is shifted by 180 degrees with respect to the field current, so that the phase may be varied according to the rotational speed by a variable phase shifter based on this phase. The description in FIG. 26 is exactly the same even in the case of an AC commutator generator having a commutator composed of commutator pieces with skew.
この結果、 定格電圧を決定し回転駆動力を予測して、 変圧器作用による誘導起 電力の大きさおょぴコイル辺 3 4 1を磁束が切ることによる回転による誘導起電 力の大きさのそれぞれに関係する回転子卷線数を決定し、 定格電流に伴う回転子 卷線 3 0 4の材質や太さによる抵抗値を決定し、 さらには回転による誘導起電力 と変圧器作用による誘導起電力との電圧比率にて位相調整が容易かつ精度良く行 えるように回転子卷線数を調整し、 あるいは移相器を設置すればよい。 As a result, the rated voltage is determined, the rotational driving force is predicted, and the magnitude of the induced electromotive force due to the transformer action is induced. Determine the number of rotor windings related to each magnitude of force, determine the resistance value according to the material and thickness of the rotor windings 304 associated with the rated current, and furthermore, the induced electromotive force and the transformation The number of windings of the rotor may be adjusted or a phase shifter may be installed so that the phase can be easily and accurately adjusted based on the voltage ratio with the induced electromotive force due to the exciter action.
そして、 界磁電流と同一周波数の出力電圧を得ることができ交流整流子機の発 電機につき、 上述の回転子卷線数や抵抗値等を決定しあるいは移相器を設置する ことで、 回転駆動力の回転数とブラシの軸方向位置とのテーブルを作成し、 この テーブルにてコントローラ 3 8 5のブラシ位置あるいは移相器を含めた出力制御 を行うことで、 界磁電流と同一周波数で電圧および位相制御された発電出力を得 ることができる。 すなわち、 回転子 3 0 6の回転数あるいはこの回転数に伴う出 力電圧を検出して第 2 1図に示すコントローラ 3 8 5にてブラシ 3 0 8の軸方向 位置を制御する。  Then, an output voltage having the same frequency as the field current can be obtained, and for the generator of the AC commutator machine, the number of windings of the rotor, the resistance value, and the like are determined, or the phase shifter is installed, so that the rotation speed can be increased. By creating a table of the rotational speed of the driving force and the axial position of the brush, and performing output control including the brush position of the controller 385 or the phase shifter using this table, the same frequency as the field current can be obtained. Voltage and phase-controlled power generation output can be obtained. That is, the rotational speed of the rotor 303 or the output voltage associated with the rotational speed is detected, and the axial position of the brush 308 is controlled by the controller 385 shown in FIG.
また、 同時にコントローラ 3 8 5にて可変移相器も制御することが可能になる。 この場合、 定格電圧としてはブラシ位置にて 7 0〜 8 0度に決めることで、 余裕 のある発電が可能になる。 さらに、 過剰な回転駆動力が入力された場合にはブラ シ位置を 0度あるいは 0度付近 (基準位置という) にすることで過電圧や過電流 を防止することができる。 その上、 系統負荷の急変による電圧変動が生じたとし てもこの変動をコントローラ 3 8 5に入力することで、 負荷の急変に対して迅速 な制御を行うことができブラシ位置をこの基準位置である 0度あるいは 0度付近 にすることで発電機への衝撃を緩和することができる。  At the same time, the controller 385 can also control the variable phase shifter. In this case, by setting the rated voltage to 70 to 80 degrees at the brush position, it is possible to generate power with a margin. Furthermore, when excessive rotational driving force is input, the brush position can be set to 0 ° or near 0 ° (referred to as a reference position) to prevent overvoltage and overcurrent. In addition, even if a voltage change occurs due to a sudden change in the system load, this change can be input to the controller 385 to quickly control the sudden change in the load, and the brush position can be set at this reference position. By setting it to a certain 0 degree or near 0 degree, the impact on the generator can be reduced.
なお、 可変移送器は、 特性上系統負荷の位相にもよるが遅れ気味の負荷に対し ては、 当然進相器を設置すれば良いのであるが、 この発電機が大型で送電線路の ような進相系統につながる場合には遅相器を設置する場合も考えられる。 そして、 これらの進相あるいは遅相の程度はコントローラ 3 8 5による可変移相器への制 御にて調整することができる。  Although the variable transfer unit depends on the phase of the system load due to its characteristics, it is only necessary to install a phase advancer for loads that are likely to be delayed.However, this generator is large and is similar to a transmission line. When connecting to the leading phase system, it may be possible to install a retarder. The degree of the phase advance or the phase delay can be adjusted by controlling the variable phase shifter by the controller 385.
このようにして、 発電機を設置し、 回転駆動力が少しでも存在すれば、 コント ローラ 3 8 5によるブラシ位置制御や移相器の制御によつて同一周波数および同 一位相の発電が可能となり、 系統に連系する場合においてもきわめて都合がよレ、。 しかも、 回転駆動力が過大な場合等ブラシ位置の制御によって発電機の損傷等も 免れる。 In this way, the generator is installed, and if there is any rotational driving force, the same frequency and the same frequency are controlled by the brush position control by the controller 385 and the control of the phase shifter. One-phase power generation is possible, which is extremely convenient even when connected to the grid. In addition, damage to the generator can be avoided by controlling the brush position when the rotational driving force is excessive.
実施の形態 5 . Embodiment 5
これまでの説明は、 第 1 8図に示すように界磁電流を供給する商用交流電源と ブラシ 3 0 8につながる交流出力端とが別系統のいわば他励の場合を説明した。 次に、 分卷の交流整流子発電機の例について述べる。 この分巻の交流整流子機は、 第 2 9図に示すようにスキューを付けた整流子片からなる整流子を有する交流整 流子発電機自体の構成は第 1 8図に示す簡略構成と同様であるが、 第 1 8図にあ つて界磁卷線 3 0 1の商用交流電源の端子とブラシに接続される交流出力端とを 同一とし、 系統に対して界磁卷線 3 0 1と回転子卷線 3 0 4とを並列に接続した 構成であり、 系統連系には特に有用であって、 第 3 0図に示す等価回路を有する。 第 3 0図においては、 界磁卷線 3 0 1と回転子卷線 3 0 4とが商用交流電源に 対して並列接続された分卷発電機の等価回路を示している。 この場合、 この等価 回路では系統電圧に対する界磁卷線 3 0 1のインダクタンスによる界磁電流の遅 れを補償するためにコンデンサ 3 1 9を挿入している。 なおコンデンサ 3 1 9の 容量は界磁卷線 3 0 1のインダクタンスに対して直列共振する値をとることによ つて、 コンデンサの容量を小さくし卷線数を少なくしてもコンデンサ 3 1 9に高 電圧が現れかつコンデンサ 3 1 9により 9 0度の進み電流が現われ、 低い電源電 圧に対しても大きな界磁電流が得られるようにするのが好ましい。  In the description so far, the case where the commercial AC power supply for supplying the field current and the AC output terminal connected to the brush 308 are separate excitations, as shown in FIG. 18, has been described. Next, an example of an AC commutator generator with a split winding will be described. This shunt AC commutator machine has a commutator consisting of skewed commutator pieces as shown in Fig. 29. Similarly, in Fig. 18, the terminal of the commercial AC power supply of the field winding 301 is the same as the AC output terminal connected to the brush, and the field winding 310 is connected to the system. And a rotor winding 304 connected in parallel. This is particularly useful for system interconnection and has an equivalent circuit shown in FIG. 30. FIG. 30 shows an equivalent circuit of a shunt generator in which a field winding 301 and a rotor winding 304 are connected in parallel to a commercial AC power supply. In this case, in this equivalent circuit, a capacitor 319 is inserted to compensate for the delay of the field current due to the inductance of the field winding 310 with respect to the system voltage. Note that the capacitance of the capacitor 319 takes a value that causes a series resonance with the inductance of the field winding 310, so that even if the capacitance of the capacitor is reduced and the number of windings is reduced, the capacitance of the capacitor 319 is reduced. It is preferable that a high voltage appears and a leading current of 90 degrees appears due to the capacitor 319 so that a large field current can be obtained even at a low power supply voltage.
この分巻の交流整流子発電機にあっても、 発電によってブラシ 3 0 8間には、 界磁電流と同一周波数の誘起起電力が生じることは、 第 1 8図に示す発電機と同 様であり、 第 2 4図のブラシ軸と磁束軸とが 9 0度位置にあたるブラシ 3 0 8の 軸方向位置では界磁電流と同一位相の回転による誘導起電力を生じ、 第 2 5図の ブラシ軸と磁束軸とが 0度位置にあたるブラシ 3 0 8の軸方向位置では界磁電圧 に対して同一位相の変圧器作用による誘導起電力を生ずることも実施の形態 4と 同様である。 しかしながら、 この分巻回路では、 発電機端子電圧と界磁回路端子電圧とが同 電位でありかつ発電電流が系統以外にも界磁回路に流れ込むことが異なっている。 この分卷回路の特性を得るため、 第 3 0図中測定点 C l、 C 2、 C 3にて回転子 電流、 系統出力電流および界磁電流を測定し、 測定点 V 1にて系統電圧を測定し た。 この C l、 C 2、 C 3および V 1の符号は第 3 0図にあって測定点を示すも のであるが、 場合によっては電流プロ一ブぉよび電圧計をも示しさらには電流波 形および電圧波形を図示する場合に兼用する。 Even in this shunt AC commutator generator, the generation of an induced electromotive force at the same frequency as the field current is generated between the brushes 308, as in the generator shown in Fig. 18. At the axial position of the brush 310 where the brush axis and the magnetic flux axis of FIG. In the same manner as in the fourth embodiment, an induced electromotive force is generated by the action of a transformer having the same phase with respect to the field voltage at the axial position of the brush 308 where the axis and the magnetic flux axis are at 0 degrees. However, this shunt circuit is different in that the generator terminal voltage and the field circuit terminal voltage are at the same potential, and the generated current flows into the field circuit in addition to the system. In order to obtain the characteristics of this shunt circuit, the rotor current, system output current and field current were measured at measurement points C1, C2 and C3 in Fig. 30 and the system voltage was measured at measurement point V1. Was measured. The signs of C1, C2, C3 and V1 indicate the measuring points in FIG. 30 and, in some cases, also indicate the current probe and the voltmeter, and further indicate the current waveform. And voltage waveforms.
第 3 1図は、 ブラシ位置を基準位置である 0度位置とし発電機の回転子 3 0 6 を回転させないで系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1と系統電流 C 2 とを示している。 第 3 1図では、 界磁卷線 3 0 1に流れる界磁電流によって回転 子卷線 3 0 4には前述の変圧器作用による誘導起電力が発生している。 この第 3 1図から判明するように、 回転子電流 C 1は系統電圧 V Iに対して 9 0度ほど遅 れ (実際上回転子電圧は界磁電流に対して 9 0度遅れ系統電圧に対して 1 8 0度 遅れるが、 界磁回路はコンデンサ 3 1 9を有するので界磁電流は系統電圧とほぼ 同相かあるいはこのコンデンサ 3 1 9の影響にてわずかに進むようにした) しか も系統電圧 V 1とほぼ同相の系統電流 C 2がきわめてわずかに流れる。 この波形 から判明するように発電機の回転子電流 C 1と系統電流は 9 0度の位相差があつ て回転子 3 0 6には無効電力を供給するので電力消費はなくまた系統電流 C 2も きわめて少なく、 系統の電力損失はほとんどない。  Fig. 31 shows the relationship between the rotor current C1 and the system current C2 when the brush position is set to the reference position of 0 degree and the system voltage V1 is applied without rotating the generator rotor 36. Is shown. In FIG. 31, an induced electromotive force is generated in the rotor winding 304 by the above-mentioned transformer action due to the field current flowing through the field winding 301. As can be seen from FIG. 31, the rotor current C1 is delayed by about 90 degrees with respect to the system voltage VI (in fact, the rotor voltage is delayed by 90 degrees with respect to the field current with respect to the system voltage. However, since the field circuit has a capacitor 3 19, the field current is almost in phase with the system voltage or is slightly advanced due to the effect of this capacitor 3 19). Very little system current C2, which is almost in phase with V1, flows. As can be seen from this waveform, there is no power consumption because the rotor current C1 of the generator and the system current have a phase difference of 90 degrees and supply reactive power to the rotor 303. There is very little power loss in the grid.
他方、 従来の交流整流子発電機を想定してブラシ位置を 9 0度位置とし発電機 の回転子 3 0 6を回転させないで系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1 と界磁電流 C 3との関係を第 3 2図に示す。 この第 3 2図では、 ブラシ位置は 9 0度位置であるため第 2 7図 (b ) のような磁気回路としては高磁気抵抗状態に あり磁気エネルギ蓄積のため界磁電流 C 3が増えて回転子電流 C 1の位相が進み 波高値が大きくなる。 そして、 この第 3 2図に示すように、 系統電圧 V Iと回転 子電流 C 1による電力消費が大きくなり、 第 3 3図に示す系統電流 C 2と系統電 圧 V 1との波形からも明らかなように電力を消費するだけの回路となり電力損失 がきわめて大きい。 この点から従来例として考えられる第 3 2図と等価の交流整 流子機における 9 0度位置固定の発電機に比べ、 第 3 1図では、 回転子 3 0 6を 回転させない状態にてブラシ位置を 0度位置にすることによって電力損失がきわ めて少ないことが判明する。 On the other hand, assuming a conventional AC commutator generator, the brush position is set at 90 degrees and the rotor current C 1 and the field when the system voltage V 1 is applied without rotating the generator rotor 36 Fig. 32 shows the relationship with the current C3. In FIG. 32, since the brush position is at the 90-degree position, the magnetic circuit as shown in FIG. 27 (b) is in a high magnetoresistance state, and the field current C3 increases due to the accumulation of magnetic energy. The phase of the rotor current C 1 advances, and the peak value increases. Then, as shown in Fig. 32, the power consumption by the system voltage VI and the rotor current C1 increases, and it is clear from the waveforms of the system current C2 and the system voltage V1 shown in Fig. 33. It becomes a circuit that only consumes power like this Is very large. In this regard, compared to the generator with a fixed 90-degree position in an AC rectifier that is equivalent to that in Fig. 32, which is considered as a conventional example, in Fig. 31, the brush is set in a state where the rotor 303 is not rotated. It turns out that the power loss is extremely small by setting the position to the 0 degree position.
第 3 1図に戻り、 ブラシ位置が 0度位置の状態で、 今度は回転子 3 0 6を最大 回転数まで回転させた場合、 第 3 1図の波形状態には変化がない。 このことは、 ブラシ位置が 0度位置では回転による誘導起電力が作用せず、 回転数にかかわり なく変圧器作用による誘導起電力に基づく特性のままであることを示している。 すなわち、 回転駆動力が過大となり従来における交流整流子発電機では過大電圧 が加わり過大電流が流れるような状態でも、 本実施の形態における発電機にてブ ラシ位置を 0度位置状態とすれば過大電圧や過大電流が生ずる恐れがないことを 意味する。 またこのことは、 ある回転駆動力が入力された状態にてこの駆動力に 応じたブラシ位置の角度調節によっては発電電圧や電流を定格値に抑えることも 可能となる。  Returning to Fig. 31, when the rotor is rotated to the maximum number of revolutions with the brush position at the 0 degree position, the waveform state in Fig. 31 does not change. This indicates that at the brush position of 0 degrees, the induced electromotive force due to rotation does not act, and the characteristics remain based on the induced electromotive force due to the transformer action regardless of the rotation speed. In other words, even if the rotational driving force is excessive and the conventional AC commutator generator is applied with an excessive voltage and an excessive current flows, if the brush position is set to the 0-degree position state in the generator of the present embodiment, it will be excessive. It means that there is no risk of voltage or excessive current. This also makes it possible to suppress the generated voltage or current to the rated value by adjusting the angle of the brush position according to the driving force in a state where a certain rotational driving force is input.
第 3 4図は、 ブラシ位置を 9 0度位置とし発電機の回転子 3 0 6を所定回転さ せて系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1と界磁電流 C 3とを示してレヽ る。 この第 3 4図に示す状態では、 系統電圧 V 1に対して回転子電流 C 1が逆相 の大電流となり発電電流として外部に給電されることを示している。 そして、 ブ ラシ位置が 0度位置にあたる第 3 1図と 9 0度位置にあたる第 3 4図との比較に て判明するように系統電圧 V Iは同一であっても第 3 1図にて回転子電流 C 1と しては系統電圧 V 1より 9 0度遅れの小さな電流値であったものが第 3 4図では 逆相の大電流となる。 このとき界磁電流 C 3もある程度大きな波高値となる力 これは第 3 2図に示したブラシ位置 0度位置での回転がない場合の界磁電流 C 3 からも判明するように磁気抵抗が大きくなって界磁電流が大きくなり、 回転子電 流 C 1である発電電流が界磁回路に流れ込むためである。 結果として、 第 3 5図 に示すように系統電圧 V 1に対して逆相の系統電流 C 2が系統に流れ込み、 発電 がネ亍われる。 そして、 ブラシ位置の軸方向移動と回転駆動力による回転子の回転とによって 第 3 1図の回転子電流 C 1の状態から第 3 4図の回転子電流 C 1の状態に変化し、 ブラシ位置の軸方向移動に伴って変化する変圧器作用による誘導起電力の位相に 基づく位相の変更が生じると共に変圧器作用による誘導起電力と回転による誘導 起電力に基づく波高値の変更が生じる。 この場合、 回転駆動力を複数段階変えつ つ各段階ごとにブラシ位置を 0度位置から 9 0あるいは 1 2 0度付近までにあた る軸方向位置を変化させてみると、 好適な発電出力を得ると共に好適な位相状態 を見出すことができ、 高効率の発電となるような点を割り出すことができる。 し たがつて、 外部からの回転駆動力である回転数に対するブラシの軸方向位置のテ 一ブルを用意することによりしかも発電電圧、 出力、 効率、 系統である負荷の急 変などをパラメータとして用意することにより、 ある回転駆動力に対して最適運 転を行うブラシ軸方向位置を高精度に設定する.ことができる。 そしてこのテープ ルを第 2 1図のコントローラ 3 8 5内に備えてァクチユエータ 3 8 4を制御する ことにより最適出力、 最適効率の発電を行うことが可能となる。 Fig. 34 shows the relationship between the rotor current C1 and the field current C3 when the brush position is set at 90 degrees and the generator rotor 300 is rotated at a predetermined speed to apply the system voltage V1. Show and review. In the state shown in FIG. 34, it is shown that the rotor current C 1 becomes a large current having an opposite phase to the system voltage V 1 and is supplied to the outside as a generated current. Then, as can be seen from a comparison between FIG. 31 where the brush position is at the 0-degree position and FIG. 34 where the brush position is at the 90-degree position, even if the system voltage VI is the same, the rotor in FIG. The current C 1, which was a small current value delayed by 90 degrees from the system voltage V 1, is a large current having a negative phase in FIG. 34. At this time, the force at which the field current C 3 also has a somewhat large peak value.This is due to the fact that the magnetic resistance is low, as can be seen from the field current C 3 when there is no rotation at the brush position 0 ° shown in FIG. This is because the field current increases and the generated current, which is the rotor current C1, flows into the field circuit. As a result, as shown in FIG. 35, a system current C2 having a phase opposite to that of the system voltage V1 flows into the system, and power is generated. The state of the rotor current C 1 in FIG. 31 changes from the state of the rotor current C 1 in FIG. 31 to the state of the rotor current C 1 in FIG. 34 by the axial movement of the brush position and the rotation of the rotor by the rotational driving force. The phase changes based on the phase of the induced electromotive force due to the transformer action, which changes with the axial movement of, and the peak value changes based on the induced electromotive force due to the transformer action and the induced electromotive force due to rotation. In this case, if the brush position is changed from a 0 degree position to an axial position of about 90 or 120 degrees at each step while changing the rotational driving force in a plurality of steps, a suitable power generation output is obtained. As a result, a suitable phase state can be found, and a point that results in high-efficiency power generation can be determined. Therefore, by preparing a table of the axial position of the brush with respect to the number of revolutions, which is the rotational driving force from the outside, the generated voltage, output, efficiency, sudden changes in the system load, etc. are prepared as parameters. By doing so, it is possible to set the brush axial position at which the optimum driving is performed for a certain rotational driving force with high accuracy. By providing this table in the controller 385 shown in FIG. 21 and controlling the actuator 384, it becomes possible to generate electric power with optimum output and optimum efficiency.
なお、 ブラシの軸方向位置と回転駆動力による回転数との相互の関係、 端的に は各ブラシ位置での回転数を変えたときの出力特性あるいは各回転数でのブラシ 位置を変えたときの出力特性は、 変圧器作用による誘導起電力の大きさの調整、 位相調整、 出力電流あるいは界磁電流調整、 により変化し、 具体的には回転子卷 線の抵抗値ゃ卷線数、 あるいは界磁回路に挿入されるコンデンサの容量、 界磁電 流抑制のために界磁回路に挿入される抵抗体の抵抗値によって変わることが推測 されるので、 これらの各要素を好適に組み合わせることにより最適なテーブルを 得ることができる。  The relationship between the axial position of the brush and the number of rotations due to the rotational driving force, in short, the output characteristics when the number of rotations at each brush position is changed or when the brush position at each number of rotations is changed The output characteristics are changed by adjusting the magnitude of the induced electromotive force by the action of the transformer, adjusting the phase, adjusting the output current or the field current, and specifically, the resistance value of the rotor winding ゃ the number of windings, or the field. It is assumed that the resistance varies depending on the capacity of the capacitor inserted in the magnetic circuit and the resistance value of the resistor inserted in the field circuit for suppressing the field current. You can get a table.
このようにして、 発電機を設置し、 系統に接続した状態で、 回転駆動力が少し でも存在すれば、 テーブルによって個々の場合に応じたコントローラ 3 8 5によ るブラシの軸方向位置制御や位相調整をすることによって同一周波数および同一 位相の発電が可能となり、 系統連系においてきわめて都合がよい。 しかも、 回転 駆動力が過大の場合等ブラシの軸方向位置の制御によって発電機の損傷等も免れ る。 In this way, with the generator installed and connected to the grid, if there is any rotational driving force, the table can control the axial position of the brush by the controller 385 depending on the individual case. By adjusting the phase, it is possible to generate power at the same frequency and the same phase, which is very convenient in grid connection. In addition, by controlling the axial position of the brush, such as when the rotational driving force is excessive, damage to the generator can be avoided. You.
なお、 実験上ブラシ位置が 9 0度以上にあたる軸方向位置でも発電が可能であ るので、 テーブルの作成についても 0度から 9 0度にあたる軸方向移動位置の範 囲内のみならず 9 0度にあたる軸方向移動位置を超えてテーブルを作成して回転 数に対するブラシ位置の制御を行うようにしてもよレ、。  In the experiment, it is possible to generate power even in the axial position where the brush position is 90 degrees or more, so the table creation is not only within the range of the axial movement position from 0 degrees to 90 degrees but also 90 degrees. A table may be created beyond the axial movement position to control the brush position with respect to the number of rotations.
第 2 9図以後の説明は、 分巻の発電機について述べたものであるが、 上述の好 適なテーブルを作成するについては第 1 8図に示すいわゆる他励の発電機につい ても同様のことが言える。  Although the explanations after Fig. 29 are for the shunt generator, the same applies to the so-called separately-excited generator shown in Fig. 18 for creating the above-mentioned suitable table. I can say that.
さらに、 この回転数に対するブラシの軸方向位置については、 負荷に基づく電 力消費の大小による電圧降下や系統の容量性あるいは誘導性の特性等系統負荷状 態に基づいてもテーブルを作成することができる。  In addition, a table can be created for the axial position of the brush with respect to the number of rotations, based on system load conditions such as voltage drops due to the magnitude of power consumption based on the load, and the capacitive or inductive characteristics of the system. it can.
ここで、 第 3 0図においては、 界磁卷線による電流遅れを補償するためにコン デンサ 3 1 9を挿入したのであるが、 このコンデンサ 3 1 9の変わりに第 3 6図 に示す回路を構成して系統電圧に対して同位相の界磁電流を流すようにしてもよ レ、。 すなわち、 第 3 6図に示すように、 系統につながる回転子卷線 3 0 4と並列 に変成器 2 1 9 1の一次側を接続し、 変成器 2 1 9 1の二次側は AG C回路 2 1 9 2を介してパワーアンプ 2 1 9 3の一入力に接続し、 パワーアンプ 2 1 9 3の 出力は界磁卷線 3 0 1に接続する構成を有する。 そして、 この界磁卷線 3 0 1は 抵抗器 3 1 9 4を介して接地されるのであるが、 同時に界磁卷線 3 0 1はパワー アンプ 3 1 9 3の他の入力に接続される。 そして、 この他の入力は負帰還入力と なっている。 また、 A G C回路 3 1 9 2の制御入力は、 回転子卷線 3 0 4と直列 に接続した変流器 3 1 9 5の二次側出力である。  Here, in FIG. 30, the capacitor 319 was inserted to compensate for the current delay due to the field winding. Instead of this capacitor 319, the circuit shown in FIG. It may be configured so that a field current having the same phase flows with respect to the system voltage. That is, as shown in Fig. 36, the primary side of the transformer 291 is connected in parallel with the rotor winding 304 connected to the grid, and the secondary side of the transformer 219 It has a configuration in which it is connected to one input of a power amplifier 213 via a circuit 219, and the output of the power amplifier 213 is connected to a field winding 301. The field winding 310 is grounded via the resistor 314, but at the same time, the field winding 301 is connected to the other input of the power amplifier 319. . The other inputs are negative feedback inputs. The control input of the AGC circuit 3192 is a secondary output of the current transformer 3195 connected in series with the rotor winding 304.
