JPH02241400A - 発電機の界磁制御回路 - 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】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、発電機の界磁制御回路に関し、待に、界磁コ
イルに供給する双方向の界磁制御電流をＰＩＩＮ制御回
路とパワー増幅回路によって供給することにより、オフ
セット電流を不要とし、回路構成を簡素化すると共に、
消冑電流の削減及び制御範囲の拡大を得るための新規な
改良に関する。

ｂ、従来の技術 従来、用いられていたこの種の発電機の界磁制御回路と
しては、１９８７年発行の神鋼電機技報１１４号の＃１
１１２１から１１７頁に示されるように、一般にリニア
アンプを用いた界磁制御回路が用いられており、オフセ
ット電流を常時供給すると共に、界磁制御電流の供給に
よって出力電圧の一定化を計っていた。又は、界磁電流
を双方向に流すため、（＋）、（−）両方の電源を用い
て制御し、出力電圧の一定化を肚っていた。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 従来の界磁制御回路は、以上のように構成されていたた
め、次のような課題が存在していた。

（１）リニアアンプの場合、片方向のみしか電流を流す
ことができないため、第５図に示されるように、オフセ
ット電流値を設定して常にオフセット電流を与えて一定
出力Ｐを保つようにしなければならず、消費電流の増加
および発熱の増加となっていた。又、両電源を用いた場
合、回路が複雑となっていた。

（２）また、制御可能範囲が極めて狭く、例えば、第５
図において出力がｙ以下になると制御できなくなってい
た。

（３）さらに、回路構成が複雑であるため、コストアッ
プとなっていた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、界磁コイルと供給する双方向の界磁制御
電流をｐＨＩＭ制御回路とパワー増幅回路によって供給
することにより、オフセット電流を不要とし、又、単一
電源化を計り、回路構成を簡素化すると共に、消冑電流
の削減及び制御範囲の拡大を得るようにした発電機の界
磁制御回路を提供することを目的とする。

ｄ、ｎＭを解決するための手段 本発明による発電機の界磁制御回路は、ケーシングに回
転自在に設けられた永久磁石ａ−タと、前記永久磁石ロ
ータと共に回転するように設けられたランドルロータと
、前記永久磁石ロータ及びランドルロータに対応して設
けられた電機子コイルと、前記ランドルロータに対応し
て設けられたランドル界磁コイルとを備え、前記永久磁
石ロータによる永久磁石発電出力に対して前記ランドル
ロータによるランドル発電出力を付加するようにした発
電機において、前記ランドル界磁コイルに双方向電流を
選択的に供給するためのパワー増幅回路と、前記パワー
増幅回路に接続されたＰＷＭ制御回路とを備えた構成で
ある。

００作用 本発明による発電機の界磁制御回路においては、永久磁
石ロータによる永久磁石発電出力に対して、ランドルロ
ータによるランドル発電出力を付加するようにした発電
機において、ランドル発電出力に対する発電制御を行う
ためのランドル界磁コイルに対する界磁制御電流は、Ｐ
ＨＭ制御回路およびパワー増幅回路によって制御されて
いるため、このパワー増幅回路の各パワー素子のオン・
オフを制御することにより、ランドル界磁コイルに対す
る界磁制御電流の向きを双方向に任意に制御することが
できる。

また、前記ＰＷＭ制御回路からの出力電流の大きさを可
変とすることにより、界磁制御電流の大きさを自動的に
変えることができる。

従って、発電出力における出力電圧をＰＭＭ制御回路に
て常時検出し、所定値である場合には、ランドル界磁コ
イルに対する界磁制御電流は零とすることができ、発電
出力が所定値以下の場合には、永久磁石ロータが作る磁
束に対して加算される向きに磁束ができるように、パワ
ー増幅回路の各パワー素子がオンとなって界磁制御電流
がランドル界磁コイルに供給されで、発電出力が所定値
となるように制御される。

また、発電出力が所定値以上の場合には、永久磁石ロー
タが作る磁束に対して減算される向きに磁束ができるよ
うに、パワー増幅回路の各パワー素子がオンとなって界
磁制御電流がランドル界磁フィルに供給されで、発電出
力が所定値となるように制御され、その界磁制御電流の
大きさは、ＰＩｌｌＮ制御回路にて自在に制御すること
ができる。

「、実施例 以下、図面と共に本発明による発電機の界磁制御回路の
好適な実施例について詳細に説明する。

第１図から第４図は、本発明による発電機の界磁制御回
路を示すためのもので、第１図は回路構成図、第２図は
発電制御特性図、第３図は発電機構造を示す断面図、第
４図は発電出力特性図である。

