JPH01283036A - 直流機の固定子 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流機に係り、特に１回転数に対する無火花帯
移動現象を補償するのに好適な直流機の固定子に関する
。

〔従来の技術〕

直流機には古くから回転数の増加に対して無火花帯が適
格流側へ移動する無火花帯の移動現象があり、この対策
として（１）０回転数に対して補極分路電流を調整する
方法、（２）、別電源を用いて補（が磁束を調整する方
法等が用いられている。しかし、これらは直流機本体以
外に袋口を付加した方法であるため高価となる。そこで
、直流機本体のみで対策するものとして特開昭６２−７
１４６３号公報があり、第９図、第１０図に示す直流機
が提案されている。

第９図に直流機の要部展開図を示す。継鉄１の内周には
主極２と補極３とが設けられる。主極２は主極鉄心４と
磁極片４Ａおよび界磁巻線５とで形成され、固定子内部
で回転する電機子６の電機子巻線７に主磁束を与え、補
極３は補極鉄心８と補極巻線９とから形成され、電機子
巻線７を流れる′１ヨ流が反転する整流現象時に整流起
電力を発生させるための補極磁束を与える役目をしてい
る。

また、主極２と補極３との間には補極鉄心８の電機子６
側近傍の側面と磁極片４Ａの側面とを短絡する短絡鉄心
１０　（ＩＯＡ、ｌ０Ｂ）が設けられる。

このような構成で、その低速運転時、および、高速運転
時の動作が第１０図に示されている。同図（＃１）は低
速運転時、（ｂ）は高速運転時が示されており、φＭＰ
　（φＭＰ１＋　φＭＰ２）は主磁束、φ■１・（φＩ
ＰＩ〜φＩＩ’３）は補極磁束である。（ａ）の低速運
転時では強め界磁であるため主磁束φＭＰＩが大となり
、主極鉄心４と継鉄１との磁束密度が高くなるので磁気
的に飽和した状態となり、短絡鉄心１０Ｂを通して洩れ
る漏洩補極磁束はφＩ）・１のみとなり、残りのφＩＰ
２．φｌＰ３は電機子６側へ入射して整流起電力を発生
するための補極磁束となる。

（ｂ）の高速運転時では、弱め界磁であるから主磁束φ
ＭＰ２が小となり主極鉄心４と継鉄１との磁束密度が低
く、磁気的に飽和していない状態となるので短絡鉄心１
０Ｂを介して補極磁束φＴＰが主極鉄心４へ漏れ易くな
り、補極磁束φｌＰ１＋　２が主極鉄心４への漏洩補極
磁束となり、φＮ’３が電機子６へ入射する。

このように、電機子６へ入射する磁束量が高速運転時に
は低速運転時より小さくなるので、無火花帯の移動現象
が防げる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は電機子に入射する補極磁束を調整するた
めの短絡鉄心を通す漏洩補極磁束の外部からの調整機能
がついていないため、補（歪、￥１．絡鉄心、主極、継
鉄からなる磁気回路の定数のみで短絡鉄心を通る補極の
漏洩補極磁束量が決まってしまい、界磁制御範囲内で回
転数にリンクした最適な漏洩補極磁束量の調整が鑑しが
った。

本発明は、漏洩補極磁束を直流機本体で自動的に調整で
き、無火花帯移動現象を防止することを可能とした直流
機を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、短絡鉄心と対向する位置で空隙を介し、主
極鉄心の磁極片に磁極片凸部を設け、補極鉄心と同極性
の磁極片凸部に漏洩調整巻線を設け、かつ、界磁巻線と
並列接続することにより達成される。

〔作用〕

主極鉄心の磁極片凸部に設けた漏洩調整巻線は、低速運
転時には短絡鉄心の磁気抵抗を大きくし、高速運転時は
小さくするように働くようになって、同極性の主事鉄心
と補極鉄心間に設けた短絡鉄心を通る漏洩補極磁束量は
低速運転時には少なく、高速退転時は大きくなり、他か
ら何等手を加えることなく補極の電機子側へ入射する磁
束（整流起電力を発生させる）を、低速運転時より高速
運転時が少なくでき、無火花帯移動現象を防止できる。

漏洩補極磁束量の絶対値を調整するのは、漏洩調整巻線
の分流率を調整することで、容易に対応できる。

〔実施例〕

第１図から第８図に本発明の実施例が示されている。

第１図は本発明の要部展開図であり、補極鉄心８の電機
子６側近傍に短絡鉄心１０Ａ、ＩＯＢを、主極鉄心４の
磁極片４Ａに磁極片凸部１２Ａ。

１２Ｂを設け、短絡鉄心１０Ａと磁極片凸部１２Ａ、短
絡鉄心１０Ｂと磁極片凸部１２Ｂとの間に空隙Ｓｇを設
けている。補極２と同極性の主極２の磁極片４Ａに設け
た磁極片凸部１２Ａには漏洩調整巻線１１を設け、その
起磁力方向を補極巻線９の起磁力と相反するように設定
している。