この第 3 6図に示す回路において、 変成器 3 1 9 1に現れる系統電圧がパワー アンプ 3 1 9 3の一入力となり負帰還により同相の界磁電流がパワーアンプ 3 1 9 3より流れる。 このため、 界磁卷線 3 0 1のインダクタンスの大小にかかわら ず系統電圧と界磁電流が同相となる。 また回転子卷線 3 0 4の電流を検出して A G C回路 3 1 9 2に入力することで、 回転子電流に応じた変成器 3 1 9 1の出力 電圧の制御が行われ、 ひいては界磁電流量の制御が行われる。 この結果、 この第 3 6図の回路では、 第 3 0図のコンデンサ 3 1 9の代わりに位相制御された界磁 電流が得られることになる。 また、 出力電圧調整のために変成器 3 1 9 1の一次 側に A G C回路 (図示省略) を挿入し低電圧の場合には電圧ゲインを増大して励 磁を大きくするような制御をしてもよい。 In the circuit shown in FIG. 36, the system voltage appearing in the transformer 3191 becomes one input of the power amplifier 3193, and the in-phase field current flows from the power amplifier 3193 by negative feedback. Therefore, the system voltage and the field current have the same phase regardless of the magnitude of the inductance of the field winding 301. Also, by detecting the current of the rotor winding 304 and inputting it to the AGC circuit 3192, the output of the transformer 3191 corresponding to the rotor current is obtained. The voltage is controlled, and thus the amount of the field current is controlled. As a result, in the circuit of FIG. 36, a field current whose phase is controlled is obtained instead of the capacitor 319 of FIG. Also, an AGC circuit (not shown) is inserted on the primary side of the transformer 3191 to adjust the output voltage, and in the case of low voltage, control is performed to increase the voltage gain and increase the excitation. Is also good.
これまでの説明は、 いわば固定子に対してブラシを整流子の軸方向に移動させ る発明を説明してきたのであるが、 本発明は固定子の磁束軸に対するブラシ軸の 回動にあたるブラシとスキューを有する整流子との相対的な軸方向移動であり、 相対的に磁束軸に対してブラシが軸方向移動することを考えると、 第 2 3図のよ うにブラシの軸方向位置を固定として界磁卷線 3 0 2の軸方向位置を移動させる 構成としても同様の効果を得ることができる。  The above description has described the invention in which the brush is moved in the axial direction of the commutator with respect to the stator, but the present invention relates to a brush and a skew that rotate the brush axis with respect to the magnetic flux axis of the stator. Considering that the brush moves in the axial direction relative to the magnetic flux axis relative to the commutator having the brush, the axial position of the brush is fixed as shown in Fig. 23. A similar effect can be obtained by moving the magnetic winding 302 in the axial direction.
実施の形態 6 . Embodiment 6
第 3 7図、 第 3 8図は、 実施の形態 6を示す整流子発電装置の簡略構成図であ る。 この第 3 7図、 第 3 8図においては、 回転子からの交流出力電圧の変動を補 償するために界磁電圧制御を行うようにしたものである。 この実施の形態 6では、 実施の形態 4にて述べたように軸方向にスキューを有する整流子に対するブラシ の軸方向移動を行えばこれまで述べてきたような作用効果が得られるのであるが、 この実施の形態 6では、 さらに交流出力電圧の変動を補償する回路を付加するこ とを主眼とする。  37 and 38 are simplified configuration diagrams of a commutator power generator according to Embodiment 6. FIG. In FIGS. 37 and 38, field voltage control is performed to compensate for fluctuations in the AC output voltage from the rotor. In the sixth embodiment, as described in the fourth embodiment, if the brush is moved in the axial direction with respect to the commutator having the skew in the axial direction, the operation and effect as described above can be obtained. The main feature of the sixth embodiment is to add a circuit for compensating the fluctuation of the AC output voltage.
第 3 7図において、 第 1 8図と同一部分には同符号を付す。 すなわち、 3 0 1 は界磁卷線、 3 0 2は固定子鉄心、 3 0 3は固定子、 3 0 4は回転子卷線、 3 0 5は回転子鉄心、 3 0 6は回転子、 3 0 7は軸方向にスキューを有する整流子、 3 0 8はブラシである。 この第 3 7図に示す構成では、 ブラシ 3 0 8からの交流 出力端にはプリッジ整流回路 3 0 9が備えられ、 このプリッジ整流回路 3 0 9の 整流出力電圧は比較器 3 1 0の一入力となっており、 比較器 3 1 0の他の入力は 直流の基準電圧が入力されている。  37, the same parts as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals. That is, 301 is a field winding, 300 is a stator core, 300 is a stator, 304 is a rotor winding, 300 is a rotor core, 300 is a rotor, Reference numeral 307 denotes a commutator having skew in the axial direction, and reference numeral 308 denotes a brush. In the configuration shown in FIG. 37, a bridge rectifier circuit 309 is provided at the AC output terminal from the brush 308, and the rectified output voltage of the bridge rectifier circuit 309 is equal to that of the comparator 310. The other input of the comparator 310 receives a DC reference voltage.
比較器 3 1 0による比較の結果は、 励磁 (界磁) 交流電源 1 1に入力され、 励 磁 (界磁) 電圧の調整が行われる。 すなわち、 励磁交流電源 3 1 1による電圧調 整では、 交流出力電圧が基準電圧よりも低い場合には励磁 (界磁) 電流を大きく して交流出力電圧を上げ、 逆に高い場合には励磁電流を小さくして交流出力電圧 を下げるようにする。 この励磁電流調整のために励磁交流電源 3 1 1による励磁 電圧調整を行っている。 このように交流出力電圧を基準電圧と比較して励磁電圧 を制御することで、 一定出力電圧を自動調整することができる。 なお、 第 3 7図 におレ、て 1 2は平滑用のコンデンサである。 この場合、 励磁交流電源 3 1 1から 出力される励磁電圧と同一波形の交流出力電流が得られることは、 実施の形態 4、 5にて説明したとおりである。 The result of the comparison by the comparator 310 is input to the excitation (field) AC power supply 11 and The magnetic (field) voltage is adjusted. That is, in the voltage regulation by the excitation AC power supply 311, when the AC output voltage is lower than the reference voltage, the excitation (field) current is increased to increase the AC output voltage, and conversely, when the AC output voltage is higher than the reference voltage, the excitation current is increased. To reduce the AC output voltage. To adjust the excitation current, the excitation voltage is adjusted by the excitation AC power supply 311. By controlling the excitation voltage by comparing the AC output voltage with the reference voltage in this manner, the constant output voltage can be automatically adjusted. In FIG. 37, reference numeral 12 denotes a smoothing capacitor. In this case, as described in the fourth and fifth embodiments, an AC output current having the same waveform as the excitation voltage output from excitation AC power supply 311 is obtained.
第 3 8図は、 第 3 7図の変形例である。 第 3 7図ではブリッジ整流回路 3 0 9 による整流電圧を直流の基準電圧と比較したのであるが、 この第 3 8図では、 交 流出力電圧そのものを基準交流電圧と比較したものである。 ここでは、 比較器 3 1 0の一入力として実線にて示すように交流出力電圧をそのまま入力してもよい 力 点線で示すように C T 3 1 3による検出値を入力してもよい。 この場合、 C T 3 1 3は交流電流による電圧変動分を検出するもので、 交流電流が大きければ それに比例して電流による変動分だけ交流出力電圧が低下するので、 その分を補 償し嵩上げするために励磁電圧を高くし交流出力電圧を嵩上げするようにしてい る。 なお、 比較器 3 1 0による比較出力は交流電力増幅器または PWMインバー タ等 3 1 4を介して励磁電圧出力を得ることにより界磁電流制御を行っている。 この実施の形態 6では、 界磁へのフィ一ドバックによる出力電圧調整を行つて いるので、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置 が簡単かつ安価になる。 また、 系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されに くく一定の出力が得られる。 なお、 第 3 8図に示す発電装置を定電流源とした場 合、 C T 3 1 3による検出電流と基準電流 (図示省略) とを比較器 3 1 0にて比 較し、 検出電流の増大にて励磁電圧を下げ出力を下げることで、 定電流源とする ことができ、 例えば溶接電源として有用となる。  FIG. 38 is a modified example of FIG. In FIG. 37, the rectified voltage by the bridge rectifier circuit 309 is compared with a DC reference voltage. In FIG. 38, the AC output voltage itself is compared with a reference AC voltage. Here, an AC output voltage may be directly input as shown by a solid line as one input of the comparator 310. A detected value by the CT 313 may be input as shown by a dotted line. In this case, the CT 3 13 detects the voltage fluctuation due to the AC current.If the AC current is large, the AC output voltage decreases in proportion to the fluctuation due to the current. For this purpose, the excitation voltage is increased and the AC output voltage is raised. The comparison output from the comparator 310 obtains an excitation voltage output via an AC power amplifier or a PWM inverter 314 to control the field current. In the sixth embodiment, since the output voltage is adjusted by feedback to the field, the device is simple and inexpensive without having to finely control the rotational driving force and the like even if there is a load change. In addition, when the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force. When the generator shown in Fig. 38 is used as a constant current source, the detected current of CT 313 and the reference current (not shown) are compared by comparator 310 to increase the detected current. By lowering the excitation voltage and lowering the output at, a constant current source can be used, which is useful, for example, as a welding power source.
これまでの実施の形態 4, 5 , 6の説明から明らかなように、 本発明において は実施の形態 4においていわゆる他励の交流整流子発電機を説明し交流出力端に 界磁電流と同一の周波数で同一位相の出力電圧を生じ、 実施の形態 5にて分卷の 交流整流子発電機を説明し交流出力端に界磁電流と同一の周波数で同一位相の出 力電圧を生じ、 そして実施の形態 6にて出力電圧調整が可能で交流出力端に界磁 電流と同一の周波数で同一位相の出力電圧を生ずる例を示している。 このことは 発電装置から系統を見るとき連系がきわめて容易となることを意味する。 この結 果、 この実施の形態 4 , 5 , 6の発電装置は、 簡単な構成にて系統とマッチング が取れる U P S (無停電電源装置) としてきわめて優れている。 こうして本発電 装置は、 U P Sの一種として系統と同一周波数、 同一位相、 同一電圧となるもの である。 As is clear from the description of Embodiments 4, 5, and 6, the present invention In the fourth embodiment, a so-called separately excited AC commutator generator is described, and an output voltage having the same frequency and the same phase as the field current is generated at the AC output terminal. The generator will be explained, and an output voltage of the same phase as the field current will be generated at the AC output terminal at the same frequency. Shows an example in which output voltages of the same phase are generated. This means that it is extremely easy to connect to the system when viewing the system from the generator. As a result, the power generators of Embodiments 4, 5, and 6 are extremely excellent as UPS (uninterruptible power supply) that can be matched with the system with a simple configuration. In this way, this power plant has the same frequency, phase, and voltage as the UPS as a kind of UPS.
第 2 2図, 第 2 3図の説明は、 実施の形態 5 , 6にも適用でき、 ブラシを軸方 向移動し回転子を軸方向に固定する場合、 ブラシを固定し回転子を軸方向移動す る場合について述べたが、 実施の形態 4 , 5 , 6についてブラシおよび回転子を 相互に軸方向移動できるように構成してもよく、 端的にはブラシおよび回転子を 同時に軸方向移動することも可能である。 この場合、 ブラシを移動するコント口 ーラのテーブル、 あるいは回転子を移動するコントローラのテーブルは相互の軸 方向移動に対応した相対的なテーブルをも設ける必要がある。  22 and 23 can be applied to Embodiments 5 and 6. When the brush is moved in the axial direction and the rotor is fixed in the axial direction, the brush is fixed and the rotor is moved in the axial direction. Although the case where the brush and the rotor are moved has been described, the brushes and the rotor may be configured to be able to move in the axial direction with respect to each other in the fourth, fifth, and sixth embodiments. It is also possible. In this case, the table of the controller that moves the brush or the table of the controller that moves the rotor must also have a relative table corresponding to the mutual axial movement.
実施の形態 4 (実施の形態 5 , 6も同様であるが) においては、 ブラシ 3 0 8 あるいは回転子 3 0 6の軸方向移動制御には、 テーブルを有するコントローラ 3 8 5によるァクチユエータ 3 8 4の駆動によって行うことを述べてきた。 しかし、 この第 3 9図ではブラシの相対的な軸方向位置を制御する機構を示す。 第 3 9図 ( a ) では流体圧によってブラシを動かす機構を示している。 すなわち、 例えば 風車 3 9 0には回転を伝達し軸方向に移動可能なスプライン継手 3 1 0 0が連結 され、 スプライン継手 3 1 0 0の受けには風受け板 3 1 0 1が固定されている。 この風受け板 3 1 0 1には、 リンク 3 1 0 2が連結され、 リンク 3 1 0 2はブラ シ 3 0 8を支持するブラシホルダに連結される。 また、 スプライン継手 3 1 0 0 の受けにはまるスプライン軸は整流子 3 0 7を有する回転子 3 0 6の軸と一体に 構成される。 ここで、 風車 3 9 0の回転はスプライン継手 3 1 0 0を介して回転 子 3 0 6および整流子 3 0 7を回転させる。 また, 風車 3 9 0への風圧を受ける 風受け板 3 1 0 1は、 リンク 3 1 0 2に取り付けたばね 3 1 0 3、 3 1 0 4に抗 してリンク 3 1 0 2を軸方向に移動させ、 ブラシ 3 0 8を軸方向に移動させる。 こうして、 風が強くなれはなる程、 回転子 3 0 6が高速に回転し、 かつ風受け板 3 1 0 1、 リンク 3 1 0 2、 ブラシ 3 0 8が軸方向に移動する。 したがって、 ば ね 3 1 0 3、 3 1 0 4により無風のとき基準位置 (第 3 9図 ( a ) では左端位置 ) にあるブラシ 3 0 8は風圧の増大と共に右に移動する。 このとき、 整流子 3 0 7は、 スキューを有するのであるが、 スキューの形状としては、 整流子 3 0 7の 軸方向一端より他端に向かって整流子 3 0 7の周方向時計回りに捻りついで周方 向反時計回りに捻る形状、 例えば正面から見て山形の形状に作られる。 風圧によ つて 0度のブラシ位置から 9 0度のブラシ位置に至った場合、 それ以上の風圧で は再び 0度のブラシ位置に至らしめて強風の弊害を解除したものである。 In the fourth embodiment (the same applies to the fifth and sixth embodiments), the axial movement of the brush 308 or the rotor 306 is controlled by a controller 385 having a table. Has been described. However, FIG. 39 shows a mechanism for controlling the relative axial position of the brush. Fig. 39 (a) shows the mechanism for moving the brush by fluid pressure. That is, for example, a spline joint 3100 that can transmit rotation and can move in the axial direction is connected to the windmill 3900, and a wind receiving plate 3101 is fixed to a spline joint 3100 receiver. I have. A link 3102 is connected to the wind receiving plate 3101, and the link 3102 is connected to a brush holder supporting the brush 3108. Also, the spline shaft that fits in the spline joint 3100 receiving shaft is integrated with the shaft of the rotor 300 that has the commutator 300. Be composed. Here, the rotation of the windmill 390 rotates the rotor 306 and the commutator 307 via the spline joint 310. In addition, the wind receiving plate 3101 receiving the wind pressure to the windmill 390 moves the link 3102 in the axial direction against the springs 3103, 3104 attached to the link 3102. Move the brush 308 in the axial direction. Thus, as the wind becomes stronger, the rotor 310 rotates at a higher speed, and the wind receiving plate 3101, the link 3102, and the brush 308 move in the axial direction. Therefore, when there is no wind due to the springs 310 and 310, the brush 308 at the reference position (the left end position in FIG. 39 (a)) moves to the right as the wind pressure increases. At this time, the commutator 307 has a skew. The shape of the skew is such that the commutator 307 is turned clockwise in the circumferential direction of the commutator 307 from one axial end to the other end. Then, it is formed into a shape that twists counterclockwise in the circumferential direction, for example, a mountain shape when viewed from the front. When the wind pressure reaches the 90-degree brush position from the 0-degree brush position, at a higher wind pressure, the brush position returns to the 0-degree brush position to eliminate the adverse effects of the strong wind.
第 3 9図 (b ) は、 回転子 3 0 6を風圧によって移動させる構造を示している。 すなわち、 ばね 3 1 0 5によって整流子 3 0 7に対してブラシ 3 0 8が基準位置 になるように回転子 3 0 6の位置決めがなされ、 風圧に比例して風車および回転 子 3 0 6がばね 3 1 0 5に抗して図中右方向に移動する構造となっている。 この 場合、 風圧を得やすいように風車 3 9 0のシャフトに第 3 9図 (a ) に示す風受 け板を取り付けてもよい。 このような第 3 9図に示す構造および整流子のスキュ 一の形状によって、 無風では整流子 3 0 7に対するブラシ位置を基準位置とし、 風圧を受けると 9 0度のブラシ位置方向にブラシ 3 0 8あるいは回転子 3 0 6が 移動し、 さらに強風になると 0度のブラシ位置に進む構成をとることができる。 実施の形態 7 .  FIG. 39 (b) shows a structure in which the rotor 303 is moved by wind pressure. That is, the rotor 310 is positioned by the spring 310 so that the brush 330 is located at the reference position with respect to the commutator 300, and the windmill and the rotor 303 are proportional to the wind pressure. The structure moves rightward in the figure against the spring 3105. In this case, a wind receiving plate shown in FIG. 39 (a) may be attached to the shaft of the wind turbine 390 so that the wind pressure can be easily obtained. With the structure shown in Fig. 39 and the shape of the skewing of the commutator, the brush position with respect to the commutator 307 is set as a reference position in the absence of wind, and the brush 30 It is possible to adopt a configuration in which 8 or the rotor 3 06 moves, and when the wind becomes even stronger, the brush moves to the 0 degree brush position. Embodiment 7
実施の形態 7の整流子発電装置は、 整流子の軸方向に整流子片を並べて筒状に 配置し、 かつ、 該整流子の周方向に 2つのブラシを対向させて回動可能に配置し た構成であり、 この整流子の周方向にブラシを回動させて回転による誘導起電力 および変圧器作用による誘導起電力を得るものである。 以下、 実施の形態 7の整 流子発電装置について、 (1 ) 実施の形態 7の整流子発電装置の構成、 ( 2 ) ブ ラシの回動動作と誘導起電力との関係、 ( 3 ) 特定の回転子鉄心および整流子を 用いた具体例、 (4 ) 実施の形態 7の効果、 の順に、 添付の図面を参照して詳細 に説明する。 The commutator power generator according to Embodiment 7 has a configuration in which commutator pieces are arranged in the axial direction of the commutator and arranged in a cylindrical shape, and two brushes are arranged so as to face each other in the circumferential direction of the commutator so as to be rotatable. By rotating the brush in the circumferential direction of the commutator, an induced electromotive force due to rotation and an induced electromotive force due to the action of a transformer are obtained. The following is a description of Embodiment 7 Regarding the flow generator, (1) the configuration of the commutator generator of the seventh embodiment, (2) the relationship between the brush rotation and the induced electromotive force, and (3) the specific rotor core and the commutator The specific examples used, and (4) the effects of the seventh embodiment will be described in detail in the order given, with reference to the accompanying drawings.
第 4 0図は、 実施の形態 7にかかる整流子発電装置の簡略構成図を示している。 実施の形態 7の整流子発電装置は、 界磁卷線 4 0 1が巻かれた界磁卷線 4 0 2を 有する固定子 4 0 3と、 回転子卷線 4 0 4が卷かれた回転子鉄心 4 0 5を有する 回転子 4 0 6と、 回転子 4 0 6の回転子卷線 4 0 4と結線された整流子片 4 7 1 を有し、 回転子 4 0 6と一体に配設された整流子 4 0 7と、 整流子 4 0 7の周方 向に回動可能に配設された一対のブラシ 4 0 8と、 界磁卷線 4 0 1に励磁電流を 供給するための商用交流電源 (図示省略:本発明の第 1の交流電源) や U P S等 交流電源 (本発明の第 2の交流電源) 1 2と、 商用交流電源 (図示省略) または U P S等交流電源 4 1 2からの励磁電流を選択的に界磁卷線 4 0 1に供給するた めの切換スィッチ (本発明の第 1スィッチ) 1 0と、 切換スィッチ 4 1 0と連動 して切り換わる連動スィッチ (本発明の第 2スィッチ) 1 1と、 界磁卷線 4 0 1 と切換スィツチ 4 1 0の間に配置された移相素子としてのコンデンサ 1 3と、 連 動スィツチ 4 1 1とブラシ 4 0 8との間に配置され、 ブラシ 4 0 8の回転位置が 後述する 0度となった場合に開くスィツチ 4 1 4と、 力 ら構成されている。  FIG. 40 is a simplified configuration diagram of a commutator power generator according to the seventh embodiment. The commutator generator according to the seventh embodiment includes a stator 400 having a field winding 402 wound with a field winding 401, and a rotation having the rotor winding 104 wound. A rotor 400 having an iron core 400 and a commutator piece 471, which is connected to a rotor winding 410 of the rotor 400, are arranged integrally with the rotor 400. For supplying an exciting current to the provided commutator 407, a pair of brushes 408 arranged rotatably in the circumferential direction of the commutator 407, and the field winding 401. AC power supply (not shown: the first AC power supply of the present invention) and UPS etc. AC power supply (the second AC power supply of the present invention) 1 2 and commercial AC power supply (not shown) or AC power supply such as UPS 4 1 Switching switch (first switch of the present invention) 10 for selectively supplying the exciting current from 2 to the field winding 401, and an interlocking switch that switches in conjunction with the switching switch 410 ( The second switch of the present invention 11), a capacitor 13 as a phase shift element disposed between the field winding 410 and the switching switch 410, and disposed between the interlocking switch 41 1 and the brush 408. And a switch 414 that opens when the rotational position of the brush 408 becomes 0 degrees, which will be described later, and a force.
なお、 実施の形態 7の整流子発電装置は、 全体としては、 所謂、 交流整流子機 の構造と略同様であるが、 回転子 4 0 6 (ひいては整流子 4 0 7 ) が停止中であ ろうと回転中であろうと、 一対のブラシ 4 0 8が相互の位置関係を保ったままで 整流子 4 0 7の周方向 (以下、 単に周方向と記載することがある) に回動できる ように構成されている点に特長がある。  The commutator power generator of the seventh embodiment is generally similar in structure to a so-called AC commutator machine, but the rotor 406 (and thus the commutator 407) is stopped. It is configured such that the pair of brushes 408 can rotate in the circumferential direction of the commutator 407 (hereinafter, may be simply referred to as circumferential direction) while maintaining the mutual positional relationship, regardless of whether it is rotating or not. The feature is that it is done.
また、 コンデンサ 1 3は、 商用交流電源または U P S等交流電源 4 1 2の電源 電圧に対して 9 0度遅れる場合の界磁磁束をこの電源電圧と同相にする役割を果 たし、 換言すれば、 整流子発電装置の出力電圧位相を商用交流電源または U P S 等交流電源 4 1 2の電圧位相と同じにする役割を果たしている。 また、 回転子 4 0 6は風車やエンジン等の原動機に連結されており、 原動機に 連結された回転子 4 0 6の回転子卷線 4 0 4は整流子 4 0 7を介してブラシ 4 0 8に接続されており、 この一対のブラシ 4 0 8間は交流出力端となっている。 し たがって、 界磁磁束および原動機の回転駆動力によつて回転子卷線 4 0 4に生じ た起電力が出力電圧となって現れる。 Also, the capacitor 13 serves to make the field magnetic flux in phase with the power supply voltage of the AC power supply 4 12 such as a commercial AC power supply or an UPS when the power supply voltage is delayed by 90 degrees, in other words, It plays the role of making the output voltage phase of the commutator generator the same as the voltage phase of the AC power supply such as a commercial AC power supply or UPS. Further, the rotor 406 is connected to a prime mover such as a windmill or an engine, and the rotor winding 404 of the rotor 406 connected to the prime mover is a brush 410 via a commutator 407. 8 and an AC output terminal is provided between the pair of brushes 408. Therefore, the electromotive force generated in the rotor winding 404 by the field magnetic flux and the rotational driving force of the motor appears as an output voltage.
また、 ブラシ 4 0 8は、 U P Sである常時出力端子 (図示省略) に接続される と共に、 スィツチ 4 1 4および連動スィツチ 4 1 1の切り換えによって商用交流 電源にも接続される。 この場合、 切換スィツチ 4 1 0と連動スィツチ 4 1 1とは 連動して切り替わり、 切換スィッチ 4 1 0が商用交流電源に接続された状態では、 連動スィッチ 4 1 1がオンしてブラシ 4 0 8が商用交流電源に接続される。 これ により界磁卷線 4 0 1と回転子卷線 4 0 4とは分卷を形成する。 なお、 切換スィ ツチ 4 1 0が U P S等交流電源 4 1 2に接続された場合には、 連動スィッチ 4 1 1はオフとなる。  The brush 408 is connected to a regular output terminal (not shown), which is a UPS, and is also connected to a commercial AC power supply by switching between the switch 414 and the interlocking switch 411. In this case, the switching switch 410 and the interlocking switch 4 11 1 are switched in an interlocked manner, and when the switching switch 4 10 is connected to the commercial AC power supply, the interlocking switch 4 11 is turned on and the brush 4 0 8 is turned on. Is connected to a commercial AC power supply. As a result, the field winding 401 and the rotor winding 410 form a split winding. When the switching switch 410 is connected to an AC power supply 41 such as a UPS, the interlocking switch 411 is turned off.