まず、第３図に示す永久磁石型とランドル型の複合発電
機の槙造について説明する。

図において符号１で示されるものは、−点鎖線で示すケ
ーシングＩＡに回転自在に設けられた回転軸であり、こ
の回転軸１の一端側には、ランドルロータ２が軸方向に
沿って形成されでいると共に、他端側には永久磁石ロー
タ２Ａが設けられている。

前記ランドルロータ２は、すでに周知の構成であり、平
面図としては図示していないが、Ｓ極片２ａとＮ極片３
ａとが互いに櫛歯状に対向して交互に配設され、各Ｓ極
片とＮ極片とは結合バンド（図示せず）によって結合さ
れでいる。

前記ケーシングＩＡの内壁には、永久磁石用ステータ３
及びランドル用ステータ４が空隙等からなる非磁性体５
を介して互いに干渉ループを作ることのないように分離
して設けられており、これらの各ステータ３及び４には
出力コイルとしての電機千巻ｍ６が、各ステータ３及び
４に共用となるように一体構成として設けられている。

前記ケーシングＩＡに固定され前記ランドルロータ２に
対応して設けられた突出保持部７の外周には、制御用コ
イル８ａ及びシリーズコイル８ｂとからなるランドル界
磁コイル８が巻回しで設けられている。

前記永久磁石ロータ２Ａ及び永久磁石用ステータ３によ
って永久磁石型発電部１０を構成し、この永久磁石型発
電部１０には、矢印で示す磁束ΦＩが流れるように構成
されている。

前記ランドルロータ２及ブランドル用人テータ４によっ
てランドル型発電部１１を構成し、このランドル型発電
部１１には、矢印で示す磁束Φ２が流れるように構成さ
れている。

前記永久磁石型発電部１０からは永久磁石発電出力（Ａ
）を出力し、前記ランドル型発電部１１からはランドル
発電出力（Ｂ）を出力すると共に、前記各発電部１０及
び１１によって永久磁石−ランドル型発電８！２０を構
成し、この永久磁石−ランドル型発電１ｆｉ２０は発電
出力・（Ｃ）を出力するように構成されている。

さらに、第１図で示す構成において、前記永久磁石−ラ
ンドル型発電＠２０に設けられたランドル界磁コイル８
には、四個のパワートランノスタからなるパワー素子Ｑ
、−Ｑ、を備えたパワー増幅回路２１の出力線２１ａ及
び２１ｂが接続されている。

前記パワー増幅回路２１には、周知構成のＰＩＩＩＮ（
パワー中変１ｌｉＩ）制御回路２２が接続されており、
このＰＷＭ制御回路２２の第１出力部２２ａ、第２出力
部２２ｂ、１Ｉｉｉ３出力部２２ｃ及び＃４４出力部２
２ｄは、前記各パワー素子Ｑ、〜Ｑ４に接続されている
。

前記永久磁石−ランドル型発電機２０の永久磁石発電出
力（Ａ）によって前記パワー増幅回路２１及１／　ＰＷ
Ｍ制御回路２２の電源が得られていると共に、この永久
磁石発電出力（Ａ）の一部は電圧帰還（Ａａ）として前
記ＰＨＮ制御回路２２の検出部（図示せず）に取り込ま
れてそのレベルが検出されている。

前記ランドル界磁コイル８に流れる電流は、電流帰還８
ａとして前記ＰＭＭ制御回路２２に取り込まれ、この電
流帰還８ａの量を可変にすることによって、このＰＩＩ
Ｍ制御回路２２における電圧制御制限値を広く又は狭く
↑ることができるように構成されている。

本発明による発ＷＬｍの界磁制御回路は、萌述したよう
に構成されでおり、以下に、その動作について説明する
。

まず、第３図の永久磁石−ランドル型発電機２０の発電
動作について述べる。

回転軸１が回転し、永久磁石ロータ２Ａが回転し始める
と、電機子巻線６には永久磁石ロータ２Ａによる発電が
開始され、第４図に示す永久磁石撃発１１’１５１０の
出力特性に沿って回転速度の上昇に伴うＡＣ出力電圧３
０が発生する。

このＡＣ出力電圧３０は、９ｆｉＬ回路（図示せず）で
全波整流され、ＰＷＭ制御回路２２及びパワー増幅回路
２１のＡＣ電源（＋４０Ｖ２Ａ）として用いられる。

このＡＣ電源の入力により、ＰＷ１４制御回路２２及び
パワー増幅回路２１が作動を開始し、電圧帰還＾ａを取
り込むことによって発電されている永久磁石発電出力（
Ａ）の出力値を検出すると共に、所定レベルの電流帰還
８ａによってＰＩＩＩＭ制御回路２２の電圧制御制限値
ｙ　（第２図にて示す）に基づく電流制御が可能な状態
となる。