第２図は直流機の接続回路図であり、界磁巻線５と並列
に漏洩調整巻線１１を設けている。

このような構成で、低速運転時と高速運転時の動作を第
３図に基づいて説明する。同図（ａ）の低速運転時は強
め界磁（界磁電流が大）であるから、漏洩ｙＡ整巻線１
１の起磁力も大となるため。

補巻線９による補極鉄心８を通る補極磁束φＩＰＩ〜φ
ＩＰ３のうち、主極２の磁極片４Ａへ漏れる漏洩補極磁
束は、主極２と補極３との異極間に設けた短絡鉄心１０
Ｂ、磁極片凸部１２Ｂを経由するφＩＰＩのみとなり、
残りのφ１Ｐ２ｔ　φＩＰ３が電機子６側へ入射して整
流起電力を発生させるための補ｔｉ磁束となる。

これに対して、（ｂ）の高速運転時では弱め界磁（界磁
電流が小）であるから、漏洩調整巻線１１の起磁力も小
さくなるため、漏洩補極磁束φＩＰＩが短絡鉄心１０Ｂ
と磁極片凸部１２Ｂとを経由し、かつ、漏洩補極磁束φ
ＩＰ３が短絡鉄心１　、ＯＡと磁極片凸部１２Ａとを経
由して主極鉄心４へ漏れ、残りのφＩＰ３が電機子６側
へ入射して整流起電力を発生させるため補極磁束となる
。

従って、低速運転時の漏洩補極磁束量φＩＰＩと高速運
転時の漏洩補極磁束量（φＩＰ１＋φＩＰ３）とは明ら
かにφｒｐ！＜　’（φＩＰＩ＋φＩＰ３）　、逆に、
補極鉄心８から電機子６側へ入射する整流起電力を発生
させるための補極磁束量は低速運転時が（φＩＰ２＋φ
＋ｐａ）　、高速運転時がφＩＰ１２で明らかに（φＩ
ＰＺ＋φＩＰ３）　＞φＩＰ２どなる。これにより。

高速運転時の補極磁束量が低速運転時より小さくなるの
で、直流機本体のみで無火花帯移動現象が防止できる。

なお、短終鉄心と磁極片凸部との間に設けた空隙Ｓｇは
補極磁束の直線性（負荷電流に対して）を得るためであ
る。

この時の漏洩補極磁束量は回転数を変える（界磁の強さ
（ｉｉ流）を変える）ことにより、界磁巻線５と並列に
設けた漏洩調整巻線１１の起磁力も自動的に変るので、
何等手を加えることなく自動的に回転数にリンクして変
化させることができ、その絶対量（必要起磁力）の調整
をしておけば、界磁制御範囲内で、常に、最適な整流状
態が維持できる直流機が得られる。

電機子電流ＩＭの方向を反転して両回転方向で運転され
る直流機の場合は補極２の極性も反転するので、それに
応じた構成にする必要がある。

第４図は両回転方向で運転される直流機を対象とした本
発明の他の実施例であり、第１図における漏洩調整巻線
を主極鉄心の両側面の磁極片凸部に設け、第５図に示す
ように、回転方向に応じて一方の漏洩調整巻線を選ぶよ
うにしたものである。

第４図で、主極２と補極３の極性及び電機子巻線７の電
流方向を図示の様に設定すると、電機子６の回転方向は
右方向となる。この時、第５図に示したスイッチ１３に
よって漏洩調整巻線１１Ａを選択すると、第３図と同様
に漏洩補極磁束量を調整できる。電機子巻線７の電流方
向を切り替えて電機子６の回転方向を反転すると、補極
３の極性も反転するのでスイッチ１３によって漏洩調整
巻線１１Ｂを選択すると、Ｓ極となる補極３と相反する
起磁力方向であるので、直流機本体のみで補極磁束量を
調整できる。

第６図は両回転方向で運転される直流機を対象とした本
発明の他の実施例であり、第１図における漏洩調整巻線
を主極鉄心の両側面の磁極片凸部に設けたものである。

第６図において、漏洩調整巻線１１ＡとＩＩＢの起磁力
を主極２のＮ極とＳ極を短絡する方向に設定したもので
ある。強め界磁の場合は、漏洩調整巻線１１Ｂの起磁力
が強く補極磁束を主極鉄心４へ漏らす方向に働くが、短
絡鉄心１０Ｂ、磁極片凸部１２Ｂが界磁巻線５と補極巻
線９との起磁力による漏洩補極磁束によって磁気飽和し
ているので、この漏洩調整巻線１１Ｂによる漏洩補極磁
束の増加は殆どない。漏洩調整巻線１１Ａはその起磁力
方向が第１図で示したのと同様に、補１巻線９の起磁力
方向と相反するので、補極磁束が短絡鉄心１０Ａ、磁極
片凸部１２Ａを経由して同極性の主極鉄心４へ漏れるの
を防げる。