スィツチ 4 1 4が閉じた状態で、 切換スィツチ 4 1 0が商用交流電源側に接続 され、 連動スィッチ 4 1 1がオンしているとき、 交流整流子機の特性上、 回転子 卷線 4 0 4には界磁卷線 4 0 1に生じる商用交流電源による磁束変化によって変 圧器作用による起電力が発生すると共に、 原動機の回転駆動力に基づく回転子 4 0 6の回転に応じた回転による起電力が発生する。 したがって、 交流出力端であ るブラシ 4 0 8間には、 これらの起電力が現れる。 この場合、 ブラシ 4 0 8間の 交流出力周波数は、 界磁卷線 4 0 1の界磁磁束の変化に起因しており、 商用交流 電源と同一の周波数が現れる。 このとき、 コンデンサ 4 1 3によって界磁電流を 進めて商用交流電源電圧と同相にしているので、 ブラシ 4 0 8間に現れる出力電 圧位相は商用交流電源電圧の位相と同相となる。 換言すれば、 商用交流電源およ び常時出力端子には、 ブラシ 4 0 8間に生ずる商用交流電源に同期した出力電圧 が加わることになる。  When the switch 4 14 is closed and the switching switch 4 10 is connected to the commercial AC power supply and the interlocking switch 4 11 is on, the rotor winding 4 0 4 generates an electromotive force due to the transformer action due to a magnetic flux change caused by the commercial AC power generated in the field winding 401, and generates an electromotive force due to the rotation of the rotor 406 based on the rotational driving force of the motor. Electric power is generated. Therefore, these electromotive forces appear between the brushes 408, which are AC output terminals. In this case, the AC output frequency between the brushes 408 is caused by a change in the field magnetic flux of the field winding 410, and the same frequency as that of the commercial AC power supply appears. At this time, since the field current is advanced by the capacitor 4 13 to be in phase with the commercial AC power supply voltage, the output voltage phase appearing between the brushes 408 is in phase with the commercial AC power supply voltage. In other words, an output voltage synchronized with the commercial AC power generated between the brushes 408 is applied to the commercial AC power supply and the constant output terminal.
一方、 切換スィッチ 4 1 0力 U P S等交流電源 4 1 2側に接続されている場 合、 連動スィッチ 4 1 1はオフしてブラシ 4 0 8と商用交流電源とを切り離す。 この状態では、 U P S等交流電源 4 1 2にて界磁卷線 4 0 1に界磁磁束が作られ、 この界磁磁束の変化および回転駆動力による回転子 4 0 6の回転によってブラシ 4 0 8間に誘導起電力が現れる。 この場合も、 ブラシ間 8には U P S等交流電源 4 1 2と同じ出力周波数が現れ、 コンデンサ 4 1 3によってブラシ 4 0 8間に現 れる出力電圧位相は U P S等交流電源 4 1 2の電圧位相と同相になる。 ここでは、 連動スィッチ 4 1 1がオフしているので、 常時出力端子のみに対してブラシ 4 0 8間に生ずる U P S等交流電源 4 1 2に同期した出力電圧が加わることになる。 次に、 ブラシ 4 0 8を整流子 4 0 7に接触させた状態で整流子 4 0 7の周方向 に回動させる回動動作とブラシの位置によって取り出せる誘導起電力との関係に ついて説明する。 On the other hand, when the switch 411 is connected to the AC power supply 412, such as a UPS, the interlocking switch 411 is turned off to disconnect the brush 408 from the commercial AC power supply. In this state, a field magnetic flux is generated in the field winding 401 by the AC power supply 41 such as a UPS, and the brush 40 is generated by the change of the field magnetic flux and the rotation of the rotor 406 by the rotational driving force. An induced electromotive force appears between eight. Also in this case, the same output frequency as that of the AC power supply 4 1 2 such as UPS appears between the brushes 8, and the output voltage phase appearing between the brushes 4 8 by the capacitor 4 13 is the voltage phase of the AC power supply 4 1 2 such as UPS. Will be in phase. Here, since the interlocking switch 4 11 is off, an output voltage synchronized with the AC power supply 4 12 such as a UPS generated between the brushes 4 and 8 is applied to only the output terminal at all times. Next, the relationship between the rotation of the commutator 407 in the circumferential direction while the brush 408 is in contact with the commutator 407 and the induced electromotive force that can be extracted depending on the position of the brush will be described. .
第 4 1図は、 軸方向に沿って並べられた整流子片 4 7 1を筒状に配置した整流 子 4 0 7と、 該整流子 4 0 7に接触しつつ整流子 4 0 7の周方向に沿い回動して いるブラシ 4 0 8の状態を示している。 なお、 第 4 1図 (a ) はブラシ軸 9 0度 位置の状態を示し、 第 4 1図 (b ) はブラシ軸 0度位置の状態を示している。 第 4 2図は、 第 4 1図に示したブラシ軸の位置の違いに対応してブラシ 4 0 8 から取り出される誘導起電力の違いを示している。 ここでは、 界磁卷線 4 0 1が 卷かれた界磁卷線 4 0 2には界磁磁束 F が通り、 回転子 4 0 6が n方向に回転 している場合を示している。 また、 第 4 2図 (a ) では界磁電流と同相の回転に よる誘導起電力の発生状態を例示し、 第 4 2図 (b ) では界磁電圧と同相の変圧 器作用による誘導起電力の発生状態を例示している。  FIG. 41 shows a commutator 407 in which the commutator pieces 471 arranged in the axial direction are arranged in a cylindrical shape, and the circumference of the commutator 407 while being in contact with the commutator 407. The state of the brush 408 rotating along the direction is shown. FIG. 41 (a) shows the state at the 90 ° brush shaft position, and FIG. 41 (b) shows the state at the 0 ° brush shaft position. FIG. 42 shows the difference in the induced electromotive force extracted from the brush 408 corresponding to the difference in the position of the brush shaft shown in FIG. Here, a case is shown where the field magnetic flux F passes through the field winding 402 on which the field winding 401 is wound, and the rotor 400 rotates in the n direction. Fig. 42 (a) illustrates the generation of induced electromotive force due to rotation in phase with the field current. Fig. 42 (b) shows the induced electromotive force due to the action of a transformer in phase with the field voltage. FIG.
まず、 第 4 1図 (a ) および第 4 2図 ) を参照して、 ブラシ軸 9 0度位置 の状態で、 ブラシ 4 0 8から取り出される誘導起電力について説明する。 図示の 如く、 右方向への界磁磁束 F に対して n方向 (図中の時計方向) の回転によつ て、 回転子 4 0 6の右半分の回転子卷線 4 0 4には図面手前側に向かう誘導起電 力が生じ、 回転子 4 0 6の左半分の回転子卷線 4 0 4には図面裏側に向かう誘導 起電力が生ずる。 したがって、 第 4 2図 (a ) ではブラシ 4 0 8を a a '位置に 置くとき、 ブラシ 4 0 8間には各コイル辺 4 4 1の回転による誘導起電力が重畳 して電圧が発生し、 b b '位置に置くとき各コイル辺 4 4 1の回転による誘導起 電力は相殺してブラシ 4 0 8間には電圧が発生しないことになる。 First, with reference to FIGS. 41 (a) and 42), the induced electromotive force extracted from the brush 408 at the position of the brush shaft at 90 degrees will be described. As shown in the figure, by rotating the magnetic field flux F in the right direction in the n direction (clockwise direction in the figure), the rotor winding 404 in the right half of the rotor 406 is drawn. An induced electromotive force is generated toward the near side, and an induced electromotive force is generated in the left half rotor winding 404 of the rotor 406 toward the back side of the drawing. Therefore, in Fig. 42 (a), when the brush 408 is placed at the aa 'position, the induced electromotive force due to the rotation of each coil side 441 is superimposed between the brushes 408. When the coil is placed at the bb 'position, the induced electromotive force due to the rotation of each coil side 441 cancels out, and no voltage is generated between the brushes 408.
次に、 第 4 1図 ( b ) および第 4 2図 ( b ) を参照して、 ブラシ軸 0度位置の 状態で、 ブラシ 4 0 8から取り出される誘導起電力について説明する。 図示の如 く、 界磁卷線 4 0 1に流れる界磁電流によって生ずる回転子卷線 4 0 4への変圧 器作用による誘導起電力としては、 界磁電圧と同相で、 回転子 4 0 6の下半分の 回転子卷線 4 0 4には図面手前側に向かう誘導起電力が生じ、 回転子 4 0 6の上 半分の回転子卷線 4 0 4には図面裏側に向かう誘導起電力が生ずる。 したがって、 第 4 2図 (b ) ではブラシ 4 0 8を b b,位置に置くとき、 ブラシ 4 0 8間には 各コィノレ辺 4 4 1の変圧器作用による誘導起電力が重畳して電圧が発生し、 a a '位置に置くとき各コイル辺 4 4 1の起電力は相殺してブラシ 4 0 8間には電圧 が発生しないことになる。  Next, with reference to FIGS. 41 (b) and 42 (b), the induced electromotive force extracted from the brush 408 at the position of the brush axis 0 ° will be described. As shown in the figure, the induced electromotive force due to the transformer action on the rotor winding 404 generated by the field current flowing through the field winding 401 is in-phase with the field voltage, and the rotor 406 In the lower half of the rotor winding 404, an induced electromotive force is generated toward the front side of the drawing, and in the upper half of the rotor 406, the induced electromotive force toward the back side of the drawing is generated. Occurs. Therefore, in Fig. 42 (b), when the brush 408 is placed at the position bb, the induced electromotive force due to the transformer action of each coil side 441 overlaps between the brushes 408 to generate a voltage. When placed in the aa 'position, the electromotive force of each coil side 441 cancels out, and no voltage is generated between the brushes 408.
前述したようにブラシ 4 0 8の位置によって回転による誘導起電力および変圧 器作用による誘導起電力それぞれがブラシ 4 0 8間に生じ、 ブラシ軸が主磁束軸 と直角の状態 (第 4 2図 (a ) の a a,位置; 9 0度位置と称する) では回転に よる誘導起電力のみがブラシ 4 0 8間に現れ、 ブラシ軸が主磁束軸と並行の状態 (第 4 2図 (b ) の b b '位置; 0度位置と称する) では変圧器作用による誘導 起電力のみがブラシ 4 0 8間に現れる。  As described above, depending on the position of the brush 408, the induced electromotive force due to rotation and the induced electromotive force due to the transformer action are generated between the brushes 408, and the brush axis is perpendicular to the main magnetic flux axis (Fig. In a), aa, position; a 90 ° position), only the induced electromotive force due to rotation appears between the brushes 408, and the brush axis is parallel to the main magnetic flux axis (Fig. 42 (b)). bb 'position; referred to as 0 degree position), only the induced electromotive force due to the transformer action appears between the brushes 408.
さらに、 ブラシ 4 0 8の 9 0度位置と 0度位置との間のブラシ位置では、 9 0 度に近づくに従って回転による誘導起電力が大きくなると共に誘導起電力が界磁 電流と同位相になり、 逆に 0度に近づくに従い変圧器作用による誘導起電力が大 きくなると共にこの誘導起電力が界磁電圧に対して同位相になる。  Furthermore, at the brush position between the 90-degree position and the 0-degree position of the brush 408, the induced electromotive force due to rotation increases as the position approaches 90 degrees, and the induced electromotive force becomes in phase with the field current. Conversely, as the temperature approaches 0 degrees, the induced electromotive force due to the transformer action increases and the induced electromotive force becomes in phase with the field voltage.
この 9 0度と 0度との間のブラシ位置にあっては、 磁束軸を基準にしてブラシ 軸のなす角度を a としたとき、 回転による誘導起電力の大きさは等価的に F s i n aの関数となり、 変圧器作用による誘導起電力の大きさは等価的に F c o s aの関数となると考えられる。 したがって、 例えば、 ブラシ位置が 9 0度から 0 度 (aが pノ 2から 0 ) に移行するときには、 回転による誘導起電力は s i n波 形カーブに沿って最大値から最小値 (0 ) に移行し、 変圧器作用による誘導起電 力は c o s波形力ーブに沿って最小値 ( 0 ) 力 ら最大値に移行するような特性と なる。 At the brush position between 90 ° and 0 °, when the angle formed by the brush axis with respect to the magnetic flux axis is a, the magnitude of the induced electromotive force due to rotation is equivalent to F sina It is considered that the magnitude of the induced electromotive force by the transformer action is equivalently a function of F cosa. Therefore, for example, when the brush position shifts from 90 degrees to 0 degrees (a is 0 from 2), the induced electromotive force due to rotation is sin wave The characteristic is such that the transition from the maximum value to the minimum value (0) follows the shape curve, and the induced electromotive force due to the transformer action transitions from the minimum value (0) to the maximum value along the cos waveform force curve. Become.
次に、 第 4 3図を参照して、 2層卷きで 4本の回転子卷線 4 0 4のコィノレ辺 4 4 1を備えた回転子鉄心 4 0 5と、 回転子卷線 4 0 4に対応して 4本の整流子片 4 7 1が配置されている整流子 4 0 7とを用いた場合を具体例として、 ブラシ 4 0 8の 0度位置と 9 0度位置について説明する。  Next, referring to FIG. 43, a rotor core 4 05 having two laminar windings and four rotor windings 4 0 4 having a coin side 4 4 1, and a rotor winding 4 0 The 0-degree position and the 90-degree position of the brush 4 08 will be described as a specific example using a commutator 4 0 7 in which four commutator pieces 4 7 1 corresponding to 4 are arranged. .
第 4 3図では、 界磁卷線 4 0 2の左側と右側の界磁極を N, Sとする。 また、 回転子鉄心 4 0 5のスロット内には 2層卷きで 4本の回転子卷線 4 0 4のコイル 辺 4 4 1が備えられ、 このコイル辺 4 4 1から整流子側にはこの整流子片 4 7 1 とつながる卷線端 4 4 2が引き出され、 コイル辺 4 4 1の整流子 4 0 7と反対側 は別のコイル辺 (第 4 3図では隣り合うコイル辺) 4 1のコイル接続部 Bとなつ ている。 また、 回転子卷線 4 0 4に対応して 4本の整流子片 4 7 1が配置されて いる。 なお、 簡略図示のため整流子 4 0 7と反対側のコィノレ接続 Bのみ表示し、 整流子側のコィル接続は省略する。  In FIG. 43, the left and right field poles of the field winding 402 are N and S. In the slot of the rotor core 405, there are provided coil sides 441 of four rotor windings 404 in a two-layer winding, and from the coil side 441 to the commutator side. The winding end 4 4 2 connected to this commutator piece 4 7 1 is pulled out, and the other side of the coil side 4 4 1 opposite to the commutator 4 0 7 is another coil side (in Fig. 43, the adjacent coil side) 4 It is the coil connection part B of 1. Also, four commutator pieces 471 are arranged corresponding to the rotor windings 4 04. For simplicity, only the coil connection B on the side opposite to the commutator 407 is shown, and the coil connection on the commutator side is omitted.
また、 ここでは、 時計方向 (n方向) に回転駆動力が生じて回転子 4 0 6を回 転させている状態を示し、 第 4 3図 (a ) においては、 界磁の磁束 (Nから S ) 方向にあたる磁束軸に対して対応するブラシ 4 0 8のブラシ軸が 9 0度位置すな わち直角位置にある状態を示している。  Also, here, a state is shown in which a rotational driving force is generated in the clockwise direction (n direction) to rotate the rotor 406, and in FIG. 43 (a), the magnetic flux of the field (from N) This shows a state in which the brush axis of the brush 408 corresponding to the magnetic flux axis in the S) direction is at 90 degrees, that is, at a right angle.
なお、 第 4 2図 (a ) では a a 'にて磁束軸とブラシ軸が 9 0度位置にあるの に対し、 第 4 3図 (a ) では磁束軸とブラシ軸 a a 'とが図面上 0度位置 (同一 方向) となっている。 ただし、 実際の構造上においては、 第 4 3図 (a ) に示す ブラシ軸 a a 'の状態は、 第 4 2図 (a ) の 9 0度位置と等価である。 多数の型 卷コイルを有し、 型卷コイルを構成する 2個のコイル辺が他の型卷コイルのコィ ル辺を複数飛び越して配置され、 しかも型卷コイルの中央に卷線端が位置する卷 線構造 (通常知られている卷線構造) では、 第 4 2図 (a ) の構造となるが、 第 4 3図では周方向に 9 0度ずつ離して 4本の回転子卷線 4 0 4のコイル辺 4 4 1 を設け、 かつ、 憐接するコイル辺 4 4 1同士を接続し、 しかもこの各コイル辺 4 4 1と整流子片 4 7 1とを同一位置に対応付けて説明したためである。 In FIG. 42 (a), the magnetic flux axis and the brush axis are at 90 degrees at aa ′, whereas in FIG. 43 (a), the magnetic flux axis and the brush axis aa ′ are 0 ° in the drawing. Degree position (same direction). However, in the actual structure, the state of the brush axis aa ′ shown in FIG. 43 (a) is equivalent to the 90-degree position in FIG. 42 (a). It has a large number of coil windings, and the two coil sides constituting the coil winding are arranged so as to jump over the coil sides of other coil windings, and the winding end is located at the center of the coil winding The winding structure (usually known winding structure) has the structure shown in Fig. 42 (a), but in Fig. 43, four rotor windings are separated by 90 degrees in the circumferential direction. 0 4 coil side 4 4 1 The reason for this is that the coil sides 4 441 that are connected to each other are connected to each other, and that each coil side 4 41 and the commutator piece 4 71 are associated with the same position.
このことは、 第 4 2図 (b ) での b b 'の 0度位置と第 4 3図 (b ) でのブラ シ軸 b b 'が図面上 9 0度位置になっている関係についても同様であり、 実際上、 第 4 3図 (b ) のブラシ軸 b b 'は 0度位置と等価となっている。 このため以下、 第 4 3図の説明については、 第 4 3図 (a ) の状態を 9 0度位置、 第 4 3図 (b ) の状態を 0度位置とする。  The same applies to the relationship where the 0-degree position of bb 'in FIG. 42 (b) and the brush axis bb' in FIG. 43 (b) are at the 90-degree position in the drawing. Yes, in practice, the brush axis bb 'in Fig. 43 (b) is equivalent to the 0 degree position. Therefore, hereinafter, in the description of FIG. 43, the state of FIG. 43 (a) is referred to as a 90-degree position, and the state of FIG. 43 (b) is referred to as a 0-degree position.
さらに、 第 4 3図には、 磁束の向き、 ブラシ位置、 回転子の回転方向および各 コイル辺 4 4 1に発生する回転による誘導起電.力の向きが示されている。  Further, FIG. 43 shows the direction of the magnetic flux, the brush position, the rotation direction of the rotor, and the direction of the induced electromotive force due to the rotation generated on each coil side 4441.
第 4 3図 (a ) でのブラシ位置 a a 'が 9 0度位置では、 N , Sの磁極の直近 の左右に図示の回転子卷線 4 0 4が磁束を切り、 その回転による誘導起電力がブ ラシ 4 0 8間に現れる。 一方、 第 4 3図 (b ) のブラシ位置 b b 'が 0度位置で は、 N, Sの磁極の直近の左右に図示の回転子卷線 4 0 4が磁束を切るのである 力 ブラシ 4 0 8と接触する整流子片 4 7 1につながる図示上下の回転子卷線 4 0 4ではこの回転による誘導起電力が相殺する方向に加わる。 このため、 ブラシ 4 0 8間には回転による誘導起電力は生じない。  When the brush position aa 'in Fig. 43 (a) is at the 90-degree position, the rotor windings 400 cut off the magnetic flux on the left and right of the N and S magnetic poles, and the induced electromotive force due to the rotation. Appears between brushes 408. On the other hand, when the brush position bb ′ in FIG. 43 (b) is at the 0-degree position, the rotor windings 410 shown on the left and right in the immediate vicinity of the N and S magnetic poles cut the magnetic flux. In the upper and lower rotor windings 4 04 connected to the commutator piece 4 71 in contact with 8, the induced electromotive force due to this rotation is applied in the canceling direction. Therefore, no induced electromotive force is generated between the brushes 408 due to rotation.
また、 第 4 3図は回転による誘導起電力に着目した場合を示しているが、 界磁 電圧に対して同位相の変圧器作用による誘導起電力に着目した場合、 第 4 3図 ( a ) での 9 0度位置では磁束変化を妨げる誘導起電力が図示上下の回転子卷線 4 0 4に発生してもブラシ 4 0 8と接触する図示左右の回転子卷線 4 0 4にて相殺 されてブラシ 4 0 8には変圧器作用による誘導起電力は現れず、 第 4 3図 (b ) での 0度位置では逆に図示上下の回転子卷線 4 0 4につながるブラシ 4 0 8にて 変圧器作用による誘導起電力が現れることとなる。  Fig. 43 shows the case where attention is focused on the induced electromotive force due to rotation. However, when focusing on the induced electromotive force due to the action of a transformer having the same phase as the field voltage, Fig. 43 (a) At the 90-degree position, even if induced electromotive force that hinders the change in magnetic flux is generated in the upper and lower rotor windings 404, it is canceled by the left and right rotor windings 404 that are in contact with the brush 408. As a result, no induced electromotive force appears in the brush 408 due to the action of the transformer, and the brush 408 connected to the upper and lower rotor windings 404 at the 0-degree position in FIG. Then, the induced electromotive force due to the transformer action appears.
さらに、 界磁卷線 4 0 1による主磁束に対して、 回転子卷線 4 0 4の回転また は変圧器作用による誘導起電力で生ずる電流に基因する磁束の向き、 すなわち 0 度位置のブラシ位置と 9 0度位置のブラシ位置を、 簡略図示すれば、 第 4 4図 ( a ) 、 ( b ) の左図のようになる。 第 4 4図 (a ) に示すように、 0度位置では、 変圧器の 1次と 2次との関係と 等価となり、 回転子 4 0 6の静止または回転にかかわらず回転子卷線数にて決ま る変圧器作用による誘導起電力のみが発生する。 一方、 第 4 4図 (b ) の左図で は、 9 0度位置にて界磁磁束を切ることによる回転子 4 0 6の回転数に比例した 大きさの回転による誘導起電力が発生する。 また、 ブラシ 4 0 8の回動位置によ つて発生する起電力の位相は、 界磁電圧と同相の値から界磁電流と同相の回転ス ピードに関係する値まで変化することになる。 Furthermore, with respect to the main magnetic flux generated by the field winding 401, the direction of the magnetic flux caused by the current generated by the rotation of the rotor winding 410 or the induced electromotive force generated by the transformer action, that is, the brush at the 0-degree position If the position and the brush position at the 90-degree position are shown in a simplified diagram, they are as shown in the left diagram of FIGS. 44 (a) and (b). As shown in Fig. 44 (a), at the 0-degree position, the relationship between the primary and secondary of the transformer is equivalent, and the number of windings of the rotor is the same regardless of whether the rotor 406 is stationary or rotating. Only the induced electromotive force generated by the transformer action is determined. On the other hand, in the left figure of Fig. 44 (b), the induced electromotive force is generated by rotation of a magnitude proportional to the rotation speed of the rotor 406 by cutting the field magnetic flux at the 90-degree position. . Further, the phase of the electromotive force generated by the rotation position of the brush 408 changes from a value in phase with the field voltage to a value related to the rotation speed in phase with the field current.
したがって、 界磁卷線 4 0 1に界磁電流を通電すると界磁電流と同一周波数の 誘導電圧が交流出力端であるブラシ 4 0 8間に現れる。 さらに、 第 4 1図 (a ) 、 ( b ) でのブラシ位置の移動位置状態が、 回転子卷線 4 0 4の電気角にして 0度 〜 9 0度である場合、 第 4 1図 (a ) に示すブラシ位置では、 第 4 2図 (a ) 、 第 4 3図 (a ) 、 第 4 4図 (b ) と等価のブラシ軸と磁束軸とが 9 0度位置とな つて、 界磁電流と同一位相で回転駆動力の回転数に応じた大きさの回転による誘 導起電力のみを発生する。 また、 第 4 1図 (b ) に示すブラシ位置では、 第 4 2 図 (b ) 、 第 4 3図 (b ) 、 第 4 4図 (a ) と等価のブラシ軸と磁束軸とが 0度 位置となって、 界磁電圧に対して同位相で回転駆動力の回転数にかかわらず回転 子卷線数に応じた大きさの変圧器作用による誘導起電力のみを発生する。 換言す れば、 例えば、 9 0度から 0度のブラシ位置になるに従いブラシ 4 0 8間の起電 力は回転数に依存する大きさから回転子卷線数に応じた値に落ち着くことになる。 見方を変えれば、 回転駆動力が変動する際に、 回転駆動力による回転子の回転 が低速の場合にはブラシ位置を 9 0度に近付け、 高速回転の場合にはブラシ位置 を 0度に近付けることにより、 一定の出力電圧を得ることができることを示して レ、る。 第 4 4図 (b ) にて、 左図はブラシ位置 9 0度を示し、 右図はブラシ位置 3 0度を示すとすると、 仮にブラシ位置 6 0度にて定格電圧を得る場合、 低速回 転になったときは 9 0度に向かってブラシ 4 0 8を回動し、 高速回転になったと きは 3 0度に向かってブラシ 4 0 8を回動するようにすれば、 一定の出力電圧を 得ることができる。 なお、 ブラシ位置 0度の場合、 変圧器としての運転になり発 電機としては効率が悪いので 0度のときのみ回路を切り離すようスィツチ 4 1 4 を開くようにすればよレ、。 Therefore, when a field current is applied to the field winding 401, an induced voltage having the same frequency as the field current appears between the brushes 408, which are AC output terminals. Further, when the moving position of the brush position in FIGS. 41 (a) and (b) is 0 to 90 degrees in terms of the electrical angle of the rotor winding 404, FIG. In the brush position shown in a), the brush axis and the magnetic flux axis equivalent to those in Fig. 42 (a), Fig. 43 (a), and Fig. 44 (b) are at 90 degrees, It generates only induced electromotive force due to rotation in the same phase as the magnetic current and with a magnitude corresponding to the rotational speed of the rotational driving force. At the brush position shown in FIG. 41 (b), the brush axis and the magnetic flux axis equivalent to those in FIGS. 42 (b), 43 (b) and 44 (a) are 0 degrees. Position, and generates only the induced electromotive force by the transformer action of the size corresponding to the number of rotor windings irrespective of the rotational speed of the rotational driving force in phase with the field voltage. In other words, for example, as the brush position moves from 90 degrees to 0 degrees, the electromotive force between the brushes 408 decreases from a magnitude depending on the number of rotations to a value corresponding to the number of windings of the rotor. Become. In other words, when the rotational driving force fluctuates, the brush position approaches 90 degrees when the rotation of the rotor by the rotational driving force is low, and approaches 0 degrees when the rotor rotates at high speed. This shows that a constant output voltage can be obtained. In Fig. 44 (b), if the left figure shows the brush position 90 degrees and the right figure shows the brush position 30 degrees, if the rated voltage is obtained at the brush position 60 degrees, the low-speed rotation When the brush is turned, the brush 408 is rotated toward 90 degrees, and when it is rotated at a high speed, the brush 408 is rotated toward 30 degrees. Voltage can be obtained. If the brush position is 0 degrees, it will operate as a transformer and start operation. Since the efficiency is poor as an electric machine, it is better to open the switch 4 1 4 so that the circuit is cut off only at 0 degrees.