萌述の状態で、永久磁石発電出力（Ａ）が要求された安
定出力レベルＰ以下（回転数Ｎ２以下）の場合、各パワ
ー素子Ｑ１とＱ４がオンとなってランドル界磁コイル８
に体し、永久磁石ロータ２Ａが作る磁束Φ、に加算され
る向きに磁束Φ２ができるような方向（矢印Ｘ）に電流
が流れるようにＰＷＭ制御回路２２によって制御され、
第４図の制御領域Ｍで示されるように安定出力レベルと
することができる。

さらに、永久磁石発電出力（Ａ）が要求された安定出力
レベル２以上（回転数Ｎ２以上）の場合、別の各パワー
素子Ｑ２とＱ３がオンとなってランドル界磁コイル８に
、永久磁石ロータ２Ａが作る磁束ΦＩに対して減算され
る向きに磁束Φ２ができるような方向（矢印Ｙ）に電流
が流れるようにＰＩＩＩＮ制御回路２２によって制御さ
れ、第４図の制御領域Ｎで示されるように安定出力レベ
ルとすることができる。

また、永久磁石発電出力（Ａ）が要求された安定出力レ
ベルＰ（回転数Ｎ２の時）の場合、第２図にて示すよう
に、ランドル界磁コイル８に印加する電流は０〔＾〕　
であり、第２図に示される前記電圧制御制限値ｙは、電
流帰還８ａの量を可変とすることに上って広くも狭くも
自在に可能である。

ｇ、　発明の効果 本発明による発電機の界磁制御回路は、以上のように構
成されているため、次のような効果を得ることができる
。

すなわち、ランドル界磁コイルに対する界磁制御電流の
供給を、ＰＩＩＮ制御回路と四個のパワー素子を有する
パワー増幅回路との組合せによって行っているため、各
パワー素子の選択的作動によって極めて簡単にランドル
界磁コイルに対する界磁制御電流の向きを変えることが
でき、発電出力レベルを常に所定値に保つことができる
。

また、永久磁石発電出力が所定レベルである時は、従来
のようにオフセット電流を付加しなくても、印加電流Ｏ
〔＾〕　で所定レベルを保持することができ、消費電流
及び無駄な発熱を抑えることができる。

また、ランドル界磁コイルからの電流帰還の量を可変と
することにより、ＰＷＭ制御回路の電圧制御制限値を可
変とすることができ、任意の電圧制御を行うことができ
る。

さらに、単一電源で双方向電流をランドル界磁コイルを
与えることができるため、回路装置が小形にできると共
に、大巾な簡素化及びコストダウンを達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は、本発明による発電機の界磁制御回
路を示すためのもので、第１図は回路構成図、＃Ｓ２図
は発電制御特性図、第３図は発電機構造を示す断面図、
１１４図は発電出力特性図、第５図は従来構成の発電制
御特性図である。 １はケーシング、２はランドルロータ、２Ａは永久磁石
ロータ、Ａは永久磁石発電出力、６は電機子コイル、８
はランドル界磁フィル、２０は発電機、２１はパワー増
幅回路、２２はＰ−制御回路である。 第１図 （８）ランドル界磁コイル （２０）　発電機 （２１）パつ一増幅回路 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーシング（１）に回転自在に設けられた永久磁石ロー
   タ（２Ａ）と、前記永久磁石ロータ（２Ａ）と共に回転
   するように設けられたランドルロータ（２）と、前記永
   久磁石ロータ（２Ａ）及びランドルロータ（２）に対応
   して設けられた電機子コイル（６）と、前記ランドルロ
   ータ（２）に対応して設けられたランドル界磁コイル（
   ８）とを備え、前記永久磁石ロータ（２Ａ）による永久
   磁石発電出力（Ａ）に対して前記ランドルロータ（２）
   によるランドル発電出力を付加するようにした発電機（
   ２０）において、前記ランドル界磁コイル（８）に双方
   向電流を選択的に供給するためのパワー増幅回路（２１
   ）と、前記パワー増幅回路（２１）に接続されたＰＷＭ
   制御回路（２２）とを備え、前記永久磁石発電出力（Ａ
   ）が一定値の場合には、前記ランドル界磁コイル（８）
   に供給する電流を零とすることができるように構成した
   ことを特徴とする発電機の界磁制御回路。