これに対し、弱め界磁の場合は、漏洩調整巻線１１の起
磁力が小さくなるため、短絡鉄心１０Ｂ。

磁極片凸部１２Ｂを経由して主極鉄心４へ漏れる漏洩補
極磁束量はほとんど変わらず、短絡鉄心１０Ａ、磁極片
凸部１２Ａを経由して主極鉄心４へ漏れる漏洩補極磁束
量が増加する。

この結果、高速運転時（弱め界磁）の補極磁束量が低速
運転時（強め界磁）より小さくなるので、直流機本体の
みで無火花帯移動現象が防止できる。

また、電機子巻線の電流方向を切り替えて回転方向を反
転させる場合（この方式による回転方向切替が主流であ
る）、補極３の極性も反転してＳ極になるが、漏洩調整
巻線１１Ｂの起磁力方向が補極巻線９の起磁力方向と相
反する結果１回転方向にかかわらず、漏洩調整巻線の電
流方向を変えずども直流機本体のみで補極磁束量を調整
できる。

第８図は本発明の他の実施例であり、磁極片凸部と漏洩
調整巻線の取付位置を示す。

第８図において、磁極片凸部１２Ａ、１２Ｂを主極鉄心
４の磁極片４Ａ中に設け、磁極片凸部１２に漏洩調整巻
線１１を止め具１４　（１４Ａ。

１４Ｂ）を固定したものである。これにより、磁極片４
Ａ及び磁極片凸部１２と短絡鉄心１０間との間の空隙が
Ｓｇとなり、補極３の取外しが径方向に行えるため、組
立作業性が向上する。

このように、本実施例によれば、直流機本体のみで無火
花帯移動現象を防止できる。また、短絡鉄心と磁極片凸
部を設け、磁極片凸部に漏洩調整巻線を設けるのみの単
純な溝成なので、他の補償装を必要とせず、かつ、据付
、配線作業がなく安価であり、設置スペースも少なくて
すむ。

なお、本実施例では漏洩調整巻線を界磁巻線と並列に設
けたが、別電源で励磁しても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、補極鉄心から主極鉄心への漏洩補極磁
束を調整し、補極磁束量を直流機本体で自動的に調整で
きるので、無火花帯移動現象現象が防ぐことができる直
流機を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の直流機要部の展開図、第２
図は第１図の漏洩調整巻線を設けた状態を示す回路図、
第３図（ａ）、（ｂ）は同じく一実施例の動作説明図、
（ａ）は低速運転時、（ｂ）は高速運転時の動作を示す
直流機要部の展開図、第４図は本発明の他の実施例の直
流機要部の展開図、第５図は第４図での漏洩調整巻線を
設けた状態を示す回路図、第６図は本発明の他の実施例
の直流機要部の展開図、第７図は第６図での漏洩調整巻
線を設けた状態を示す回路図、第８図は本発明の漏洩調
整巻線の取付状態を示す直流機固定子の展開図、第９図
は従来の直流機の要部展開図、第１０図（ａ）、（ｂ）
は同じ〈従来の動作を示したもので、（ａ）は低速運転
時、（ｂ）は高速運転時の動作を示す直流機要部の展開
図である。 １・・・継鉄、２・・・主極、３・・・補極、４・・・
主極鉄心、４Ａ・・・磁極片、５・・・界磁巻線、６・
・・電機子、７・・・電機子巻線、８・・・補極鉄心、
９・・・補極巻線、１０・・・短絡鉄心、１１・・・漏
洩調整巻線、１２・・・磁極片凸部、１３・・・切替ス
イッチ、１４・・・止め具。 代理人　弁理士　小川勝男（≦゛ 第１　国 Ｚ 第２凹 第３図 （久） 第４図 ツー 、ｚ 第５図 第６図 ｚ 第７図 丁Ｘ 第８面 第９）凹 第１０区 ξＪ≦と、ン ゝ＼−、／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転子の電機子と、前記回転子に対向配置され、主
   極鉄心および界磁巻線からなる複数の主極の相互間の環
   状の継鉄の内周側に取付けられ、補極鉄心および補極巻
   線からなる複数の補極から構成され、前記主極鉄心と前
   記補極鉄心との間にはこれら両者の前記電機子側を短絡
   し、漏洩補極磁束を流通させる短絡鉄心が設けられてい
   る直流機の固定子において、 前記短絡鉄心と対向する位置に空隙を介し、前記主極鉄
   心の磁極片に凸部を設け、前記補極鉄心と同極性の前記
   主極鉄心の凸部に漏洩調整巻線を巻装し、前記補極鉄心
   から前記主極鉄心へ漏れる前記漏洩補極磁束を調整する
   ようにしたことを特徴とする直流機の固定子。 ２、前記漏洩調整巻線を前記主極鉄心の両側面の前記磁
   極片凸部に設け、前記回転子の回転方向によつて一方の
   前記漏洩調整巻線を選択するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の直流機の固定子。 ３、前記漏洩調整巻線を前記界磁巻線と並列に設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直流機の固
   定子。 ４、前記漏洩調整巻線を前記主極鉄心の両側面の前記磁
   極片凸部に設け、前記主極鉄心間を短絡する漏洩補極磁
   束を発生する方向に、電流を供給するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直流機の固定子
   。