第 4 4図 (c ) は、 位相調整用に設けたコンデンサ 4 1 3を追カ卩して図示した ものであり、 界磁磁束を商用交流電源の電圧位相に合致させ、 発電機出力電圧と 商用交流電源との位相を合致させるための構造を示している。  Fig. 44 (c) shows the capacitor 413 provided for adjusting the phase, with the field flux matched to the voltage phase of the commercial AC power supply. 2 shows a structure for matching the phase with a commercial AC power supply.
(実回路に基づく系統電圧(界磁電圧)、 系統電流、 界磁電流、 発電電流(回転 子電流)の波形)  (Waveforms of system voltage (field voltage), system current, field current, and generated current (rotor current) based on the actual circuit)
第 4 5図においては、 界磁卷線 4 0 1と回転子卷線 4 0 4とが商用交流電源に 対して並列接続された分巻発電機の等価回路を示している。 この場合、 この等価 回路では系統電圧に対する界磁卷線 4 0 1の界磁電流の遅れを補償するためにコ ンデンサ 4 1 3を挿入してレヽる。 なおコンデンサ 4 1 3の容量は界磁卷線 4 0 1 のィンダクタンスに対して直列共振する値をとることによって、 コンデンサの容 畺を小さくし卷線数を少なくしてもコンデンサ 4 1 3に高電圧が現れかつコンデ ンサ 4 1 3により 9 0度の進み電流が現われ、 低い電源電圧に対しても大きな界 磁電流が得られるようにするのが好ましい。  FIG. 45 shows an equivalent circuit of a shunt generator in which a field winding 401 and a rotor winding 404 are connected in parallel to a commercial AC power supply. In this case, in this equivalent circuit, a capacitor 413 is inserted to compensate for a delay in the field current of the field winding 401 with respect to the system voltage. The capacitance of the capacitor 4 13 takes a value that causes a series resonance with the inductance of the field winding 4 0 1, so that even if the capacitance of the capacitor is reduced and the number of windings is reduced, the capacitance of the capacitor 4 13 is reduced. It is preferable that a high voltage appears, and a 90 degree advance current appears by the capacitor 413 so that a large field current can be obtained even at a low power supply voltage.
この分巻発電機にあっても、 発電によってブラシ 4 0 8間には、 界磁電流と同 —周波数の誘起起電力が生じ、 ブラシ軸と磁束軸とが 9 0度位置では界磁電流と 同一位相の回転による誘導起電力を生じ、 ブラシ軸と磁束軸とが 0度位置では界 磁電圧に対して同位相の変圧器作用による誘導起電力を生ずる。  Even in this shunt generator, an induced electromotive force of the same frequency as the field current is generated between the brushes 408 by the power generation, and when the brush axis and the magnetic flux axis are at 90 degrees, the field current and the An induced electromotive force is generated by rotation in the same phase, and when the brush axis and the magnetic flux axis are at 0 degrees, an induced electromotive force is generated by a transformer action in phase with the field voltage.
そして、 この分巻回路では、 発電機端子電圧と界磁回路端子電圧とが同電位で ありかつ発電電流が系統以外にも界磁回路に流れ込むことになる。 この分卷回路 の特性を得るため、 第 4 5図中測定点〇 1、 C 2、 C 3にて回転子電流、 系統出 力電流および界磁電流を測定し、 測定点 V 1にて系統電圧を測定した。 この C l、 C 2、 C 3および V 1の符号は第 4 5図にあって測定点を示すものである力 場 合によっては電流プローブおよび電圧計をも示しさらには電流波形および電圧波 形を図示する場合にも兼用する。  In this shunt circuit, the generator terminal voltage and the field circuit terminal voltage are at the same potential, and the generated current flows into the field circuit in addition to the system. To obtain the characteristics of this shunt circuit, the rotor current, system output current and field current were measured at measurement points 測定 1, C2, and C3 in FIG. The voltage was measured. The symbols C1, C2, C3 and V1 are shown in Fig. 45 and indicate the measuring points. In some cases, they also indicate the current probe and the voltmeter, and also the current and voltage waveforms. Are also used in the drawings.
第 4 6図は、 ブラシ位置を 0度位置とし発電機の回転子 4 0 6を回転させない で系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1と系統電流 C 2とを示している。 この第 4 6図では、 界磁卷線 4 0 1に流れる界磁電流によって回転子卷線 4 0 4 には前述の変圧器作用による誘導起電力が発生している。 この第 4 6図から判明 するように、 回転子電流 C 1は系統電圧 V 1に対して 9 0度ほど遅れ (実際上界 磁電流に対して 9 0度遅れるが界磁回路はコンデンサ 4 1 9を有するので界磁電 流は系統電圧とほぼ同相かあるいはこのコンデンサ 4 1 9の影響にてわずかに進 むようにした) しかも系統電圧 V Iとほぼ同相の系統電流 C 2がきわめてわずか に流れる。 この波形から判明するように発電機の回転子電流 C 1と系統電流は 9 0度の位相差があって回転子 4 0 6には無効電力を供給するので電力消費はなく また系統電流 C 2もきわめて少なく、 系統の電力損失はほとんどない。 Fig. 46 shows that the brush position is set to 0 degree and the generator rotor 400 is not rotated. 2 shows the rotor current C1 and the system current C2 when the system voltage V1 is applied. In FIG. 46, the induced electromotive force is generated in the rotor winding 404 by the above-described transformer action due to the field current flowing through the field winding 401. As can be seen from FIG. 46, the rotor current C1 is delayed by about 90 degrees with respect to the system voltage V1 (actually, it is delayed by 90 degrees with respect to the field current, but the field circuit is connected to the capacitor 41). 9 so that the field current is almost in-phase with the system voltage or is made to slightly advance by the effect of this capacitor 4 19). In addition, the system current C 2 that is almost in-phase with the system voltage VI flows very slightly. As can be seen from this waveform, there is no power consumption because the rotor current C1 of the generator and the system current have a phase difference of 90 degrees and reactive power is supplied to the rotor 406, and the system current C2 And there is almost no grid power loss.
他方、 従来の交流整流子発電機を想定してブラシ位置を 9 0度位置とし発電機 の回転子 4 0 6を回転させないで系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1 と界磁電流 C 3との関係を第 4 7図に示す。 この第 4 7図では、 ブラシ位置は 9 0度位置であるため第 4 4図 (b ) のような磁気回路としては高磁気抵抗状態に あり磁気エネルギ蓄積のため界磁電流 C 3が増えて回転子電流 C 1の位相が進み 波高値が大きくなる。 そして、 この第 4 7図に示すように、 系統電圧 V Iと回転 子電流 C 1による電力消費が大きくなり、 第 4 8図に示す系統電流 C 2と系統電 圧 V 1との波形からも明らかなように電力を消費するだけの回路となり電力損失 がきわめて大きい。 この点から従来例として考えられる第 4 7図と等価の交流整 流子機における 9 0度位置固定の発電機に比べ、 第 4 6図では、 回転子 4 0 6を 回転させない状態にてブラシ位置を 0度位置にすることによつて電力損失がきわ めて少ないことが判明する。  On the other hand, assuming a conventional AC commutator generator, the brush position is set at 90 degrees and the rotor current C 1 and the field when the system voltage V 1 is applied without rotating the rotor 406 of the generator. Fig. 47 shows the relationship with the current C3. In FIG. 47, since the brush position is at the 90-degree position, the magnetic circuit as shown in FIG. 44 (b) is in a high magnetoresistance state, and the field current C3 increases due to magnetic energy accumulation. The phase of the rotor current C 1 advances, and the peak value increases. Then, as shown in Fig. 47, the power consumption by the system voltage VI and the rotor current C1 increases, and it is clear from the waveforms of the system current C2 and the system voltage V1 shown in Fig. 48. Thus, the circuit only consumes power, and the power loss is extremely large. From this point, in comparison with the generator with a 90-degree fixed position in the AC rectifier equivalent to that in Fig. 47, which is considered as a conventional example, in Fig. 46, the brush is set with the rotor 406 not rotating. It turns out that the power loss is extremely small by setting the position to the 0 degree position.
第 4 6図に戻り、 ブラシ位置が 0度位置の状態で、 今度は回転子 4 0 6を最大 回転数まで回転させた場合、 第 4 6図の波形状態には変化がない。 このことは、 ブラシ位置が 0度位置では回転による誘導起電力が作用せず、 回転数にかかわり なく変圧器作用による誘導起電力に基づく特性のままであることを示している。 すなわち、 回転駆動力が過大となり従来における交流整流子発電機では過大電圧 が加わり過大電流が流れるような状態でも、 本実施の形態における発電機にてブ ラシ位置を 0度位置状態とすれば過大電圧や過大電流が生ずる恐れがないことを 意味する。 またこのことは、 ある回転駆動力が入力された状態にてこの駆動力に 応じたブラシ位置の角度調節によっては発電電圧や電流を定格値に抑えることも 可能となる。 ' Returning to Fig. 46, if the rotor position is now rotated to the maximum number of revolutions with the brush position at the 0 degree position, there is no change in the waveform state of Fig. 46. This indicates that when the brush position is at 0 degrees, the induced electromotive force due to rotation does not act, and the characteristics remain based on the induced electromotive force due to the transformer action regardless of the rotation speed. In other words, the rotational driving force becomes excessive and the conventional AC commutator generator However, if the brush position is set to the 0-degree position in the generator according to the present embodiment even in a state in which excessive current flows due to the addition of an excessive current, it means that there is no possibility that excessive voltage or excessive current will occur. This also makes it possible to suppress the generated voltage or current to the rated value by adjusting the angle of the brush position according to the driving force in a state where a certain rotational driving force is input. '
第 4 9図は、 ブラシ位置を 9 0度位置とし発電機の回転子 4 0 6を所定回転さ せて系統電圧 V 1を印加したときの回転子電流 C 1と界磁電流 C 3とを示してい る。 この第 4 9図に示す状態では、 系統電圧 V 1に対して回転子電流 C 1が逆相 の大電流となり発電電流として外部に給電されることを示している。 そして、 ブ ラシ位置が 0度位置にあたる第 4 6図と 9 0度位置にあたる第 4 9図との比較に て判明するように系統電圧 V 1は同一であっても第 4 6図にて回転子電流 C 1と しては系統電圧 V 1より 9 0度遅れの小さな電流 ffi:であったものが第 4 9図では 逆相の大電流となる。 このとき界磁電流 C 3もある程度大きな波高値となるが、 これは第 4 6図に示したブラシ位置 0度位置での回転がない場合の界磁電流 C 3 からも判明するように磁気抵抗が大きくなって界磁電流が大きくなり、 回転子電 流 C 1である発電電流が界磁回路に流れ込むためである。 結果どして、 第 5 0図 に示すように系統電圧 V 1に対して逆相の系統電流 C 2が系統に流れ込み、 発電 が行われる。  Fig. 49 shows the relationship between the rotor current C1 and the field current C3 when the system voltage V1 is applied by rotating the rotor 406 of the generator at a predetermined position with the brush position at 90 degrees. Is shown. In the state shown in FIG. 49, it is shown that the rotor current C1 becomes a large current having the opposite phase to the system voltage V1 and is supplied to the outside as a generated current. Then, as can be seen from a comparison between FIG. 46 where the brush position is at the 0-degree position and FIG. 49 where the brush position is at the 90-degree position, even if the system voltage V1 is the same, it is rotated in FIG. In FIG. 49, the small current ffi :, which is 90 degrees behind the system voltage V1, as the daughter current C1, becomes a large current in the opposite phase. At this time, the field current C 3 also has a somewhat large peak value, but this is due to the magnetic resistance as shown from the field current C 3 when there is no rotation at the brush position 0 ° shown in FIG. This causes the field current to increase and the generated current, which is the rotor current C1, to flow into the field circuit. As a result, as shown in FIG. 50, a system current C2 having a phase opposite to that of the system voltage V1 flows into the system, and power is generated.
そして、 ブラシ位置の回動と回転駆動力による回転子の回転とによって第 4 6 図の回転子電流 C 1の状態から第 4 9図の回転子電流 C 1の状態に変化し、 ブラ シ位置の回動に伴って変化する変圧器作用による誘導起電力に基づく位相の変更 が生じると共に回転による波高値の変更が生じる。  The state of the rotor current C 1 in FIG. 46 changes from the state of the rotor current C 1 in FIG. 46 to the state of the rotor current C 1 in FIG. 49 by the rotation of the brush position and the rotation of the rotor by the rotational driving force. The phase change based on the induced electromotive force due to the transformer action that changes with the rotation of, causes the change in the peak value due to the rotation.
なお、 負荷電流に大きな進相電流が流れる場合には、 コンデンサ 4 1 3の変わ りにコイルを介在させてもよい。  When a large phase-leading current flows in the load current, a coil may be interposed instead of the capacitor 4 13.
第 4 0図および第 4 4図 (c ) に示したように、 商用交流電源や U P S等交流 電源からの電源に対してブラシ 4 0 8から供給される出力電圧や出力電流の位相 差を少なくするためのコンデンサ 4 1 3を介在させた上で、 回転による起電力あ るいは変圧器作用による起電力の位相差を利用してブラシ 4 0 8の回動を調整す ることによって、 好適な位相調整あるいは力率調整を行うことが可能である。 前述したように実施の形態 7では、 ブラシ 4 0 8の回動に伴い、 回転による誘 導起電力と変圧器作用による誘導起電力の双方を調整することで、 原動機の回転 駆動力に変動があっても一定の出力を得ることができる。 As shown in Fig. 40 and Fig. 44 (c), the phase difference between the output voltage and output current supplied from the brush 408 to the power supply from the AC power supply such as a commercial AC power supply or UPS is reduced. With the interposition of a capacitor 4 13 Or, by adjusting the rotation of the brush 408 using the phase difference of the electromotive force due to the transformer action, it is possible to perform suitable phase adjustment or power factor adjustment. As described above, in the seventh embodiment, as the brush 408 rotates, both the induced electromotive force due to the rotation and the induced electromotive force due to the transformer action are adjusted, so that the rotational driving force of the prime mover varies. Even if there is, a certain output can be obtained.
また、 原動機の回転駆動力が一定であっても出力調整をすることができ、 さら に原動機の回転駆動力が過大であっても発電機の故障にはならない。  Also, the output can be adjusted even if the rotational driving force of the prime mover is constant, and the generator does not fail even if the rotational driving force of the prime mover is excessive.
また、 界磁卷線 4 0 1につながる交流電源と同一周波数の出力を得ることがで き、 ブラシ 4 0 8の回動に伴う位相調整 ·力率調整によって系統連系も容易に行 える。 このために調整装置等を省いたスリムな発電装置を得ることができる。 また、 実施の形態 Ίの整流子発電装置をエンジン発電機に適応した場合でも、 周波数は一定であり、 出力変動や電圧変動は全てブラシ 4 0 8の回動にて賄うこ とができる。  In addition, an output having the same frequency as that of the AC power supply connected to the field winding 401 can be obtained, and the system interconnection can be easily performed by adjusting the phase and the power factor accompanying the rotation of the brush 408. Therefore, it is possible to obtain a slim power generator without the adjusting device and the like. In addition, even when the commutator power generator of Embodiment 2 is applied to an engine generator, the frequency is constant, and all output fluctuations and voltage fluctuations can be covered by the rotation of the brush 408.
また、 実施の形態 7によれば、 ブラシ 4 0 8を回動することによって、 一定周 波数で可変出力 .可変位相の発電機を得ることができる。 この発電機を、 コージ エネレ一シヨンシステムの補助電源とした場合、 切換スィツチ 4 1 0を交流商用 電源に接続し、 かつ連動スィッチ 4 1 1をオンさせ、 交流商用電源と同じ周波数 および位相でブラシ 4 0 8の回動位置に応じた出力電圧を得て、 この出力電圧を 商用交流電圧および U P S等の常時出力端子に加えることは、 一般の系統連系と 同様となる。  Further, according to the seventh embodiment, by rotating the brush 408, it is possible to obtain a generator having a variable output and a variable phase at a constant frequency. When this generator is used as an auxiliary power source for the Koji Energy System, the switching switch 410 is connected to the AC commercial power source, and the interlocking switch 411 is turned on, and the brush is switched at the same frequency and phase as the AC commercial power source. Obtaining an output voltage corresponding to the rotation position of 408, and applying this output voltage to a commercial AC voltage and a constant output terminal of a UPS or the like is the same as in general system interconnection.
ところが、 コージェネレーションシステムの対象となる地域において系統であ る商用交流電源側が停電になった場合、 発電機出力が短絡状態となるが、 系統に 接続される界磁卷線 4 0 1に界磁電流が流れないので、 発電機としては励磁入力 がないこととなって、 結果的に発電機出力は発生しない。 このため、 停電の場合 でも発電機にストレスを与えず、 短絡電流による回転子卷線 4 0 4の焼損や原動 機連結軸の破損の虞もなくなり、 高速遮断機も必要なくなるという効果を奏する。  However, in the area where the cogeneration system is targeted, if the commercial AC power supply, which is the system, fails, the generator output will be short-circuited, but the field winding 401 connected to the system will be Since no current flows, the generator has no excitation input, and as a result, no generator output is generated. Therefore, even in the event of a power failure, there is no stress on the generator, there is no danger of the rotor winding 404 being damaged due to short-circuit current, and there is no risk of damaging the motor connecting shaft, and the effect of eliminating the need for a high-speed circuit breaker is achieved.
したがって、 切換スィッチ 4 1 0の切り換え操作も従来に比べてゆつくり (瞬 時ではない) でよく、 出力電流もないので連動スィッチ 4 1 1も小容量のスイツ チですむ。 なお、 停電時あるいは単独にて運転するとき連動スィッチ 4 1と連 動する切換スィツチ 4 1 0を U P S等の交流電源に接続して界磁電流を流すこと で、 連動スィッチ 4 1 1がオフしても常時出力端子には交流出力が得られ、 引き 続き発電が可能になる。 Therefore, the switching operation of the switching switch 410 is more comfortable than before. This is not the case), and there is no output current. When a power failure occurs or when operating alone, the switching switch 410, which is linked to the linked switch 41, is connected to an AC power supply such as a UPS and the field current flows, so that the linked switch 411 is turned off. Nevertheless, AC output is always obtained at the output terminal, and power generation can be continued.
実施の形態 7では、 整流子 4 0 7の周方向にブラシ 4 0 8を回動させた構造を 説明したが、 整流子 4 0 7とブラシ 4 0 8との位置は相対的な閲係であるので、 ブラシ 4 0 8を固定状態に置き整流子 4 0 7や回転子 4 0 6を回動させてもよい のは勿論である。  In the seventh embodiment, the structure in which the brush 408 is rotated in the circumferential direction of the commutator 407 has been described. However, the positions of the commutator 407 and the brush 408 are relatively controlled. As a matter of course, the brush 408 may be fixed and the commutator 407 and the rotor 406 may be rotated.
実施の形態 8 . Embodiment 8
実施の形態 8の整流子発電装置は、 第 5 1図に示すように、 整流子片 4 7 1を 軸方向に斜めに配列した整流子 4 0 7を用いて、 さらにブラシ 4 0 8を軸方向に 往復動させる構成としたものである。 この構成によっても上述の回転による誘導 起電力および変圧器作用による誘導起電力を得ることができる。 なお、 その他の 構成は、 第 4 0図で示した実施の形態 7と同様であるため、 ここでは異なる部分 のみを詳細に説明する。  As shown in FIG. 51, the commutator power generator according to Embodiment 8 uses a commutator 407 in which the commutator pieces 471 are arranged obliquely in the axial direction, and further has a brush 408 as an axis. It is configured to reciprocate in the direction. With this configuration, the above-described induced electromotive force due to rotation and induced electromotive force due to the action of the transformer can be obtained. Since other configurations are the same as those of the seventh embodiment shown in FIG. 40, only different portions will be described in detail here.
第 5 1図 (a ) 、 ( b ) に示すように、 実施の形態 8の整流子片 4 7 1は、 整 流子片 4 7 1を筒状に配列した状態で軸方向にスキューを持たせた形状に形成さ れている。 この整流子片 4 7 1に対して、 所望の接触抵抗値を有して接触する一 対のブラシ 4 0 8が配置されている。 さらに、 ブラシ 4 0 8は整流子 4 0 7に接 触しつつ整流子 4 0 7の軸方向に沿って移動可能に構成されている。  As shown in FIGS. 51 (a) and (b), the commutator piece 471 of the eighth embodiment has a skew in the axial direction in a state where the rectifier pieces 471 are arranged in a cylindrical shape. It is formed in a bent shape. A pair of brushes 408 that are in contact with the commutator piece 471 with a desired contact resistance value are arranged. Further, the brush 408 is configured to be movable along the axial direction of the commutator 407 while being in contact with the commutator 407.
整流子片 4 7 1にスキューを持たせた整流子 4 0 7を形成した場合、 スキュー の程度 (スキュー角度) としては、 ブラシ 4 0 8を軸方向に沿って整流子 4 0 7 上を移動させたとき、 数本の隣接する整流子片 4 7 1にブラシ 4 0 8が乗り移る ようにスキュー角度を持たせている。  When the commutator piece 407 is provided with a skew on the commutator piece 407, the degree of skew (skew angle) is such that the brush 408 moves on the commutator 407 along the axial direction. When this is done, the skew angle is set so that the brush 408 moves over several adjacent commutator pieces 471.
第 5 2図は、 このスキュー角度の状態を例示するものであり、 整流子 4 0 7の 筒状に配列された 4本の整流子片 4 7 1の表面図、 裏面図および展開図である。 第 5 2図 (a ) においては、 表面から見て斜め右上がりのスキューが付されてお り、 A, B , C , Dの 4本の整流子片 4 7 1が図示され、 第 5 2図 (b ) の矢印 にて示すように、 整流子 4 0 7の左端から右端までのブラシの軸方向移動によつ て D、 A、 B 3本の整流子片 4 7 1にブラシ 4 0 8が順に乗り移ることができる ように構成されている。 FIG. 52 illustrates this state of the skew angle, and is a front view, a back view, and a development view of four commutator pieces 4 7 1 arranged in a cylindrical shape of the commutator 4 07. . In FIG. 52 (a), there is a skew obliquely upward and rightward when viewed from the surface, and four commutator pieces 471 of A, B, C, D are illustrated. As shown by the arrow in Fig. (B), the brushes D, A, and B are moved to the three commutator pieces 471, by the axial movement of the brush from the left end to the right end of the commutator 407. 8 are configured to be able to move in sequence.
第 5 3図は、 N, S 2極の界磁極と 1 6個の型卷コイルからなる回転子卷線 4 0 4とスキューを持たせた整流子片 4 7 1との接続状態を示す展開図である。 こ こでは、 界磁極数、 コイル数およびスキュー角度は一例であり、 これに限定され るものではない。 第 5 3図において、 1極の界磁極に対して約 8本のコイル辺 4 4 1 ( 1スロッ ト 2層卷を含めると 1 6本) が対応して配置され、 この 8本 (2 層卷で 1 6本) のコイル辺 4 4 1を有する回転子卷線 4 0 4は 8本の整流子片 4 7 1と接続している。 スキュー角度としてはブラシ 4 0 8の軸方向移動によって 4本の整流子片 4 7 1に乗り移り接触するようになっている。  Fig. 53 is a development showing the connection between the N and S two-pole field poles, the rotor winding 4 04 consisting of 16 form-wound coils, and the skewed commutator piece 4 7 1 FIG. Here, the number of field poles, the number of coils, and the skew angle are examples, and are not limited thereto. In Fig. 53, approximately eight coil sides 4 4 1 (16 including one slot and two layers) are arranged corresponding to one field pole, and these eight (two layers) A rotor winding 4 04 having 16 coil sides 4 41 is connected to eight commutator pieces 4 7 1. The skew angle is such that the brush 408 moves in the axial direction and makes contact with the four commutator pieces 471.
そして、 このブラシ 4 0 8による 4本の整流子片 4 7 1上での乗り移りは、 2 極の界磁極間を型卷コイルが 1回転したとき 1サイクルの周期の電圧が励起され る現象を勘案し、 さらにそして 1回転分の位置変異が 1 6本のコイル辺 4 4 1 ( ひレ、ては 1 6本分の整流子片 4 7 1 ) に対応することを勘案すれば、 4本の整流 子片 4 7 1の移動は電気角にして 9 0度の変異をもたらすことになる。  The transfer on the four commutator pieces 471 by the brush 408 is a phenomenon in which the voltage of one cycle period is excited when the winding coil makes one rotation between the two field poles. Considering that the position variation for one rotation corresponds to 16 coil sides 4 4 1 (fin, and finally 16 commutator pieces 4 7 1), 4 The movement of the commutator piece 4 7 1 of the element results in a change of 90 degrees in electrical angle.
ブラシ 4 0 8の軸方向移動によって、 整流子片 4 7 1とこれにつながる回転子 卷線 4 0 4を形成する型卷コイルとの接続が順に移り変わることになり、 この移 り変わりに対応して相応する電気角が変わることになる。  Due to the axial movement of the brush 4 08, the connection between the commutator piece 4 7 1 and the coil wound to form the rotor winding 4 4 4 connected to the commutator piece 4 7 1 changes in order, which corresponds to this change. Therefore, the corresponding electrical angle changes.
換言すれば、 整流子片 4 7 1にスキューを設けた整流子 4 0 7を用いて、 この 整流子 4 0 7上でブラシ 4 0 8を往復移動させても、 実施の形態 7のブラシ 4 0 8の回転と同じ作用効果をもたらすことができる。  In other words, even if the brush 408 is reciprocated on the commutator 407 using the commutator 407 provided with a skew on the commutator piece 471, the brush 4 The same effect as the rotation of 08 can be obtained.
なお、 実施の形態 7および実施の形態 8とも、 ブラシ 4 0 8の回動または移動 を電気角にて 0度から 9 0度までとして説明したが、 0度からマイナス 9 0度 ( 反対方向の 9 0度) とした場合でも、 同様に回転による誘導起電力および変圧器 作用による誘導起電力が得られることは明らかである。 In both the seventh embodiment and the eighth embodiment, the rotation or movement of the brush 408 is described as an electrical angle of 0 to 90 degrees, but the rotation or movement of the brush 408 is 0 to minus 90 degrees (in the opposite direction). 90 degrees), the induced electromotive force due to rotation and the transformer It is clear that an induced electromotive force is obtained by the action.
したがって、 他の実施の形態として本発明の整流子発電装置を波力発電に適用 すると、 波力発電にて回転駆動軸が逆転する場合には、 ブラシ 4 0 8をマイナス 方向に回動あるいは移動させることによって従来の正転および逆転切り換え時の スィッチの入り切りを不要とすることができ.る。  Therefore, when the commutator power generation device of the present invention is applied to wave power generation as another embodiment, the brush 408 is turned or moved in the minus direction when the rotation drive shaft is reversed in the wave power generation. This eliminates the need to switch on and off when switching between forward and reverse rotations.
また、 実施の形態 8の変形例として、 例えば、 整流子 4 0 7のスキューの形状 を第 5 4図のようにすれば往または復の片方向移動のみにて例えば 0度— 9 0度 - 0度のブラシ軸の移動が可能になる。  Further, as a modified example of the eighth embodiment, for example, if the shape of the skew of the commutator 407 is as shown in FIG. The brush axis can be moved by 0 degrees.
上記実施の形態 8では、 整流子 4 0 7の軸方向にブラシ 4 0 8を移動させた構 造を説明したが、 整流子 4 0 7とブラシ 4 0 8との位置は相対的な関係であるの で、 ブラシ 4 0 8を固定状態に置き、 ブラシ 4 0 8に対して整流子 4 0 7あるい は回転子 4 0 6を軸方向に移動させてもよいのは勿論である。  In the eighth embodiment, the structure in which the brush 408 is moved in the axial direction of the commutator 407 has been described. However, the positions of the commutator 407 and the brush 408 are in a relative relationship. Therefore, the brush 408 may be fixed and the commutator 407 or the rotor 406 may be moved in the axial direction with respect to the brush 408.
以上説明したように、 この発明によれば、 界磁卷線が巻かれて励磁される固定 子鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシ を介して電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に交流電源を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを回転子の停止中および駆動中の区別な く相対的に整流子の周方向に回動可能に構成し、 ブラシには上記交流電源とは別 の交流出力端を接続したことにより、 界磁電流による周波数を常に発電装置の出 力周波数とすることができ、 ブラシの回動により出力電圧や位相を調整すること ができるので、 回転駆動力の変動や負荷特性の変動があっても出力電圧や力率調 整が可能となり、 発電にかかわる設備や装置の低減やそれに基づく使用環境の拡 大を図ることができる。  As described above, according to the present invention, the rotor core on which the rotor winding is wound is rotated with respect to the stator core on which the field winding is wound and excited, via the commutator and the brush. In a commutator generator that extracts power, an AC power supply is connected to the field winding, and the brush that contacts the commutator and the stator core are relatively connected to the commutator while the rotor is stopped and running. It is configured to be rotatable in the circumferential direction, and by connecting an AC output terminal different from the AC power supply to the brush, the frequency due to the field current can always be set as the output frequency of the power generator. Since the output voltage and phase can be adjusted by rotation, the output voltage and power factor can be adjusted even if there is a change in rotational driving force or a change in load characteristics. Expand usage environment based on It is possible.
つぎの発明によれば、 ブラシの回動は、 整流子の周りに空隙を介して配置され たブラシホルダをァクチユエータにて駆動させて行うことにより、 ブラシの回動 をなるベく簡単な構造にて行うようにした。  According to the following invention, the rotation of the brush is performed by driving the brush holder arranged around the commutator through the air gap by the actuator, so that the rotation of the brush can be simplified. To do it.
つぎの発明によれば、 ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシの回 動角のテーブルを有するコントローラにて制御されることにより、 テーブルを內 蔵した例えば 1チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 According to the next invention, the actuator is controlled by the controller having the table of the rotation angle of the brush with respect to the rotation speed of the rotor, so that the table is controlled. For example, a one-chip dedicated controller that is stored can handle fluctuations in the rotation speed, load, or power factor of the prime mover.
つぎの発明によれば、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは 停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変のいずれかにて 0度あるいは 0度付近 のブラシ位置に制御することにより、 原動機からの入力がなく発電機として機能 しない場合でも負荷としての電力消費は極めてわずかとなり、 あるいは回転子が 過回転の場合は原動機のから回りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速 な電力の抑制が可能となる。  According to the next invention, the controller controls the brush position at 0 ° or near 0 ° in any one of a state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. Even if there is no input from the prime mover and it does not function as a generator, the power consumption as a load is extremely small, or if the rotor is over-rotating, it may be turned around from the prime mover and may be short-circuited or ground-faulted. It is possible to suppress power quickly.
つぎの発明によれば、 テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性 の少なくとも一つをパラメータとして作成することにより、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体の状態に応じた電力制御が可能となる。 つぎの発明によれば、 固定子鉄心の回動は、 ァクチユエータにて駆動させて行 うことにより、 固定子鉄心回動機構を備えたものである。  According to the next invention, the table is created by using at least one of the output current, output voltage, efficiency, and system load characteristic as a parameter, so that the entire power system including the generator use state, the load state, and the system Power control can be performed according to the state. According to the next invention, the stator core is provided with a stator core rotating mechanism by being driven by an actuator.
つぎの発明によれば、 ァクチユエータは、 回転子の回転数に対する固定子鉄心 の回動角のテーブルを有するコントローラにて制御されることにより、 テーブル を内蔵した例えば 1チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、 負荷変 動、 あるいは力率変動に対処できることになる。  According to the next invention, the actuator is controlled by a controller having a table of the rotation angle of the stator core with respect to the number of rotations of the rotor. It will be able to cope with fluctuations in speed, load, or power factor.
つぎの発明によれば、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは 停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変のいずれかにて 0度あるいは 0度付近 の回転子鉄心位置に制御することにより、 原動機からの入力がなく発電機として 機能しない場合でも負荷としての電力消費は極めてわずかとなり、 あるいは回転 子が過回転の場合は原動機のから回りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって 迅速な電力の抑制が可能となる。  According to the next invention, the controller controls the rotor core position at 0 ° or near 0 ° in any of a state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. Therefore, even when the motor does not function as a generator because there is no input from the prime mover, the power consumption as a load is extremely small, or when the rotor is over-rotating, the power is generated from the prime mover, causing an accident such as a short circuit or ground fault. As a result, it is possible to suppress power quickly.
つぎの発明によれば、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを ァクチユエータにて駆動させて行うブラシの回動とァクチユエータにて駆動させ て行う固定子鉄心の回動との双方を行うことにより、 ブラシ回動機構と固定子鉄 心回動機構との双方を備えたものである。 つぎの発明によれば、 ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシ及び 固定子鉄心相互の回動角のテーブルを有するコントローラにて制御されることに より、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラにて原動機の回転 数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。 According to the next invention, both the rotation of the brush performed by driving the brush holder disposed around the commutator via the air gap by the actuator and the rotation of the stator core performed by driving the brush holder by the actuator. By doing so, both a brush rotating mechanism and a stator core rotating mechanism are provided. According to the next invention, the actuator is controlled by the controller having the table of the rotation angle between the brush and the stator core with respect to the number of rotations of the rotor. Thus, it is possible to deal with fluctuations in the rotation speed, load, or power factor of the prime mover.
つぎの発明によれば、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは 停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて 0度あるいは 0 度付近のブラシ位置あるいは回転子鉄心位置に制御することにより、 原動機から の入力がなく発電機として機能しない場合でも負荷としての電力消費は極めてわ ずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合は原動機のから回りを生起し、 短絡 や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。  According to the next invention, the controller is configured to control the brush position or the rotor core position at 0 ° or near 0 ° in at least one of a state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, a certain rotation speed or more, and a sudden change in load. In this case, the power consumption as a load is extremely small even when the motor does not function as a generator because there is no input from the prime mover. In the event of a ground fault or the like, power can be quickly suppressed.
つぎの発明によれば、 ブラシに接続される交流出力端には、 可変移相手段が備 えられることにより、 送電路の状態、 負荷の状態等に応じた適切な移相が可能に なる。 - つぎの発明によれば、 回転子卷線の卷線数は、 この回転子卷線に誘導される変 圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整す ることにより、 起電力の大きさや位相を好適に調整することができる。  According to the next invention, since the AC output terminal connected to the brush is provided with the variable phase shift means, it is possible to perform an appropriate phase shift according to the state of the power transmission path, the state of the load, and the like. -According to the following invention, the number of windings of the rotor winding is adjusted according to the relative relationship between the induced electromotive force due to the transformer action induced in the rotor winding and the induced electromotive force due to rotation. This makes it possible to suitably adjust the magnitude and phase of the electromotive force.
以上の各発明はいわゆる分巻型の整流子発電装置にも適用され、 同様な作用効 果を有する。  Each of the above-mentioned inventions is also applied to a so-called shunt type commutator power generator, and has the same effect.
つぎの発明によれば、 界磁回路には界磁卷線に対して直列共振を生ずる容量の コンデンサを接続して可変移相手段としたことにより、 界磁回路に仮に低電圧が 印加されたとしても大きな電流を流すことができる。  According to the next invention, a low voltage is temporarily applied to the field circuit by connecting a capacitor having a capacity for generating series resonance to the field winding by using a variable phase shift means. A large current can flow.
つぎの発明によれば、 固定子鉄心に巻かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に巻かれた回転子卷線と整流子およびブラシとを交流出力電源として 形成し、 交流出力電源による電圧を整流して基準電圧と比較器にて比較し、 この 比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、 負荷変動があって も回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ安価になる。 また 発電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする等大型化することなく 交流電圧の補償が容易となる。 系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されに くく一定の出力が得られる。 According to the next invention, an AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core, the commutator, and the brush are formed as an AC output power supply. By rectifying the voltage from the AC output power supply and comparing it with the reference voltage by a comparator, and adjusting the voltage of the AC excitation power supply with the output of this comparator, the rotational driving force etc. can be finely controlled even if there is a load fluctuation. The device is simple and inexpensive without the need for precise control. Also, even if the output voltage capacity of the generator is small, The compensation of the AC voltage becomes easy. When the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明によれば、 固定子鉄心に巻かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷かれた回転子卷線と整流子およびブラシとを交流出力電源として 形成し、 交流出力電源による電圧と基準交流電圧とを比較器にて比較し、 この比 較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、 負荷変動があっても 回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ安価になる。 また発 電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする等大型化することなく交 流電圧の補償が容易となる。 系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されにく く一定の出力が得られる。  According to the next invention, an AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core, the commutator, and the brush are formed as an AC output power supply. By comparing the voltage from the AC output power supply with the reference AC voltage using a comparator, and adjusting the voltage of the AC excitation power supply with the output of this comparator, the rotational driving force etc. can be finely adjusted even if there is a load fluctuation. The device is simple and inexpensive without the need for precise control. Also, even if the output voltage capacity of the generator is small, it is easy to compensate for the AC voltage without increasing the size of the magnetic circuit or the like. When the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明によれば、 固定子鉄心に巻力れた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷かれた回転子卷線と整流子およびブラシとを交流出力電源として 形成し、 交流出力電源による電流と基準電流とを比較器にて比較し、 この比較器 の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、 交流出力電流の補償が容 易となる。  According to the next invention, an AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core, the commutator, and the brush are formed as an AC output power supply. By comparing the current from the AC output power supply with the reference current using a comparator and adjusting the voltage of the AC excitation power supply with the output of the comparator, the AC output current can be easily compensated.
つぎの発明によれば、 交流励磁電源の電圧波形に対応した同一波形を交流出力 電源にて出力することを目的とすることにより、 界磁電源である交流出力電源と 同一の波形を出力として得ることができる。  According to the next invention, the same waveform corresponding to the voltage waveform of the AC excitation power supply is output from the AC output power supply, so that the same waveform as the AC output power supply as the field power supply is obtained as the output. be able to.
つぎの発明によれば、 交流出力端あるいは交流出力電源に対しては、 U P Sと しての用いることにより、 無停電電源を得ることができ、 また簡単な構造にて系 統に対して連系することができ、 所望の周波数、 位相、 電圧にて出力を得ること ができる。  According to the following invention, an uninterruptible power supply can be obtained for the AC output terminal or AC output power supply by using it as a UPS, and the system can be connected to the system with a simple structure. And output can be obtained at a desired frequency, phase, and voltage.
つぎの発明によれば、 ブラシから交流出力端に取り出される電圧が一入力端に 印加されるパワーアンプを備え、 このパワーアンプの出力端が界磁卷線に接続さ れ、 このパワーアンプの他の入力端には界磁卷線端子電圧の負帰還入力を戻した ことにより、 パワーアンプの負帰還によって系統電圧あるいは出力電圧と同相の 界磁電流を流すことができ、 電流位相を改善することができる。 つぎの発明によれば、 ブラシから交流出力端に流れる電流値にてパワーアンプ の一入力端に備えた A G C回路の出力制御を行うことにより、 回転子電流に応じ たパワーアンプの電圧制御が可能となり、 ひいては界磁電流量の制御が可能とな る。 According to the next invention, there is provided a power amplifier for applying a voltage taken out from the brush to the AC output terminal to one input terminal, the output terminal of the power amplifier being connected to the field winding, By returning the negative feedback input of the field winding terminal voltage to the input terminal of the power amplifier, the field current in phase with the system voltage or output voltage can flow by the negative feedback of the power amplifier, and the current phase can be improved. Can be. According to the next invention, by controlling the output of the AGC circuit provided at one input terminal of the power amplifier with the current value flowing from the brush to the AC output terminal, it is possible to control the voltage of the power amplifier according to the rotor current Thus, the field current can be controlled.
つぎの発明によれば、 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り 出す整流子発電装置において、 界磁卷線に交流電 ί原を接続し、 整流子を形成する 各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触 させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成し、 ブラシには上 記交流電源とは別の交流出力端を接続したことにより、 界磁電流による周波数を 常に発電装置の出力周波数とすることができ、 ブラシゃ回転子の軸方向移動によ り出力電圧や位相を調整することができるので、 回転駆動力の変動や負荷特性の 変動があっても出力電圧や力率調整が可能となり、 発電にかかわる設備や装置の 低減やそれに基づく使用環境の拡大を図ることができる。  According to the next invention, a rectifier that rotates a rotor core wound with a rotor winding with respect to a stator core wound with a field winding and excited to extract power through a commutator and a brush. In a power generator, an AC generator is connected to the field winding to form a commutator. Each commutator piece is arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction, and the brush is rotated while contacting the commutator. The brush is connected to the AC output terminal, which is different from the AC power supply, so that the frequency due to the field current is always equal to the output frequency of the generator. The output voltage and phase can be adjusted by moving the brush ゃ rotor in the axial direction, so the output voltage and power factor can be adjusted even if there is a change in rotational driving force or load characteristics. And the reduction of facilities and equipment related to power generation It is possible to increase the usage environment based on LES.
つぎの発明によれば、 ブラシは、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒 状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成した ことにより、 ブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や 位相を調整させたものである。  According to the next invention, the brush is configured to have a skew in the axial direction and reciprocate along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which the respective commutator pieces are arranged in a cylindrical shape. The output voltage and phase are adjusted by allowing the brush to move axially within the axial movement range.
つぎの発明によれば、 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシの軸方向移動範 囲内にてブラシを移動させた状態で、 このブラシと接触する整流子片数がその整 流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるよ うに決定することにより、 ブラシの軸方向移動範囲内にて回転子卷線の 9 0度以 上の電気角の差を設けることにより、 例えば直線状整流子片からなる整流子の周 りに 0度から 9 0度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、 所望の出力電 圧調整や位相調整が可能となる。  According to the following invention, the angle of the skew of each commutator piece is such that the number of commutator pieces that come into contact with the brush in the axial movement range of the brush is By determining the number of the electrical angles of the connected rotor windings so as to have a difference of 90 degrees or more, the electrical angle of the rotor windings of 90 degrees or more within the axial movement range of the brush. By providing a difference between the two, a characteristic equivalent to a brush rotation from 0 to 90 degrees or more can be obtained around a commutator composed of, for example, a linear commutator piece, and a desired output voltage adjustment and phase adjustment can be achieved. Becomes possible.
つぎの発明によれば、 ブラシの軸方向移動は、 整流子の周りに空隙を介して配 置されたブラシホルダを回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動 させて行うことにより、 風圧と力水圧による流体圧に応じてブラシの軸方向移動 をすることで、 原動機の回転駆動力に応じたブラシ移動が達成されることにより、 簡便かつ安価な機構にてブラシ制御が可能となる。 According to the next invention, the axial movement of the brush moves the brush holder disposed around the commutator via the air gap according to the fluid pressure to the prime mover that generates the rotational driving force. By moving the brush in the axial direction according to the fluid pressure due to the wind pressure and the force water pressure, the brush movement according to the rotational driving force of the prime mover is achieved. Brush control becomes possible.
つぎの発明によれば、 ブラシの軸方向移動は、 整流子の周りに空隙を介して配 置されたブラシホルダをァクチユエータにて駆動させて行うことにより、 ブラシ の軸方向移動をなるベく簡単な構造にて行うようにしたものである。  According to the following invention, the axial movement of the brush is performed by driving the brush holder arranged around the commutator through the air gap by the actuator, thereby making the axial movement of the brush extremely simple. This is done with a simple structure.
つぎの発明によれば、 ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシの軸 方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることにより、 テー ブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、 負 荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。  According to the following invention, the actuator is controlled by the controller having the table of the axial movement position of the brush with respect to the number of rotations of the rotor. It will be able to cope with fluctuations in rotation speed, load, or power factor.
つぎの発明によれば、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは 停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシの軸方向 移動位置が基準位置となるブラシ位置に制御することにより、 原動機からの回転 駆動力がなく発電機として機能しなレ、場合でも電力消費は極めてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合は原動機のから回りを生起し、 短絡や地絡等の事 故時にあつて迅速な電力の抑制が可能となる。  According to the next invention, the controller moves to the brush position where the axial movement position of the brush becomes the reference position in at least one of the state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, the rotation speed is equal to or more than a certain rotation speed, and the sudden change in load. By controlling the motor, there is no rotational driving force from the prime mover and it does not function as a generator.Even in such a case, the power consumption becomes extremely small. In the event of an accident such as a short circuit, power can be quickly suppressed.
つぎの発明によれば、 テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性 の少なくとも一つをパラメータとして作成することにより、 発電機の使用状態、 負荷の状態、 系統を含めた電力系全体の状態に応じた電力制御が可能となる。 つぎの発明によれば、 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整 流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方 向反時計回りに捻る形状にしたことにより、 整流子のスキューの形状にてブラシ の一方向移動により例えば基準位置から 9 0度ブラシ回動等価位置に達しさらに は基準位置への移動が可能となり、 例えば風力発電では無風から強風までの風圧 に応じてブラシ移動位置を決定することができ、 ブラシ制御が簡単となり、 流体 圧に応じた機械的なブラシ制御も可能となる。  According to the next invention, the table is created by using at least one of the output current, output voltage, efficiency, and system load characteristic as a parameter, so that the entire power system including the generator use state, the load state, and the system Power control can be performed according to the state. According to the next invention, the skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the rectifier to the other end, and then counterclockwise in the circumferential direction. Due to the shape twisted around, the commutator skew shape allows the brush to move 90 degrees from the reference position, for example, to a 90-degree brush rotation equivalent position by unidirectional movement of the brush, and to move to the reference position. In power generation, the brush movement position can be determined according to the wind pressure from no wind to strong wind, brush control becomes simple, and mechanical brush control according to fluid pressure becomes possible.
つぎの発明によれば、 回転子は、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒 状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成した ことにより、 回転子を軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や 位相を調整させたものである。 According to the next invention, the rotor has a skew in the axial direction, and each commutator piece is cylindrical. The commutators arranged in a zigzag configuration allow reciprocation along the axial direction within the axial movement range, allowing the rotor to move in the axial direction within the axial movement range to adjust the output voltage and phase. It is a thing.
つぎの発明によれば、 各整流子片のスキューの角度は、 回転子の軸方向移動範 囲内にて回転子を移動させた状態で、 ブラシと接触する整流子片数がその整流子 片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるように 決定することで、 回転子の軸方向移動範囲内にて回転子卷線の 9 0度以上の電気 角の差を設けることにより、 例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに 0度 力 >ら 9 0度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、 所望の出力電圧調整や 位相調整が可能となる。  According to the following invention, the angle of the skew of each commutator piece is such that the number of commutator pieces that come into contact with the brush in a state where the rotor is moved within the axial movement range of the rotor is equal to the commutator piece. The electrical angle of the connected rotor winding is determined so as to have a difference of 90 degrees or more in the electrical angle, so that the electrical angle of the rotor winding is 90 degrees or more within the axial movement range of the rotor. By providing a difference between the two, a characteristic equivalent to a brush rotation of, for example, 0 degrees or more to 90 degrees or more around a commutator consisting of a linear commutator piece can be obtained, and desired output voltage adjustment and phase adjustment Becomes possible.
つぎの発明によれば、 回転子の軸方向移動は、 回転子を回転駆動力を発生する 原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことにより、 風と力水による流体圧 に応じて回転子の軸方向移動をすることで、 原動機の回転駆動力に応じた回転子 移動が達成されることにより、 簡便かつ安価な機構にて回転子制御が可能となる。 つぎの発明によれば、 回転子の軸方向移動は、 ァクチユエータを駆動させて行 うことにより、 回転子の軸方向移動機構を備えたものである。  According to the next invention, the axial movement of the rotor is performed by moving the rotor in accordance with the fluid pressure to the prime mover that generates the rotational driving force, thereby rotating the rotor in accordance with the fluid pressure due to wind and power water. By moving the rotor in the axial direction, the rotor can be moved according to the rotational driving force of the prime mover, so that the rotor can be controlled with a simple and inexpensive mechanism. According to the next invention, the axial movement of the rotor is performed by driving the actuator, thereby providing the axial movement mechanism of the rotor.
つぎの発明によれば、 ァグチユエータは、 回転子の回転数に対する回転子の軸 方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることにより、 テー ブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、 負 荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。  According to the next invention, the actuator is controlled by the controller having the table of the axial movement position of the rotor with respect to the number of rotations of the rotor. It is possible to cope with fluctuations in rotation speed, load fluctuation, or power factor fluctuation.
つぎの発明によれば、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは 停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて回転子の軸方向 移動位置が基準位置となる回転子位置に制御することにより、 原動機からの回転 駆動力がなく発電機として機能しなレ、場合でも電力消費は極めてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合は原動機のから回りを生起し、 短絡や地絡等の事 故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。  According to the following invention, the controller is a rotor in which the axial movement position of the rotor is the reference position in at least one of a state where the rotation number of the rotor is low or stopped, a certain number of rotations or more, and a sudden change in load. By controlling the position, the motor will not function as a generator because there is no rotational driving force from the prime mover, even if the rotor consumes very little power, or if the rotor overspeeds, it will rotate from the prime mover, causing a short circuit. In the event of an accident such as a ground fault or ground fault, it is possible to quickly suppress power consumption.
つぎの発明によれば、 回転子およびブラシは、 軸方向にスキューを持たせて各 整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可 能に構成したことにより、 回転子およびブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移 動可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。 According to the next invention, the rotor and the brush have a skew in the axial direction, and Commutator pieces are arranged in a cylindrical shape so that they can reciprocate along the axial direction within the axial movement range of the commutator, enabling the rotor and brush to move axially within the axial movement range. Thus, the output voltage and the phase are adjusted.
つぎの発明によれば、 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシおよび回転子の 軸方向移動範囲内にてブラシおよび回転子の少なくとも一方を移動させた状態で、 ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるように決定することにより、 回転子及びブラ シの軸方向移動範囲内にて回転子卷線の 9 0度以上の電気角の差を設けることに より、 例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに 0度から 9 0度以上までの ブラシ回動と等価の特性が得られ、 所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。 つぎの発明によれば、 回転子およびブラシの少なくとも一方の軸方向移動は、 回転子および整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダの少なくとも 一方を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことに より、 風と力 による流体圧に応じて回転子およびブラシの軸方向移動をするこ とで、 原動機の回転駆動力に応じた回転子やブラシの移動が達成されることによ り、 簡便かつ安価な機構にて回転子およびブラシ制御が可能となる。  According to the next invention, the angle of the skew of each commutator piece is such that at least one of the brush and the rotor is moved within the axial movement range of the brush and the rotor, and the commutator piece is in contact with the brush. The number is determined so that the difference in electrical angle between the rotor windings connected to the commutator piece and the rotor turns by 90 degrees or more, so that the rotor and the brush can be moved within the axial movement range. By providing an electrical angle difference of 90 degrees or more of the winding, for example, a characteristic equivalent to a brush rotation from 0 degrees to 90 degrees or more around a commutator consisting of a straight commutator piece can be obtained. Thus, desired output voltage adjustment and phase adjustment can be performed. According to the next invention, the axial movement of at least one of the rotor and the brush moves at least one of the brush holders disposed around the rotor and the commutator via an air gap to the prime mover that generates a rotational driving force. By moving the rotor and brush in the axial direction according to the fluid pressure due to wind and force, the rotor and brush move according to the rotational driving force of the prime mover. As a result, the rotor and the brush can be controlled by a simple and inexpensive mechanism.
つぎの発明によれば、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを ァクチユエータにて駆動させて行うブラシの軸方向移動とァクチユエータにて駆 動させて行う回転子の軸方向移動との双方を行うことにより、 ブラシ移動機構と 回転子移動機構との双方を備えたものである。  According to the next invention, the axial movement of the brush performed by driving the brush holder disposed around the commutator through the air gap by the actuator, and the axial movement of the rotor performed by driving the brush by the actuator. By carrying out both of the above, both a brush moving mechanism and a rotor moving mechanism are provided.
つぎの発明によれば、 ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシ及び 回転子相互の相対的軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御さ れることにより、 テーブルを内蔵した例えば 1チップの専用コントローラにて原 動機の回転数変動、 負荷変動、 あるいは力率変動に対処できることになる。  According to the following invention, the actuator is controlled by a controller having a table of relative axial movement positions of the brush and the rotor with respect to the number of rotations of the rotor, so that, for example, a dedicated chip with a built-in table is used. The controller will be able to deal with fluctuations in engine speed, load fluctuations, or power factor fluctuations.
つぎの発明によれば、 コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは 停止、 一定回転数以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシおよび回 転子の少なくとも一つの相対的軸方向移動位置が基準位置となるように制御する ことにより、 原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しなレ、場合でも電 力消費は極めてわずかとなり、 あるいは回転子が過回転の場合は原動機のから回 りを生起し、 短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。 つぎの発明によれば、 ブラシに接続される交流出力端には、 可変移相手段が備 えられることにより、 送電路の状態、 負荷の状態等に応じた適切な移相が可能に なる。 According to the next invention, the controller controls at least one relative axial movement of the brush and the rotor in at least one of a state where the rotation number of the rotor is low or stopped, a certain number of rotations or more, and a sudden change in load. Control so that the position becomes the reference position As a result, the motor does not function as a generator because there is no rotational driving force from the motor, and even in such a case, the power consumption is extremely small, or when the rotor is over-rotating, the motor may be turned around, causing a short circuit or ground failure. In the event of an accident such as a short circuit, it is possible to quickly suppress power. According to the next invention, the AC output terminal connected to the brush is provided with the variable phase shift means, so that an appropriate phase shift can be performed according to the state of the power transmission path, the state of the load, and the like.
つぎの発明によれば、 回転子卷線の卷線数は、 この回転子卷線に誘導される変 圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整す ることにより、 起電力の大きさや位相を好適に調整することができる。  According to the next invention, the number of windings of the rotor winding is adjusted in accordance with the relative relationship between the induced electromotive force due to the transformer action induced in the rotor winding and the induced electromotive force due to rotation. Thereby, the magnitude and phase of the electromotive force can be suitably adjusted.
以上の各発明はいわゆる分巻型の整流子発電装置にも適用され、 同様な作用効 果を有する。  Each of the above-mentioned inventions is also applied to a so-called shunt type commutator power generator, and has the same effect.
つぎの発明によれば、 界磁回路には界磁卷線に対して直列共振を生ずる容量の コンデンサを接続して可変移相手段としたことにより、 界磁回路に仮に低電圧が 印加されたとしても大きな電流を流すことができる。  According to the next invention, a low voltage is temporarily applied to the field circuit by connecting a capacitor having a capacity for generating series resonance to the field winding by using a variable phase shift means. A large current can flow.
つぎの発明によれば、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷かれた回転子巻線、 各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒 状に配列した整流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシ を交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電圧を整流して基準電圧と比 較器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することによ り、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単 かつ安価になる。 また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする 等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。 系統連系した場合回転駆動 力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。  According to the next invention, an AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core and each commutator piece have skew in the axial direction. A commutator arranged in a cylindrical shape and a brush that moves axially relative to this commutator are formed as an AC output power supply, and the voltage from the AC output power supply is rectified and compared with a reference voltage using a comparator. However, by adjusting the voltage of the AC excitation power supply based on the output of the comparator, the apparatus becomes simple and inexpensive without having to finely control the rotational driving force and the like even when there is a load fluctuation. Also, even if the output voltage capacity of the generator is small, it is easy to compensate for the AC voltage without increasing the size of the magnetic circuit or the like. When the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明によれば、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷かれた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒 状に配列した整流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシ を交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電圧と基準交流電圧とを比較 器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、 負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ 安価になる。 また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする等大 型化することなく交流電圧の補償が容易となる。 系統連系した場合回転駆動力の 変動に左右されにくく一定の出力が得られる。 According to the next invention, an AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core and each commutator piece have skew in the axial direction. A commutator arranged in a cylindrical shape and a brush that moves axially relative to this commutator are formed as an AC output power supply, and the voltage from the AC output power supply is compared with the reference AC voltage. By comparing the voltage of the AC excitation power supply with the output of the comparator, the device becomes simple and inexpensive without having to finely control the rotational driving force and the like even if there is a load change. Also, even if the output voltage capacity of the generator is small, it is easy to compensate for the AC voltage without increasing the size of the magnetic circuit or the like. When the system is connected to the grid, a constant output is obtained without being affected by fluctuations in the rotational driving force.
つぎの発明によれば、 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に巻かれた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒 状に配列した整流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシ を交流出力電源として形成し、 交流出力電源による電流と基準電流とを比較器に て比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、 交 流出力電流の補償が容易となる。  According to the next invention, an AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core and each commutator piece have skew in the axial direction. A commutator arranged in a cylindrical shape and a brush that moves axially relative to the commutator are formed as an AC output power supply, and the current from the AC output power supply is compared with a reference current using a comparator. Adjusting the voltage of the AC excitation power supply at the output of the comparator facilitates compensation of the AC output current.
つぎの発明によれば、 交流励磁電源の電圧波形に対応した同一波形を交流出力 電源にて出力することを目的とすることにより、 界磁電源である交流出力電源と 同一の波形を出力として得ることができる。  According to the next invention, the same waveform corresponding to the voltage waveform of the AC excitation power supply is output from the AC output power supply, so that the same waveform as the AC output power supply as the field power supply is obtained as the output. be able to.
つぎの発明によれば、 交流出力端あるいは交流出力電源に対しては、 U P Sと しての用いることにより、 無停電電源を得ることができ、 また簡単な構造にて系 統に対して連系することができ、 所望の周波数、 位相、 電圧にて出力を得ること ができる。  According to the following invention, an uninterruptible power supply can be obtained for the AC output terminal or AC output power supply by using it as a UPS, and the system can be connected to the system with a simple structure. And output can be obtained at a desired frequency, phase, and voltage.
つぎの発明によれば、 ブラシから交流出力端に取り出される電圧が一入力端に 印加されるパワーアンプを備え、 このパワーアンプの出力端が界磁卷線に接続さ れ、 このパワーァンプの他の入力端には界磁卷線端子電圧の負帰還入力を戻した ことにより、 パワーァンプの負帰還によつて系統電圧あるいは出力電圧と同相の 界磁電流を流すことができ、 電流位相を改善することができる。  According to the next invention, there is provided a power amplifier in which a voltage taken out from the brush to the AC output terminal is applied to one input terminal, and the output terminal of the power amplifier is connected to the field winding, and the other end of the power amplifier is connected to the power amplifier. By returning the negative feedback input of the field winding terminal voltage to the input end, a field current in the same phase as the system voltage or output voltage can flow by the negative feedback of the power amplifier to improve the current phase. Can be.
つぎの発明によれば、 ブラシから交流出力端に流れる電流値にてパワーアンプ の一入力端に備えた AG C回路の出力制御を行うことにより、 回転子電流に応じ たパワーアンプの電圧制御が可能となり、 ひいては界磁電流量の制御が可能とな る。 つぎの発明によれば、 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り 出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に回 動可能に構成し、 周方向の回動可能な範囲は予め設定した電気角基準位置に対し て所望の電気角の範囲としたことにより、 交流電源周波数にて得られる周波数を 出力することができ、 ブラシの所望角の相対的な回動により出力及び力率を調整 することができるので、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変 動や出力電圧あるいは出力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の 装置や設備の低減及び使用環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電し て発電機出力端が短絡状態になった時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電 機励磁入力がない状態となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機 から短絡電流が発生する恐れがなくなり、 発電機へのス トレスも少ない。 According to the next invention, by controlling the output of the AGC circuit provided at one input terminal of the power amplifier with the current value flowing from the brush to the AC output terminal, the voltage control of the power amplifier according to the rotor current can be performed. This makes it possible to control the amount of field current. According to the next invention, a rectifier for taking out electric power through a commutator and a brush by rotating a rotor core wound with a rotor winding with respect to a stator core wound with a field winding and excited. AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element in the stator power generator, so that the brush and the stator core contacting the commutator can rotate relative to each other in the circumferential direction of the commutator. By setting the range that can be rotated in the circumferential direction to the range of the desired electrical angle with respect to the preset electrical angle reference position, the frequency obtained by the AC power supply frequency can be output, and the brush Since the output and power factor can be adjusted by relative rotation of the desired angle, it is possible not only to connect to the system, but also to change the rotational driving force and the output voltage or the output characteristics or the output characteristics. Adjustment is possible, and the generator Can be reduced and enlargement of the use environment. In addition, when the system is out of power and the generator output terminal is short-circuited, no field current flows from the system and there is no generator excitation input, so no generator output is generated. As a result, there is no possibility that a short-circuit current will be generated from the generator, and stress on the generator will be small.
つぎの発明によれば、 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り 出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に回 動可能に構成し、 周方向の回動可能な範囲は電気角にて略 0度から略 9 0度の範 囲としたことにより、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 ブラシの 0度〜 9 0度間の相対的な回動により出力及び力率を調整することがで きるので、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧 あるいは出力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備の 低減及び使用環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電して発電機出力 端が短絡状態になつた時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入力が ない状態となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡電流 が発生する恐れがなくなり、 発電機へのストレスも少ない。  According to the next invention, a rectifier for extracting electric power through a commutator and a brush by rotating a rotor core wound with a rotor winding relative to a stator core wound with a field winding and excited. AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element in the stator power generator, so that the brush and the stator core contacting the commutator can rotate relative to each other in the circumferential direction of the commutator. The range of rotation in the circumferential direction is set in the range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle, so that the frequency obtained by the AC power supply frequency can be output. The output and power factor can be adjusted by relative rotation between degrees and 90 degrees, so that grid interconnection is possible, as well as fluctuations in rotational driving force and fluctuations in output voltage or output characteristics. Voltage can be adjusted according to the It is possible to achieve the expansion of the environment. In addition, when the system is out of power and the generator output terminal is short-circuited, no generator current is generated because the field current from the system does not flow and there is no generator excitation input. As a result, there is no possibility that a short-circuit current will be generated from the generator, and the stress on the generator will be small.
つぎの発明によれば、 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り 出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、 整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラ シを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成 したことにより、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力することができ、 ス キューを持たせた整流子とブラシとの軸方向移動に伴うブラシの相対的な回動に より出力及び力率を調整することができるので、 系統連系が可能であることはも ちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるいは出力特性の変動に応じて電圧調整 が可能となり、 発電機の装置や設備の低減及び使用環境の拡大を図ることができ る。 また、 系統が停電して発電機出力端が短絡状態になった時は、 系統からの界 磁電流が流れないで発電機励磁入力がない状態となるため、 発電機出力が発生し ない。 この結果、 発電機から短絡電流が発生する恐れがなくなり、 発電機へのス トレスも少ない。 According to the next invention, the rotor is attached to the stator core, on which the field winding is wound and excited. In a commutator power generator that extracts power through a commutator and a brush by rotating a rotor core wound with a winding, an AC power supply is connected to the field winding through a phase shift element, and the commutator is connected to the field winding. Each commutator piece to be formed is arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction, and the brush can move along the axial direction relative to the rotor while contacting the commutator. It can output the frequency obtained by the AC power supply frequency, and the output and power factor can be adjusted by the relative rotation of the brush with the axial movement of the skewed commutator and the brush. As a result, it is not only possible to connect to the grid, but also it is possible to adjust the voltage according to the fluctuations in the rotational driving force and the output voltage or output characteristics, thereby reducing the number of generators and equipment and reducing the usage environment. It can be expanded. In addition, when the system is out of power and the generator output terminal is short-circuited, no generator current is generated because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no danger of generating a short-circuit current from the generator, and stress on the generator is reduced.
つぎの発明によれば、 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシと整流子の相対 的な軸方向移動範囲内にてブラシまたは整流子のいずれかを移動させたとき、 こ のブラシと接触し得る整流子片の本数が、 その整流子片につながる回転子卷線の 電気角にて 9 0度以上の差に当たる本数になるような角度であることにより、 ブ ラシや整流子の軸方向移動範囲内にて回転子卷線の 9 0度以上の電気角の差を設 けることにより、 例えば直線状整流子片として考えた場合に整流子の周りに 0度 から 9 0度以上までブラシが回動することと等価の特性が得られ、 所望の出力電 圧調整や位相調整が可能となる。  According to the next invention, the angle of the skew of each commutator piece is such that, when either the brush or the commutator is moved within the relative axial movement range of the brush and the commutator, the angle of contact with this brush is determined. The number of possible commutator segments is such that the electrical angle of the rotor winding connected to the commutator segment is equal to or greater than 90 degrees in electrical angle. By providing an electrical angle difference of 90 degrees or more of the rotor winding within the movement range, for example, when considered as a straight commutator piece, brushes from 0 degrees to 90 degrees or more around the commutator The characteristics equivalent to the rotation of the motor are obtained, and the desired output voltage adjustment and phase adjustment can be performed.
つぎの発明によれば、 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整 流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方 向反時計回りに捻る形状にしたことにより、 整流子のスキューの形状にてブラシ や整流子の一方向移動のみにより例えば基準位置から 9 0度ブラシ回動位置に達 しその後基準位置への移動が可能となり、 例えば風力発電では無風から強風まで の風圧に応じてブラシ移動位置を決定することができ、 ブラシ制御が簡単となる。 つぎの発明によれば、 ブラシと整流子とは、 各整流子片を筒状に配列した整流 子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い相対的に移動可能に構成したことにより、 ブラシあるいは整流子を軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧 や位相を調整させたものである。 According to the next invention, the skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the rectifier to the other end, and then counterclockwise in the circumferential direction. By twisting around, the commutator skew allows the brush and commutator to move only 90 degrees from the reference position to the brush rotation position, for example, and then move to the reference position only by one-way movement. For example, in wind power generation, the brush movement position can be determined according to the wind pressure from no wind to strong wind, and brush control is simplified. According to the next invention, the brush and the commutator are configured such that each commutator piece is relatively movable along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which the commutator pieces are arranged in a cylindrical shape. The output voltage and phase are adjusted by allowing the commutator to move axially within the axial movement range.
つぎの発明によれば、 軸方向の移動可能範囲は電気角にて略 0度から略 9 0度 の範囲としたことにより、 ブラシあるいは整流子の軸方向移動に伴う電気角 9 0 度の回動にて、 最小から最大までの出力変動を容易に得ることができる。  According to the following invention, the movable range in the axial direction is set to a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle, so that the brush or the commutator can be rotated by 90 degrees in electrical angle due to the axial movement. In this way, output fluctuations from minimum to maximum can be easily obtained.
つぎの発明によれば、 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り 出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子および第 1スィツチを介して 第 1および第 2の交流電源を選択的に切り替え可能に接続し、 整流子に接触する ブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に回動可能に構成し、 ブラシを常時出力端子の接続先および第 1スィツチに連動する第 2スィツチを介 して第 1の交流電源に接続したことにより、 交流電源周波数にて得られる周波数 を出力することができ、 ブラシの相対的な回動により出力及び力率を調整するこ とができるので、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出 力電圧あるいは出力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や 設備の低減及び使用環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電して発電 機出力端が短絡状態になった時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁 入力がない状態となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短 絡電流が発生する恐れがなくなり、 発電機へのス トレスも少ない。 したがって第 1スィッチを瞬時に切り換える必要もなく、 さらに、 第 2の交流電源を界磁電源 として直ちに発電が可能となる。  According to the next invention, a rectifier that rotates a rotor core wound with a rotor winding with respect to a stator core wound with a field winding and excited to extract power through a commutator and a brush. In a power generator, a first and a second AC power supply are selectively and selectively connected to a field winding via a phase shift element and a first switch, and a brush and a stator core that are in contact with a commutator are connected to each other. The brushes are configured to be rotatable in the circumferential direction of the commutator relatively to each other, and the brush is always connected to the first AC power supply via the connection destination of the output terminal and the second switch linked to the first switch. Can output the frequency obtained from the AC power supply frequency, and the output and power factor can be adjusted by the relative rotation of the brush. Fluctuation of driving force or output voltage or It enables the voltage adjusted according to the variation of the output characteristics, it is possible to increase the generator apparatus and equipment reduction and use environment. In addition, when the power outage of the system causes the output end of the generator to be short-circuited, no field current flows from the system and there is no generator excitation input, so no generator output is generated. As a result, there is no possibility that a short-circuit current will be generated from the generator, and stress on the generator will be small. Therefore, there is no need to instantaneously switch the first switch, and power can be generated immediately using the second AC power supply as a field power supply.
つぎの発明によれば、 第 2の交流電源または常時出力端子の接続先の少なくと も一方は U P Sであることにより、 界磁電源を第 2の交流電源として U P Sを用 いることにより安定した発電が行われ、 また安定した界磁電源を用いることによ り発電装置を U P S供給電源として有用なものとすることができる。 つぎの発明によれば、 周方向の回動可能な範囲は、 電気角にて略 0度から略 9 0度の範囲としたことにより、 ブラシあるいは整流子の軸方向移動が出力が最も 変動する電気角の回動にて容易に対応させることができる。 According to the following invention, since at least one of the connection destinations of the second AC power supply or the constant output terminal is a UPS, stable power generation is achieved by using the UPS as the field power supply as the second AC power supply. By using a stable field power source, the generator can be used as a UPS power source. According to the next invention, the range in which the rotation in the circumferential direction is set to a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle, whereby the output of the brush or the commutator in the axial direction varies most. It is possible to easily cope with the rotation of the electric angle.
つぎの発明によれば、 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り 出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子および第 1スィツチを介して 第 1および第 2の交流電源を選択的に切り替え可能に接続し、 整流子を形成する 各整流子片を軸方向にスキュ一を持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触 させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿レ、移動可能に構成し、 ブラシを常時 出力端子の接続先および第 1スィツチに連動する第 2スィッチを介して第 1の交 流電源に接続したことにより、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力するこ とができ、 ブラシの相対的な軸方向移動により出力及び力率を調整することがで きるので、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧 あるいは出力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備の 低減及び使用環境の拡大を図ることができる。 また、 系統が停電して発電機出力 端が短絡状態になった時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入力が ない状態となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡電流 が発生する恐れがなくなり、 発電機へのストレスも少ない。 したがって第 1スィ ツチを瞬時に切り換える必要もなく、 さらに、 第 2の交流電源を界磁電源として 直ちに発電が可能となる。  According to the next invention, a rectifier that rotates a rotor core wound with a rotor winding with respect to a stator core wound with a field winding and excited to extract power through a commutator and a brush. In the power generating device, the first and second AC power supplies are selectively switchably connected to the field winding via a phase shift element and a first switch to form a commutator. The brush is arranged in a cylindrical shape with a skewer, and the brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while being in contact with the commutator. By connecting to the first AC power supply via the second switch linked to the first switch, the frequency obtained by the AC power supply frequency can be output, and the output is obtained by the relative axial movement of the brush. And power factor can be adjusted, In addition to being able to connect to the grid, it is possible to adjust the voltage according to fluctuations in the rotational driving force and fluctuations in the output voltage or output characteristics, thereby reducing the number of generators and equipment and expanding the operating environment. it can. In addition, when the system is out of power and the generator output terminal is short-circuited, no generator current is input because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no possibility that a short-circuit current will be generated from the generator, and the stress on the generator will be small. Therefore, there is no need to switch the first switch instantaneously, and power can be generated immediately using the second AC power supply as a field power supply.
つぎの発明によれば、 界磁卷線が卷カれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を正転および逆転させて整流子およびブラシを介して 電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交流電源 を接続し、 整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の 周方向に回動可能に構成し、 周方向の回動可能な範囲は電気角にて略 0度を中心 として略 ± 9 0度の範囲としたことにより、 交流電源周波数にて得られる周波数 を出力することができ、 ブラシの相対的な回動により出力及び力率を調整するこ とができるので、 系統連系が可能であることはもちろん、 回転駆動力の変動や出 力電圧あるいは出力特性の変動に応じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や 設備の低減及び使用環境の拡大を図ることができる。 また回転駆動力が逆転して もブラシの回動にて容易に対応することができる。 また、 系統が停電して発電機 出力端が短絡状態になった時は、 系統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入 力がない状態となるため、 発電機出力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡 電流が発生する恐れがなくなり、発電機へのス トレスも少ない。 According to the next invention, the rotor core wound with the rotor winding is rotated forward and reverse with respect to the stator core excited by winding the field winding, and the electric power is transmitted through the commutator and the brush. In the commutator generator, an AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element, and the brush and stator core contacting the commutator are rotated relative to each other in the circumferential direction of the commutator. It is possible to output the frequency obtained at the AC power supply frequency by setting the range that can be rotated in the circumferential direction to be approximately ± 90 degrees with the electrical angle being about 0 degree as the center. The output and power factor can be adjusted by the relative rotation of the brush. As a result, it is possible not only to connect to the grid, but also to adjust the voltage according to fluctuations in the rotational driving force and fluctuations in the output voltage or output characteristics. Can be expanded. In addition, even if the rotational driving force is reversed, it is possible to easily cope with the rotation of the brush. In addition, when the system is out of power and the output terminal of the generator is short-circuited, no generator current is generated because no field current flows from the system and there is no generator excitation input. As a result, there is no danger of generating a short-circuit current from the generator, and the stress on the generator is small.
つぎの発明によれば、 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子 卷線が巻かれた回転子鉄心を正転および逆転させて整流子およびブラシを介して 電力を取り出す整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交流電源 を接続し、 整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキュ一を持たせて筒状に配 列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動 可能に構成し、 軸方向の移動可能な範囲は電気角にて略 0度を中心として略 ± 9 0度の範囲としたことにより、 交流電源周波数にて得られる周波数を出力するこ とができ、 スキューを持たせた整流子とブラシとの軸方向移動に伴うブラシの相 対的な回動により出力及び力率を調整することができるので、 系統連系が可能で あることはもちろん、 回転駆動力の変動や出力電圧あるいは出力特性の変動に応 じて電圧調整が可能となり、 発電機の装置や設備の低減及び使用環境の拡大を図 ることができる。 また回転駆動力が逆転してもブラシの回動にて容易に対応する ことができる。 また、 系統が停電して発電機出力端が短絡状態になった時は、 系 統からの界磁電流が流れないで発電機励磁入力がない状態となるため、 発電機出 力が発生しない。 この結果、 発電機から短絡電流が発生する恐れがなくなり、 発 電機へのストレスも少ない。 産業上の利用可能性  According to the next invention, electric power is transmitted through the commutator and the brush by rotating the rotor core with the rotor winding forward and reverse with respect to the stator core on which the field winding is wound and excited. In the commutator power generator to be taken out, an AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element, and each commutator piece forming a commutator is arranged in a cylindrical shape with a skew in the axial direction. The brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while being in contact with the commutator, and the movable range in the axial direction is approximately ± 90 degrees centered on an electrical angle of approximately 0 degrees. By setting the range, it is possible to output the frequency obtained by the AC power supply frequency, and the output and power are obtained by the relative rotation of the brush accompanying the axial movement between the skewed commutator and the brush. It is possible that grid connection is possible because the rate can be adjusted. Of course, it is possible to adjust the voltage according to the fluctuation of the rotational driving force and the fluctuation of the output voltage or output characteristics, and it is possible to reduce the number of generators and equipment and expand the use environment. Even if the rotational driving force is reversed, it can be easily coped with by rotating the brush. In addition, when the power outage of the system causes the output end of the generator to be short-circuited, no field current flows from the system and there is no generator excitation input, so no generator output occurs. As a result, there is no possibility that a short-circuit current is generated from the generator, and the stress on the generator is reduced. Industrial applicability
以上のように、 この発明にかかる整流子発電装置は、 発電設備や装置規模の低 減が可能な発電装置として有用である。  As described above, the commutator power generation device according to the present invention is useful as a power generation device capable of reducing the power generation equipment and the device scale.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . 界磁卷線が卷カれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回転 子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電装置 において、 1. A commutator power generator that takes out electric power through a commutator and a brush by rotating a rotor core wound with a rotor winding with respect to a stator core that is excited by winding a field winding.
界磁卷線に交流電源を接続し、  Connect an AC power supply to the field winding,
整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを回転子の停止中および駆動中の区別 なく相対的に整流子の周方向に回動可能に構成し、  The brush and the stator core contacting the commutator are configured to be relatively rotatable in the circumferential direction of the commutator without distinction between when the rotor is stopped and during driving.
ブラ には上記交流電源とは別の交流出力端を接続したことを特徴とする整流  The rectifier is characterized in that an AC output terminal different from the AC power supply is connected to the bra.
2 . ブラシの回動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをァ クチユエータにて駆動させて行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の整 流子発電装置。 2. The rectifier generator according to claim 1, wherein the brush is rotated by driving a brush holder, which is disposed around the commutator via an air gap, with an actuator. .
3 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシの回動角のテーブルを有 するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の整 流子発電装置。 3. The rectifier power generator according to claim 2, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of a brush rotation angle with respect to a rotation speed of the rotor.
4 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以 上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近のブラシ位置 に制御することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の整流子発電装置。 4. The controller controls the brush position to 0 degree or near 0 degree in at least one of a state in which the rotation number of the rotor is low or stopped, a state in which the rotation number is more than a certain number, and a sudden change in load. 3. The commutator power generator according to item 3 above.
5 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つを パラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の整流子発 5. The commutator generator according to claim 3, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
6 . 固定子鉄心の回動は、 ァクチユエータにて駆動させて行うことを特徴とする 請求の範囲第 1項に記載の整流子発電装置。 6. The commutator power generator according to claim 1, wherein the rotation of the stator core is performed by being driven by an actuator.
7 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対する固定子鉄心の回動角のテーブル を有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載 の整流子発電装置。 7. The commutator power generator according to claim 6, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of a rotation angle of the stator core with respect to a rotation speed of the rotor.
8 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数以 上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近の回転子鉄心 位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の整流子発電装置。 8. The controller controls the rotor core position to 0 ° or near 0 ° in at least one of the state where the rotor speed is low or stopped, the speed is over a certain speed, and the load suddenly changes. The commutator power generator according to claim 7, wherein
9 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つを パラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の整流子発 9. The commutator generator according to claim 7, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
1 0 . 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエータに て駆動させて行うブラシの回動とァクチユエータにて駆動させて行う固定子鉄心 の回動との双方を行うことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の整流子発電装 10. Both the rotation of the brush, which is performed by driving the brush holder disposed around the commutator through the air gap with the actuator, and the rotation of the stator core, which is performed by driving the brush holder with the actuator, are performed. The commutator power generation device according to claim 1, characterized in that:
1 1 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシ及び固定子鉄心相互の' 回動角のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の 範囲第 1 0項に記載の整流子発電装置。 11. The commutator according to claim 10, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of a rotation angle between the brush and the stator core with respect to the rotation speed of the rotor. Power generator.
1 2 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近のブラシ位 置あるいは回転子鉄心位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記 載の整流子発電装置。 1 2. The controller controls the brush position or the rotor core position at 0 ° or near 0 ° in at least one of the state where the rotor speed is low or stopped, the speed is over a certain speed, and the load suddenly changes. Claim 11 Onboard commutator generator.
1 3 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の整流 13. The rectifier according to claim 11, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
1 4 . ブラシに接続される交流出力端あるいは界磁回路には、 可変移相手段が備 えられることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の整流子発電装置。 14. The commutator power generator according to claim 1, wherein the AC output terminal or the field circuit connected to the brush is provided with variable phase shift means.
1 5 . 回転子卷線の卷線数は、 この回転子卷線に誘導される変圧器作用による誘 導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とす る請求の範囲第 1項に記載の整流子発電装置。 15. The number of windings of the rotor winding is adjusted in accordance with the relative relationship between the induced electromotive force induced by the transformer action and the induced electromotive force caused by rotation in the rotor winding. The commutator power generation device according to claim 1.
1 6 . 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回 転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電装 置において、 1 6. A commutator power generation device that rotates a rotor core wound with a rotor winding relative to a stator core that is excited by winding a field winding to extract power through a commutator and a brush At
界磁卷線に交流電源を接続し、  Connect an AC power supply to the field winding,
整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを回転子の停止中および駆動中の区別 なく相対的に整流子の周方向に回動可能に構成し、  The brush and the stator core contacting the commutator are configured to be relatively rotatable in the circumferential direction of the commutator without distinction between when the rotor is stopped and during driving.
ブラシに接続される交流出力端は上記交流電源に接続したことを特徴とする整 流子発電装置。  An AC output terminal connected to the brush is connected to the AC power supply.
1 7 . ブラシの回動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを ァクチユエータにて駆動させて行うことを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載 の整流子発電装置。 17. The commutator power generator according to claim 16, wherein the brush is rotated by driving a brush holder arranged around the commutator via an air gap with an actuator. .
1 8 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシの回動角のテーブルを 有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載 の整流子発電装置。 18. The actuator has a table of the brush rotation angle with respect to the rotor rotation speed. The commutator power generation device according to claim 17, wherein the commutator power generation device is controlled by a controller having the same.
1 9 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近のブラシ位 置に制御することを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の整流子発電装置。 19. The controller is characterized in that the controller controls the brush position at 0 ° or near 0 ° in at least one of the state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, the rotation speed is over a certain speed, and the load suddenly changes. A commutator power generator according to claim 18.
2 0 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 1 8項に記載の整流 子発電装置。 20. The commutator power generator according to claim 18, wherein the table is created using at least one of output current, output voltage, efficiency, and system load characteristics as parameters.
2 1 . 固定子鉄心の回動は、 ァクチユエータにて駆動させて行うことを特徴とす る請求の範囲第 1 6項に記載の整流子発電装置。 21. The commutator power generator according to claim 16, wherein the rotation of the stator core is performed by being driven by an actuator.
2 2 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対する固定子鉄心の回動角のテープ ルを有するコントローラにて制御されることを特^¾とする請求の範囲第 2 1項に 記載の整流子発電装置。 22. The commutator power generator according to claim 21, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of a rotation angle of the stator core with respect to a rotation speed of the rotor. apparatus.
2 3 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近の回転子鉄 心位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の整流子発電装置。 2 3. The controller controls the rotor core position to 0 ° or near 0 ° in at least one of the state where the rotor speed is low or stopped, the speed is over a certain speed, and the load suddenly changes. The commutator power generator according to claim 22, wherein
2 4 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の整流 子発電装置。 24. The commutator power generator according to claim 22, wherein the table is created using at least one of output current, output voltage, efficiency, and system load characteristics as parameters.
2 5 . 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエータに て駆動させて行うブラシの回動とァクチユエータにて駆動させて行う固定子鉄心 の回動との双方を行うことを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の整流子発電 2 5. The brush holder placed around the commutator with a gap in the actuator 17. The commutator power generator according to claim 16, wherein both the rotation of the brush driven by the actuator and the rotation of the stator core driven by the actuator are performed.
2 6 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシ及び固定子鉄心相互の 回動角のテープ'ノレを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の 範囲第 2 5項に記載の整流子発電装置。 26. The commutation device according to claim 25, wherein the actuator is controlled by a controller having a tape for the rotation angle between the brush and the stator core relative to the rotation speed of the rotor. Child generator.
2 7 . コン トローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて 0度あるいは 0度付近のブラシ位 置あるレ、は回転子鉄心位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 2 6項に記 載の整流子発電装置。 27. The controller is in a state where the rotor speed is low or stopped, the speed is at or above a certain speed, and the brush position is at or near 0 ° at least one of sudden changes in load. 26. The commutator power generator according to claim 26, wherein the commutator power is controlled to a position.
2 8 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 2 6項に記載の整流 28. The rectifier according to claim 26, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
2 9 . ブラシに接続される交流出力端、 界磁回路、 回転子回路の少なくとも一つ には、 可変移相手段が備えられることを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の 29. The method according to claim 16, wherein at least one of the AC output terminal, the field circuit, and the rotor circuit connected to the brush is provided with a variable phase shift means.
3 0 . 回転子卷線の卷線数は、 この回転子卷線に誘導される変圧器作用による誘 導起電力と回転による銹導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とす る請求の範囲第 1 6項に記載の整流子発電装置。 30. The number of windings of the rotor winding is adjusted according to the relative relationship between the electromotive force induced by the transformer action induced in the rotor winding and the rust induced electromotive force due to rotation. The commutator power generator according to claim 16.
3 1 . 界磁回路には界磁卷線に対して直列共振を生ずる容量のコンデンサを接続 して可変移相手段としたことを特徴とする請求の範囲第 2 9項に記載の整流子発 31. The commutator generator according to claim 29, wherein a variable phase shift means is connected to the field circuit by connecting a capacitor having a capacity for generating series resonance with the field winding.
3 2 . 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷 かれた回転子卷線と整流子およびブラシとを交流出力電源として形成し、 交流出 力電源による電圧を整流して基準電圧と比較器にて比較し、 この比較器の出力に て交流励磁電源の電圧を調整する整流子発電装置。 3 2. An AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core, the commutator, and the brush are formed as an AC output power supply, and the AC output is supplied. A commutator power generator that rectifies the voltage from the power supply, compares it with a reference voltage using a comparator, and adjusts the voltage of the AC excitation power supply using the output of this comparator.
3 3 . 固定子鉄心に巻かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷 かれた回転子卷線と整流子およびブラシとを交流出力電源として形成し、 交流出 力電源による電圧と基準交流電圧とを比較器にて比較し、 この比較器の出力にて 交流励磁電源の電圧を調整する整流子発電装置。 3 3. An AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core, the commutator, and the brush are formed as an AC output power supply, and the AC output is supplied. A commutator generator that compares the voltage from the power supply with the reference AC voltage using a comparator, and adjusts the voltage of the AC excitation power supply with the output of this comparator.
3 4 . 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷 かれた回転子卷線と整流子およびブラシとを交流出力電源として形成し、 交流出 力電源による電流と基準電流とを比較器にて比較し、 この比較器の出力にて交流 励磁電源の電圧を調整する整流子発電装置。 3 4. An AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding, the commutator, and the brush wound on the rotor core are formed as an AC output power supply. A commutator generator that compares the current from the power supply with the reference current using a comparator and adjusts the voltage of the AC excitation power supply using the output of the comparator.
3 5 . 交流励磁電源の電圧波形に対応した同一波形を交流出力電源にて出力する ことを目的とすることを特徴とする請求の範囲第 3 2項に記載の整流子発電装置。 35. The commutator power generator according to claim 32, wherein the same waveform corresponding to the voltage waveform of the AC excitation power supply is output from the AC output power supply.
3 6 . 交流出力端あるいは交流出力電源に対しては、 U P Sとしての用いること を特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の整流子発電装置。 36. The commutator power generator according to claim 16, wherein the AC output terminal or the AC output power supply is used as a UPS.
3 7 . ブラシから交流出力端に取り出される電圧が一入力端に印加されるパワー アンプを備え、 このパワーアンプの出力端が界磁卷線に接続され、 このパワーァ ンプの他の入力端には界磁卷線端子電圧の負帰還入力を戻したことを特徴とする 請求の範囲第 1 6項に記載の整流子発電装置。 3 7. A power amplifier is applied to one input terminal to apply a voltage taken from the brush to the AC output terminal. The output terminal of this power amplifier is connected to the field winding, and the other input terminal of this power amplifier is 17. The commutator power generator according to claim 16, wherein the negative feedback input of the field winding terminal voltage is returned.
3 8 . ブラシから交流出力端に流れる電流値にてパワーアンプの一入力端に備え た AG C回路の出力制御を行うことを特徴とする請求の範囲第 3 7項に記載の整 流子発電装置。 38. The rectifier according to claim 37, wherein the output of the AGC circuit provided at one input terminal of the power amplifier is controlled by a current value flowing from the brush to the AC output terminal. apparatus.
3 9 . 界磁卷線が卷カれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が卷カれた回 転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電装 置において、 3 9. Commutator power generation, in which the rotor core is rotated and the rotor core is rotated with respect to the stator core, which is energized by winding the field winding, to extract power through the commutator and brush In the device,
界磁卷線に交流電源を接続し、  Connect an AC power supply to the field winding,
整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能 に構成し、  Each commutator piece forming a commutator is arranged in a cylindrical shape with a skew in the axial direction, and the brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while contacting the brush with the commutator.
ブラシには上記交流電源とは別の交流出力端を接続したことを特徴とする整流 子発電装置。  A commutator power generator, wherein an AC output terminal different from the AC power supply is connected to the brush.
4 0 . ブラシは、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流 子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする 請求の範囲第 3 9項に記載の整流子発電装置。 40. The brush is characterized in that the brush is reciprocally movable along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction. A commutator generator according to item 39.
4 1 . 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシの軸方向移動範囲内にてブラシを 移動させた状態で、 このブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる 回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるように決定すること を特徴とする請求の範囲第 4 0項に記載の整流子発電装置。 4 1. The skew angle of each commutator piece is determined by the number of commutator pieces that come into contact with this brush when the brush is moved within the axial movement range of the brush. 41. The commutator power generator according to claim 40, wherein the number is determined so that a difference of 90 degrees or more is generated at the electrical angle.
' 4 2 . ブラシの軸方向移動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホ ルダを回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを 特徴とする請求の範囲第 4 0項に記載の整流子発電装置。 '4 2. The brush is axially moved by moving a brush holder arranged around the commutator via an air gap according to fluid pressure to a prime mover that generates rotational driving force. Item 40. The commutator power generator according to Item 40.
4 3 . ブラシの軸方向移動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホ ルダをァクチュエータにて駆動させて行うことを特徴とする請求の範囲第 4 0項 に記載の整流子発電装置。 43. The commutator according to claim 40, wherein the brush is moved in the axial direction by driving a brush holder, which is disposed around the commutator via an air gap, with an actuator. Power generator.
4 4 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシの軸方向移動位置のテ 一ブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の範囲第 4 3 項に記載の整流子発電装置。 44. The commutator power generator according to claim 43, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of a brush axial movement position with respect to a rotation speed of the rotor.
4 5 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシの軸方向移動位置が基準位 置となるブラシ位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 4 4項に記載の整 流子発電装置。 45. The controller shall control the brush position to be the reference position for the axial movement position of the brush in at least one of the state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, the rotation speed is over a certain speed, and the load suddenly changes. The rectifier power generator according to claim 44, characterized by the following.
4 6 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 4 4項に記載の整流 46. The rectifier according to claim 44, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
4 7 . 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端 より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻 る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 4 2項に記載の整流子発電装置。 4 7. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. 43. The commutator power generator according to claim 42, wherein:
4 8 . 回転子は、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流 子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする 請求の範囲第 3 9項に記載の整流子発電装置。 48. The rotor is characterized in that it has a skew in the axial direction and is capable of reciprocating along the axial direction within the axial movement range of a commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape. 30. A commutator generator according to item 39.
4 9 . 各整流子片のスキューの角度は、 回転子の軸方向移動範囲内にて回転子を 移動させた状態で、 ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転 子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特 徴とする請求の範囲第 4 8項に記載の整流子発電装置。 4 9. The skew angle of each commutator piece is determined by rotating the rotor within the axial movement range of the rotor, and the number of commutator pieces that come into contact with the brush turns to the commutator piece. 49. The commutator power generator according to claim 48, wherein the number is determined so that a difference of 90 degrees or more occurs in an electric angle of the child winding.
5 0 . 回転子の軸方向移動は、 回転子を回転駆動力を発生する原動機への流体圧 力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求の範囲第 4 8項に記載の整流子 50. The commutator according to claim 48, wherein the axial movement of the rotor is performed by moving the rotor in accordance with a fluid pressure to a prime mover that generates a rotational driving force.
5 1 . 回転子の軸方向移動は、 ァクチユエータを駆動させて行うことを特徴とす る請求の範囲第 4 8項に記載の整流子発電装置。 51. The commutator power generator according to claim 48, wherein the axial movement of the rotor is performed by driving an actuator.
5 2 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対する回転子の軸方向移動位置のテ 一ブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の範囲第 5 1 項に記載の整流子発電装置。 52. The commutator power generator according to claim 51, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of the axial movement position of the rotor with respect to the rotation speed of the rotor. .
5 3 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて回転子の軸方向移動位置が基準位 置となる回転子位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 5 2項に記載の整 流子発電装置。 5 3. The controller controls the rotor position so that the axial movement position of the rotor becomes the reference position in at least one of the state where the rotation number of the rotor is low or stopped, the number of rotations is more than a certain number, and the load suddenly changes. 33. The rectifier power generating apparatus according to claim 52, wherein:
5 4 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 5 2項に記載の整流 54. The rectifier according to claim 52, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
5 5 . 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端 より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻 る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 5 0項に記載の整流子発電装置。 5 5. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. The commutator power generator according to claim 50, characterized in that:
5 6 . 回転子およびブラシは、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に 配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿レ、往復移動可能に構成したこと を特徴とする請求の範囲第 3 9項に記載の整流子発電装置。 5 6. The rotor and brush are configured to have a skew in the axial direction and to be able to reciprocate in the axial direction within the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape. The commutator power generator according to claim 39, characterized in that:
5 7 . 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシおよび回転子の軸方向移動範囲内 にてブラシおよび回転子の少なくとも一方を移動させた状態で、 ブラシと接触す る整流子片数がその整流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差 が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求の範囲第 5 6項に記載 の整流子発電装置。 5 7. The skew angle of each commutator segment is determined by the number of commutator segments in contact with the brush when at least one of the brush and the rotor is moved within the axial movement range of the brush and the rotor. The commutator power generator according to claim 56, wherein the number is determined so that a difference of 90 degrees or more occurs in an electric angle of a rotor winding connected to the commutator piece.
5 8 . 回転子およびブラシの少なくとも一方の軸方向移動は、 回転子および整流 子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダの少なくとも一方を回転駆動力 を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求の 範囲第 5 6項に記載の整流子発電装置。 5 8. The axial movement of at least one of the rotor and the brush depends on the fluid pressure on the prime mover that generates a rotational driving force by rotating at least one of the brush holders arranged around the rotor and the commutator with a gap. 57. The commutator power generator according to claim 56, wherein the commutator power generation is performed by moving the generator.
5 9 . 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエータに て駆動させて行うブラシの軸方向移動とァクチユエータにて駆動させて行う回転 子の軸方向移動との双方を行うことを特徴とする請求の範囲第 5 6項に記載の整 5 9. Both the axial movement of the brush driven by the actuator and the axial movement of the rotor driven by the actuator and the brush holder arranged around the commutator through the air gap are performed. The alignment according to claim 56, characterized by the following:
6 0 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシ及び回転子相互の相対 的軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴と する請求の範囲第 5 9項に記載の整流子発電装置。 60. The commutator according to claim 59, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of relative axial movement positions of the brush and the rotor with respect to the rotation speed of the rotor. Child generator.
6 1 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシおよび回転子の少なくとも 一つの相対的軸方向移動位置が基準位置となるように制御することを特徴とする 請求の範囲第 6 0項に記載の整流子発電装置。 6 1. The controller determines that the relative axial movement position of at least one of the brush and the rotor is equal to the reference position in at least one of the state where the rotation number of the rotor is low or stopped, the rotation number is more than a certain number, and the load suddenly changes. Characterized by controlling The commutator power generator according to claim 60.
6 2 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 6 0項に記載の整流 62. The rectifier according to claim 60, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
6 3 . 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端 より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻 る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 5 8項に記載の整流子発電装置。 6 3. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. The commutator power generation device according to claim 58, wherein the power generation device includes:
6 4 . ブラシに接続される交流出力端および界磁回路の少なくとも一つには、 可 変移相手段が備えられることを特徴とする請求の範囲第 3 9項に記載の整流子発 64. The commutator generator according to claim 39, wherein at least one of the AC output terminal and the field circuit connected to the brush is provided with a variable phase shift means.
6 5 . 回転子卷線の卷線数は、 この回転子卷線に誘導される変圧器作用による誘 導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とす る請求の範囲第 3 9項に記載の整流子発電装置。 65. The number of windings of the rotor winding is adjusted according to the relative relationship between the electromotive force induced by the transformer action induced in the rotor winding and the induced electromotive force caused by rotation. The commutator power generator according to claim 39.
6 6 . 界磁卷線が卷カれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が巻かれた回 転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電装 置において、 6 6. A commutator power generation device that rotates the rotor core with the rotor winding wound on the stator core that is excited by winding the field winding to extract power through the commutator and brush. In place
界磁卷線に交流電源を接続し、  Connect an AC power supply to the field winding,
整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能 に構成し、  Each commutator piece forming a commutator is arranged in a cylindrical shape with a skew in the axial direction, and the brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while contacting the brush with the commutator.
ブラシに接続される交流出力端は上記交流電源に接続したことを特徴とする整 流子発電装置。 An AC output terminal connected to the brush is connected to the AC power supply.
6 7 . ブラシは、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流 子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする 請求の範囲第 6 6項に記載の整流子発電装置。 6 7. The brush is characterized in that the brush is reciprocally movable along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction. Commutator power plant according to range 66.
6 8 . 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシの軸方向移動範囲内にてブラシを 移動させた状態で、 このブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる 回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるように決定すること を特徴とする請求の範囲第 6 7項に記載の整流子発電装置。 6 8. The skew angle of each commutator segment is determined by the number of commutator segments in contact with the brush while the brush is moved within the axial movement range of the brush. The commutator power generation device according to claim 67, wherein the number is determined so as to have a difference of 90 degrees or more at the electrical angle.
6 9 . ブラシの軸方向移動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホ ルダを回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを 特徴とする請求の範囲第 6 7項に記載の整流子発電装置。 69. The brush is axially moved by moving a brush holder arranged around a commutator through an air gap in accordance with fluid pressure to a prime mover that generates rotational driving force. Commutator power plant according to range 67.
7 0 . ブラシの軸方向移動は、 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホ ルダをァクチユエータにて駆動させて行うことを特徴とする請求の範囲第 6 7項 に記載の整流子発電装置。 70. The commutator power generator according to claim 67, wherein the brush is axially moved by driving a brush holder, which is disposed around the commutator via an air gap, with an actuator. apparatus.
7 1 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシの軸方向移動位置のテ 一ブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の範囲第 7 0 項に記載の整流子発電装置。 71. The commutator power generator according to claim 70, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of a brush axial movement position with respect to a rotation speed of the rotor.
7 2 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシの軸方向移動位置が基準位 置となるブラシ位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 7 1項に記載の整 流子発電装置。 7 2. The controller shall control the brush position so that the axial movement position of the brush becomes the reference position in at least one of the state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, the rotation speed is over a certain speed, and the load suddenly changes. The rectifier power generator according to claim 71, characterized by the following.
7 3 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 7 1項に記載の整流 73. The rectifier according to claim 71, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
7 4 . 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端 より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻 る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 6 9項に記載の整流子発電装置。 7 4. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. The commutator power generator according to claim 69, characterized in that:
7 5 . 回転子は、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流 子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする 請求の範囲第 6 6項に記載の整流子発電装置。 75. The rotor is configured so that it can reciprocate along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction. Commutator power generator according to Item 66.
7 6 . 各整流子片のスキューの角度は、 回転子の軸方向移動範囲内にて回転子を 移動させた状態で、 ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転 子巻線の電気角にて 9 0度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特 徴とする請求の範囲第 7 5項に記載の整流子発電装置。 7 6. The skew angle of each commutator segment is determined by the number of commutator segments that come into contact with the brush while the rotor is moved within the axial movement range of the rotor. The commutator power generator according to claim 75, wherein the number is determined so that a difference of 90 degrees or more occurs in the electrical angle of the wire.
7 7 . 回転子の軸方向移動は、 回転子を回転駆動力を発生する原動機への流体圧 力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求の範囲第 7 5項に記載の整流子 77. The commutator according to claim 75, wherein the axial movement of the rotor is performed by moving the rotor in accordance with a fluid pressure to a prime mover that generates a rotational driving force.
7 8 . 回転子の軸方向移動は、 ァクチユエ一タにて駆動させて行うことを特徴と する請求の範囲第 7 5項に記載の整流子発電装置。 78. The commutator power generator according to claim 75, wherein the axial movement of the rotor is performed by being driven by an actuator.
7 9 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対する回転子の軸方向移動位置のテ 一ブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求の範囲第 7 8 項に記載の整流子発電装置。 79. The commutator power generator according to claim 78, wherein the actuator is controlled by a controller having a table of the axial movement position of the rotor with respect to the rotation speed of the rotor. .
8 0 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回車数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにて回転子の軸方向移動位置が基準位 置となる回転子位置に制御することを特徴とする請求の範囲第 7 9項に記載の整 8 0. The controller must be in the rotor position where the axial movement position of the rotor becomes the reference position in at least one of the state where the rotation speed of the rotor is low or stopped, the number of rotations is more than a certain number, and the load suddenly changes. Control according to claim 79.
8 1 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 7 9項に記載の整流 81. The rectifier according to claim 79, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
8 2 . 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端 より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻 る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 7 7項に記載の整流子発電装置。 8 2. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. 81. The commutator power generator according to claim 77, wherein:
8 3 . 回転子およびブラシは、 軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に 配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したこと を特徴とする請求の範囲第 6 6項に記載の整流子発電装置。 8 3. The rotor and brush are configured to have a skew in the axial direction and to be able to reciprocate along the axial direction within the axial moving range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape. The commutator power generator according to claim 66, wherein
8 4 . 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシおよび回転子の軸方向移動範囲内 にてブラシおよび回転子の少なくとも一方を移動させた状態で、 ブラシと接触す る整流子片数がその整流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差 が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求の範囲第 8 3項に記載 の整流子発電装置。 8 4. The skew angle of each commutator segment is determined by the number of commutator segments in contact with the brush when at least one of the brush and the rotor is moved within the axial movement range of the brush and the rotor. 43. The commutator power generator according to claim 83, wherein the number is determined so that the number of electric angles of the rotor windings connected to the commutator pieces has a difference of 90 degrees or more.
8 5 . 回転子およびブラシの少なくとも一方の軸方向移動は、 回転子および整流 子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダの少なくとも一方を回転駆動力 を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求の 範囲第 8 3項に記載の整流子発電装置。 8 5. The axial movement of at least one of the rotor and the brush depends on the fluid pressure to the prime mover that generates a rotational driving force by rotating at least one of the brush holders disposed around the rotor and the commutator with a gap. Claim Commutator power plant according to range 83.
8 6 . 整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをァクチユエータに て駆動させて行うブラシの軸方向移動とァクチユエータにて駆動させて行う回転 子の軸方向移動との双方を行うことを特徴とする請求の範囲第 8 3項に記載の整 流子発電装置。 8 6. Both the axial movement of the brush driven by the actuator and the axial movement of the rotor driven by the actuator and the brush holder arranged around the commutator via the air gap are performed. The rectifier power generator according to claim 83, characterized by the following.
8 7 . ァクチユエータは、 回転子の回転数に対するブラシ及び回転子相互の相対 的軸方向移動位置のテープノレを有するコントローラにて制御されることを特徴と する請求の範囲第 8 6項に記載の整流子発電装置。 87. The commutator according to claim 86, wherein the actuator is controlled by a controller having a brush for the relative axial movement position of the brush and the rotor with respect to the rotation speed of the rotor. Child generator.
8 8 . コントローラは、 回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、 一定回転数 以上、 および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシおよび回転子の少なくとも 一つの相対的軸方向移動位置が基準位置となるように制御することを特徴とする 請求の範囲第 8 7項に記載の整流子発電装置。 8 8. The controller determines that the relative axial movement position of at least one of the brush and the rotor is at the reference position when the rotor speed is low or stopped, when the speed is over a certain speed, and when the load suddenly changes. The commutator power generation device according to claim 87, characterized in that the commutator power generation device is controlled such that:
8 9 . テーブルは、 出力電流、 出力電圧、 効率、 系統負荷特性の少なくとも一つ をパラメータとして作成することを特徴とする請求の範囲第 8 7項に記載の整流 89. The rectifier according to claim 87, wherein the table is created using at least one of an output current, an output voltage, an efficiency, and a system load characteristic as a parameter.
9 0 . 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端 より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻 る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 8 5項に記載の整流子発電装置。 9 0. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. The commutator power generator according to claim 85, characterized in that:
9 1 . ブラシに接続される交流出力端、 界磁回路、 回転子回路の少なくとも一つ には、 可変移相手段が備えられることを特徴とする請求の範囲第 6 6項に記載の 整流子発電装置。 91. The commutator according to claim 66, wherein at least one of an AC output terminal, a field circuit, and a rotor circuit connected to the brush is provided with a variable phase shift means. Power generator.
9 2 . 回転子卷線の卷線数は、 この回転子卷線に誘導される変圧器作用による誘 導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とす る請求の範囲第 6 6項に記載の整流子発電装置。 9 2. The number of windings of the rotor winding is adjusted in accordance with the relative relationship between the induced electromotive force induced by the transformer action and the induced electromotive force caused by rotation in the rotor winding. The commutator power generator according to claim 66.
9 3 . 界磁回路には界磁卷線に対して直列共振を生ずる容量のコンデンサを接続 して可変移相手段としたことを特徴とする請求の範囲第 6 4項に記載の整流子発 93. The commutator generator according to claim 64, wherein a capacitor having a capacity for generating series resonance with the field winding is connected to the field circuit to provide variable phase shift means.
9 4 . 固定子鉄心に卷かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷 力れた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整 流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源 として形成し、 交流出力電源による電圧を整流して基準電圧と比較器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整する整流子発電装置。 9 4. An AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core and each commutator piece are skewed in the axial direction to form a cylinder. A rectifier and a brush moving axially relative to the commutator are formed as an AC output power supply, and the voltage from the AC output power supply is rectified and compared with a reference voltage by a comparator. A commutator generator that adjusts the voltage of the AC excitation power supply based on the output of the comparator.
9 5 . 固定子鉄心に巻かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷 かれた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整 流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源 として形成し、 交流出力電源による電圧と基準交流電圧とを比較器にて比較し、 この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整する整流子発電装置。 9 5. An AC excitation power supply is connected to the field winding wound on the stator core, and the rotor winding wound on the rotor core and each commutator piece are skewed in the axial direction to form a cylinder. An arrayed rectifier and a brush that moves axially relative to the commutator are formed as an AC output power supply, and a voltage between the AC output power supply and a reference AC voltage is compared by a comparator. A commutator generator that adjusts the voltage of the AC excitation power supply with the output of.
9 6 . 固定子鉄心に巻かれた界磁卷線に交流励磁電源を接続し、 回転子鉄心に卷 かれた回転子卷線、 各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整 流子、 およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源 として形成し、 交流出力電源による電流と基準電流とを比較器にて比較し、 この 比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整する整流子発電装置。 9 6. An AC excitation power supply is connected to the field winding wound around the stator core, and the rotor winding wound around the rotor core and each commutator piece are skewed in the axial direction to form a cylinder. An arrayed rectifier and a brush that moves axially relative to the commutator are formed as an AC output power supply, and the current from the AC output power supply is compared with a reference current by a comparator. A commutator generator that adjusts the voltage of the AC excitation power supply at the output.
9 7 . 交流励磁電源の電圧波形に対応した同一波形を交流出力電源にて出力する ことを目的とすることを特徴とする請求の範囲第 9 4項に記載の整流子発電装置。 97. The commutator power generator according to claim 94, wherein the same waveform corresponding to the voltage waveform of the AC excitation power supply is output from the AC output power supply.
9 8 . 交流出力端あるいは交流出力電源に対しては、 U P Sとしての用いること を特徴とする請求の範囲第 3 9項に記載の整流子発電装置。 98. The commutator power generator according to claim 39, wherein the AC output terminal or the AC output power supply is used as a UPS.
9 9 . ブラシから交流出力端に取り出される電圧が一入力端に印加されるパワー アンプを備え、 このパワーアンプの出力端が界磁卷線に接続され、 このパワーァ ンプの他の入力端には界磁卷線端子電圧の負帰還入力を戻したことを特徴とする 請求の範囲第 3 9項に記載の整流子発電装置。 9 9. A power amplifier for applying a voltage taken from the brush to the AC output terminal to one input terminal is provided, the output terminal of the power amplifier is connected to the field winding, and the other input terminal of the power amplifier is connected to the other input terminal. The commutator power generator according to claim 39, wherein a negative feedback input of the field winding terminal voltage is returned.
1 0 0 . ブラシから交流出力端に流れる電流値にてパワーアンプの一入力端に備 えた A G C回路の出力制御を行うことを特徴とする請求の範囲第 9 9項に記載の 100. The output control of the AGC circuit provided at one input terminal of the power amplifier is performed by a current value flowing from the brush to the AC output terminal.
1 0 1 . 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対して回転子卷線が巻かれ た回転子鉄心を回転させて、 整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子 発電装置において、 1 0 1. A commutator that extracts power through a commutator and brushes by rotating a rotor core with a rotor winding against a stator core that is excited by winding a field winding. In the device,
界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、  An AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element,
整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に 回動可能に構成し、  The brush and the stator core contacting the commutator are configured to be rotatable in the circumferential direction of the commutator relatively to each other,
周方向の回動可能な範囲は予め設定した電気角基準位置に対して所望の電気角 の範囲としたことを特徴とする整流子発電装置。  A commutator power generator, wherein a circumferentially rotatable range is a range of a desired electrical angle with respect to a preset electrical angle reference position.
1 0 2 . 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が卷カ、れた 回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電 装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、 1 0 2. A commutator generator in which a rotor winding is wound around a stator core which is energized by winding a field winding and the rotor core is rotated to extract power through a commutator and a brush. In the device, An AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element,
整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に 回動可能に構成し、  The brush and the stator core contacting the commutator are configured to be rotatable in the circumferential direction of the commutator relatively to each other,
周方向の回動可能な範囲は電気角にて略 0度から略 9 0度の範囲としたことを 特徴とする整流子発電装置。  A commutator power generator is characterized in that the range in which the rotation in the circumferential direction is possible is in the range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle.
1 0 3 . 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が巻かれた 回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電 装置において、 1 0 3. In a commutator power generator in which a rotor winding is wound around a stator core which is excited by winding a field winding and the power is taken out through a commutator and a brush. ,
界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、  An AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element,
整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能 に構成したことを特徴とする整流子発電装置。 1 0 4 . 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシと整流子の相対的な軸方向移動 範囲內にてブラシまたは整流子のレ、ずれかを移動させたとき、 このブラシと接触 し得る整流子片の本数が、 その整流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0 度以上の差に当たる本数になるような角度であることを特徴とする請求の範囲第 Each commutator piece that forms the commutator is arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction, and the brush can be moved along the axial direction relative to the rotor while the brush is in contact with the commutator. A commutator power generation device characterized by the above-mentioned. 10 4. The skew angle of each commutator piece can come into contact with this brush when the brush or commutator is moved or displaced within the relative axial movement range 內 of the brush and commutator. The number of the commutator pieces is an angle such that the number of the electric angles of the rotor windings connected to the commutator pieces corresponds to a difference of 90 degrees or more.
1 0 3項に記載の整流子発電装置。 The commutator power generator according to item 103.
1 0 5 . 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一 端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに 捻る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 1 0 3項に記載の整流子発電装置。 1 0 6 . ブラシと整流子とは、 各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動 範囲内を軸方向に沿レ、相対的に移動可能に構成したことを特徴とする請求の範囲 第 1 0 3項に記載の整流子発電装置。 1 5. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. The commutator power generator according to claim 103, characterized in that: 106. The brush and the commutator are configured to be relatively movable along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape. The commutator power generator according to item 103.
1 0 7 . 軸方向の移動可能範囲は電気角にて略 0度から略 9 0度の範囲としたこ とを特徴とする請求の範囲第 1 0 3項に記載の整流子発電装置。 1 0 8 . 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が卷力れた 回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電 装置において、 107. The commutator power generator according to claim 103, wherein the movable range in the axial direction is in a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle. 1 0 8. Commutator power generating device that takes out electric power via commutator and brush by rotating the rotor core with the rotor winding wound on the stator core that is excited by winding the field winding At
界磁卷線に移相素子および第 1スィツチを介して第 1および第 2の交流電源を 選択的に切り替え可能に接続し、  First and second AC power supplies are selectively connected to the field winding via a phase shift element and a first switch so as to be switchable;
整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に 回動可能に構成し、  The brush and the stator core contacting the commutator are configured to be rotatable in the circumferential direction of the commutator relatively to each other,
ブラシを常時出力端子の接続先および第 1スィッチに連動する第 2スィッチを 介して第 1の交流電源に接続したことを特徴とする整流子発電装置。 1 0 9 . 第 2の交流電源または常時出力端子の接続先の少なくとも一方は U P S であることを特徴とする請求の範囲第 1 0 8項に記載の整流子発電装置。  A commutator power generator wherein a brush is connected to a first AC power supply via a connection destination of an output terminal and a second switch interlocked with the first switch. 109. The commutator power generator according to claim 108, wherein at least one of the connection destinations of the second AC power supply or the constant output terminal is UPS.
1 1 0 . 周方向の回動可能な範囲は、 電気角にて略 0度から略 9 0度の範囲とし たことを特徴とする請求の範囲第 1 0 8項に記載の整流子発電装置。 110. The commutator power generator according to claim 108, wherein a range in which the circumferential direction is rotatable is in a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle. .
1 1 1 . 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が卷カれた 回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す整流子発電 装置において、 1 1 1. A commutator generator that extracts power through a commutator and a brush by rotating the rotor core with the rotor winding wound on the stator core that is excited by winding the field winding. At
界磁卷線に移相素子および第 1スィツチを介して第 1および第 2の交流電源を 選択的に切り替え可能に接続し、  First and second AC power supplies are selectively connected to the field winding via a phase shift element and a first switch so as to be switchable;
整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキュ一を持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能 に構成し、 Each commutator piece forming a commutator is arranged in a cylindrical shape with skew in the axial direction, and the brush can be moved along the axial direction relative to the rotor while the brush is in contact with the commutator. Configured to
ブラシを常時出力端子の接続先および第 1スィツチに連動する第 2スィツチを 介して第 1の交流電源に接続したことを特徴とする整流子発電装置。 1 12. 第 2の交流電源または常時出力端子の接続先の少なくとも一方は UPS であることを特徴とする請求の範囲第 1 1 1項に記載の整流子発電装置。  A commutator power generator, wherein the brush is constantly connected to a first AC power supply via a connection destination of an output terminal and a second switch linked to the first switch. 11. The commutator power generator according to claim 11, wherein at least one of the connection destinations of the second AC power supply or the constant output terminal is a UPS.
1 13. 各整流子片のスキューの角度は、 ブラシと整流子の相対的な軸方向移動 範囲内にてブラシまたは整流子のいずれかを移動させたとき、 このブラシと接触 し得る整流子片の本数が、 その整流子片につながる回転子卷線の電気角にて 90 度以上の差に当たる本数となるような角度であることを特^ (とする請求の範囲第 1 1 1項に記載の整流子発電装置。 1 13. The skew angle of each commutator piece is such that when either the brush or the commutator is moved within the relative axial movement range of the brush and the commutator, the commutator piece that can come into contact with this brush. Of the rotor winding connected to the commutator piece is an angle corresponding to a difference of 90 degrees or more in the electrical angle of the rotor winding. Commutator generator.
1 14. 各整流子片によって形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一 端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに 捻る形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 1 1 1項に記載の整流子発電装置。 1 14. The skew of the commutator formed by each commutator piece is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction. The commutator power generator according to claim 11, characterized in that:
1 15. ブラシと整流子とは、 各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動 範囲内を軸方向に沿い相対的に移動可能に構成したことを特徴とする請求の範囲 第 1 1 1項に記載の整流子発電装置。 1 15. The brush and the commutator are characterized in that they are configured to be relatively movable along the axial direction within the axial movement range of the commutator in which each commutator piece is arranged in a cylindrical shape. 11. The commutator power generator according to item 1.
1 16. 軸方向の移動可能範囲は、 電気角にて略 0度から略 90度の範囲とした ことを特徴とする請求の範囲第 1 1 1項に記載の整流子発電装置。 1 17. 界磁卷線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が巻かれた 回転子鉄心を正転おょぴ逆転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す 整流子発電装置において、 界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、 11. The commutator power generator according to claim 11, wherein the movable range in the axial direction is in a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees in electrical angle. 1 17. The rotor winding is wound on the stator core, which is energized by winding the field winding. In the sub-generator, An AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element,
整流子に接触するブラシと固定子鉄心とを相互に相対的に、 整流子の周方向に 回動可能に構成し、  The brush and the stator core contacting the commutator are configured to be rotatable in the circumferential direction of the commutator relatively to each other,
周方向の回動可能な範囲は電気角にて略 0度を中心として略 ± 9 0度の範囲と したことを特徴とする整流子発電装置。  A commutator power generation device characterized in that the range in which the circumferential rotation is possible is approximately ± 90 degrees around an electrical angle of approximately 0 degrees.
1 1 8 . 界磁卷線が卷かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子卷線が卷かれた 回転子鉄心を正転および逆転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す 整流子発電装置において、 1 1 8. Commutator that takes out electric power through commutator and brush by rotating rotor core forward and reverse with respect to stator core that is wound with field winding and excited with rotor winding In the power generator,
界磁卷線に移相素子を介して交流電源を接続し、  An AC power supply is connected to the field winding via a phase shift element,
整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、 ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能 に構成し、  Each commutator piece forming a commutator is arranged in a cylindrical shape with a skew in the axial direction, and the brush is configured to be movable along the axial direction relative to the rotor while contacting the brush with the commutator.
軸方向の移動可能な範囲は電気角にて略 0度を中心として略 ± 9 0度の範囲 としたことを特徴とする整流子発電装置。 A commutator power generator, wherein a movable range in the axial direction is a range of about ± 90 degrees centering on an electrical angle of about 0 degrees.
1/40 1/40
第 1図 Fig. 1
父 出力端 商用 0 0 交流電源 Father Output end Commercial 0 0 AC power supply
2/40 第 2 図
Figure imgf000118_0001
Figure imgf000118_0002
2/40 Fig. 2
Figure imgf000118_0001
Figure imgf000118_0002
201 201
Figure imgf000119_0001
Figure imgf000119_0002
Figure imgf000119_0001
Figure imgf000119_0002
of/ε 贿 oozdf/ェ:) d OAV 4/40 of / ε 贿 oozdf / e :) d OAV 4/40
第 5 図
Figure imgf000120_0001
Figure imgf000120_0002
5/40
Fig. 5
Figure imgf000120_0001
Figure imgf000120_0002
5/40
第 6 図Fig. 6
(a) (a)
Figure imgf000121_0001
Figure imgf000121_0001
(b) (b)
201
Figure imgf000121_0002
6/40 用商流交 第 7 図
201
Figure imgf000121_0002
6/40 Commercial Exchange Figure 7
Figure imgf000122_0001
Figure imgf000122_0001
第 8 図 源Fig. 8 Source
Figure imgf000122_0002
7/40
Figure imgf000122_0002
7/40
第 9 図
Figure imgf000123_0001
Fig. 9
Figure imgf000123_0001
第 10図
Figure imgf000123_0002
8/40
Fig. 10
Figure imgf000123_0002
8/40
第 11図
Figure imgf000124_0001
Fig. 11
Figure imgf000124_0001
Figure imgf000124_0002
Figure imgf000124_0003
9/40
Figure imgf000124_0002
Figure imgf000124_0003
9/40
第 13図
Figure imgf000125_0001
Fig. 13
Figure imgf000125_0001
第 14図
Figure imgf000125_0002
Fig. 14
Figure imgf000125_0002
ΖΟΪΖ ΖΟΪΖ
(q) (q)
Z0L2 Z0L2
Figure imgf000126_0001
Figure imgf000126_0001
蒙 OOZdf/ェ:) d ζοζοεο請 OA 第 16図 Meng OOZdf / e :) d ζοζοεο OA Fig. 16
211 励磁電圧  211 Excitation voltage
基準電圧 Reference voltage
202 外部回転 202 External rotation
駆動力 Driving force
第 17図 Fig. 17
Figure imgf000128_0001
Figure imgf000128_0001
13/40 13/40
第 18図  Fig. 18
交流出力端  AC output end
Figure imgf000129_0001
14/40
Figure imgf000129_0001
14/40
第 19図Fig. 19
(a) (a)
Figure imgf000130_0001
Figure imgf000130_0001
(b) (b)
Figure imgf000130_0002
15/40
Figure imgf000130_0002
15/40
Figure imgf000131_0001
Figure imgf000131_0002
16/40
Figure imgf000131_0001
Figure imgf000131_0002
16/40
第 21図Fig. 21
308 308
Figure imgf000132_0001
Figure imgf000132_0001
17/40 17/40
第 22図Fig. 22
( (
Figure imgf000133_0001
Figure imgf000133_0001
(b) (b)
18/40 18/40
第 23図Fig. 23
(a) (a)
Figure imgf000134_0001
Figure imgf000134_0001
(b) (b)
Figure imgf000134_0002
19/40 第 24図
Figure imgf000135_0001
Figure imgf000134_0002
19/40 Fig. 24
Figure imgf000135_0001
第 25図
Figure imgf000135_0002
Fig. 25
Figure imgf000135_0002
Figure imgf000136_0001
owoz 蒙 OOZdf/ェ:) d ζοζοεο請 OA
Figure imgf000136_0001
owoz Meng OOZdf / e :) d ζοζοεο OA
^^ LOS^^ LOS
Figure imgf000137_0001
'ご1 O
Figure imgf000137_0001
' 1 O
(q) (q)
Figure imgf000137_0002
Figure imgf000137_0002
O /iZ  O / iZ
蒙 OOZdf/ェ:) d ζοζοεο請 OA Meng OOZdf / e :) d ζοζοεο OA
Figure imgf000138_0001
Figure imgf000138_0001
(q) (q)
Figure imgf000138_0002
Figure imgf000138_0002
ζοε  ζοε
図 82¾ Figure 82¾
ΟΡ/ΖΖ  ΟΡ / ΖΖ
ェ:) d ζοζοεο請 OA 23/40 : :) d ζοζοεο OA 23/40
第 29図  Fig. 29
(交流出力端)  (AC output terminal)
Figure imgf000139_0001
Figure imgf000139_0001
Figure imgf000139_0002
Figure imgf000139_0002
308 306 308 306
304 24/40 第 31図
Figure imgf000140_0001
304 24/40 Fig. 31
Figure imgf000140_0001
第 32図
Figure imgf000140_0002
25/40
Fig. 32
Figure imgf000140_0002
25/40
第 33図
Figure imgf000141_0001
Fig. 33
Figure imgf000141_0001
第 34図
Figure imgf000141_0002
26/40
Fig. 34
Figure imgf000141_0002
26/40
第 35図
Figure imgf000142_0001
Fig. 35
Figure imgf000142_0001
第 36図
Figure imgf000142_0002
第 37図
Fig. 36
Figure imgf000142_0002
Fig. 37
311 励磁電圧 311 Excitation voltage
Figure imgf000143_0001
Figure imgf000143_0001
外部回転 External rotation
駆動力 Driving force
第 38図 Fig. 38
Figure imgf000144_0001
Figure imgf000144_0001
Figure imgf000145_0001
Figure imgf000145_0001
Figure imgf000145_0002
園 6ε¾
Figure imgf000145_0002
Garden 6ε¾
0W62  0W62
ひ 蒙 OO df/IDd ΖΟΖΟ歸 00Ζ OAV 30/40 Himeng OO df / IDd Return 00Ζ OAV 30/40
第 40図 商用  Fig. 40 Commercial
交流電源  AC source
Figure imgf000146_0001
31/40
Figure imgf000146_0001
31/40
第 41図Fig. 41
[a) 90度 (a) 90 degrees
Figure imgf000147_0001
Figure imgf000147_0001
(b) 0度 (b) 0 degree
Figure imgf000147_0002
32/40
Figure imgf000147_0002
32/40
第 42図Fig. 42
: a) 90度 : A) 90 degrees
Figure imgf000148_0001
Figure imgf000148_0001
(b) 0度 (b) 0 degree
Figure imgf000148_0002
33/40 第 43図
Figure imgf000148_0002
33/40 Fig. 43
(a) (a)
(b) (b)
Figure imgf000149_0001
34/40
Figure imgf000149_0001
34/40
第 44図 Fig. 44
発電機 Generator
出力
Figure imgf000150_0001
output
Figure imgf000150_0001
Figure imgf000150_0002
Figure imgf000150_0002
回転時  When rotating
出力
Figure imgf000150_0003
35/40 第 45図
Figure imgf000151_0001
output
Figure imgf000150_0003
35/40 Fig. 45
Figure imgf000151_0001
第 46図
Figure imgf000151_0002
36/40 第 47図
Figure imgf000152_0001
Fig. 46
Figure imgf000151_0002
36/40 Fig. 47
Figure imgf000152_0001
第 48図
Figure imgf000152_0002
37/40
Figure imgf000153_0001
Fig. 48
Figure imgf000152_0002
37/40
Figure imgf000153_0001
第 50図
Figure imgf000153_0002
Fig. 50
Figure imgf000153_0002
Figure imgf000154_0001
Figure imgf000154_0001
(q)
Figure imgf000154_0002
(q)
Figure imgf000154_0002
Figure imgf000154_0003
:) d ζοζοεο請 OA 39/40
Figure imgf000154_0003
:) d ζοζοεο OA 39/40
第 52図
Figure imgf000155_0001
Fig. 52
Figure imgf000155_0001
(b)  (b)
シ移動 i
Figure imgf000155_0002
40/40
Move i
Figure imgf000155_0002
40/40
第 53図
Figure imgf000156_0001
Fig. 53
Figure imgf000156_0001
第 54図
Figure imgf000156_0002
Fig. 54
Figure imgf000156_0002
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61115000U (en) * 1984-12-26 1986-07-21
US4920293A (en) * 1987-12-10 1990-04-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Squirrel-cage induction motor
JPH09215396A (en) * 1996-02-08 1997-08-15 Yaskawa Electric Corp Permanent magnet ac generator
JP2000270529A (en) * 1999-03-19 2000-09-29 Ntt Data Corp Motor
JP2001078410A (en) * 1999-07-02 2001-03-23 Sensaa Kikaku:Kk Magnet type multipolar generator, and portable wind- power generation unit
JP2001339996A (en) * 2000-05-26 2001-12-07 Rikogaku Shinkokai Output control method for wind turbine power generating plant
JP2002112510A (en) * 2000-10-02 2002-04-12 Shinko Electric Co Ltd Device for adjusting lead angle of brush in dc machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61115000U (en) * 1984-12-26 1986-07-21
US4920293A (en) * 1987-12-10 1990-04-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Squirrel-cage induction motor
JPH09215396A (en) * 1996-02-08 1997-08-15 Yaskawa Electric Corp Permanent magnet ac generator
JP2000270529A (en) * 1999-03-19 2000-09-29 Ntt Data Corp Motor
JP2001078410A (en) * 1999-07-02 2001-03-23 Sensaa Kikaku:Kk Magnet type multipolar generator, and portable wind- power generation unit
JP2001339996A (en) * 2000-05-26 2001-12-07 Rikogaku Shinkokai Output control method for wind turbine power generating plant
JP2002112510A (en) * 2000-10-02 2002-04-12 Shinko Electric Co Ltd Device for adjusting lead angle of brush in dc machine

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