JPH03270664A - 交流励磁形可変速発電機 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流励磁形同期発電機の構成方法に関り、特
に、出力電圧波形を良好にするための構成とした前記発
電機を使用した可変速発電設備に関する。

〔従来の技術〕

第１図に示した可変速発電設備では発電機の界８巻線を
可変周波数の交流で励磁し、前記励磁により形成された
回転磁界の速度と回転子の回転速度の和を常に一定とし
、電機子巻線に一定周波数の交流出力電圧を誘起する。

このような可変速発電方式を採ることにより１例えば特
開昭５７−１１３９７１号公報、特開昭６２−１６５５
８１号公報に開示されているように電力系統の周波数調
整能力、安定性および総合発電効率の向上が可能となる
。

なお、前記可変速発電方式に用いる発電機の回転子は交
流励磁となるため、第２図のような固定子と回転子とも
等間隔配置された鉄心スロットを有するものが使用され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術で述べた可変速発電設備では、発電機とし
て前記交流励磁形同期発電機を使用しているが、交流励
磁形同期発電機を使用した可変速発電設備用として、交
流励磁形同期発電機が具備すべき機械構造まで考慮して
いなかった。

すなわち、交流励磁形同期発電機は、回転子、固定子ど
も鉄心スロット構造を有するため、これらのスロットに
よる磁気抵抗脈動が発生する。更にこのような磁気抵抗
脈動は出力電圧歪みの原因となり得るという問題を有し
ている。したがって、スロット構造、スロット数および
巻線形態などの機械構造を詳細に検討した交流励磁形同
期発電機を使用しなければ、この種の可変速発電設備が
供給する電圧波形の品質を良好なものにすることはでき
ない。しかしながら、従来は可変速発電設備に用いられ
る交流励磁形同期発電機の出力電圧波形において、交流
励磁形同期発電機の機械構造によって発生する高調波へ
の配慮は殆ど為されていなかった。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、発生高調
波を抑制し、良好な品質の出力電圧波形を供給し得る機
械構造を採った交流励磁形同期発電機とそれを使用する
可変速発電設備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〕

以下では、比較的大きくなる可能性のある特定の高調波
を抑制する方法について述べる。

交流励磁形同期発電機では、以下の実施例に示すように
回転子スロットによる磁気抵抗の空間的脈動と界磁起磁
力の基本波に起因する電圧高調波、および固定子スロッ
トによる磁気抵抗の空間的脈動と特定の界磁起磁力の高
調波に起因する電圧高調波が発生する可能性がある。

回転子スロットによる磁気抵抗の空間的脈動と界磁起磁
力の基本波に起因する電圧高調波、すなわち２極あたり
の回転子スロット数をに１としたとき、に□±１次電圧
電圧高調波工±１次高調波に対する電機子巻線の巻線係
数ｆｗ（ｋ１，１．が大きければ当該高調波成分は無視
できなくなる。したがって、当該高調波を低減すること
は電機子巻線のに１±１次高調波に対する巻線係数を小
さくすることによって実現される。

一方、固定子スロットによる磁気抵抗の空間的脈動と特
定の界磁起磁力の高調波に起因する電圧高調波、すなわ
ち、２極あたりの回転子スロット数をに２とし、界磁起
磁力の高調波次数をｋとしたとき次数ｋかに２−１から
に２＋１程度の範囲にあるに次電圧高調波は、Ｉｋｚ−
ｋｌが小さい値となり、かつ、１に２−に１次空間高調
波に対する電機子巻線の巻線係数ｆｗ（ｋ、−０が無視
できない値になるとき大きくなる。したがって、電圧高
調波次数ｋかに２−１からに、＋１程度の範囲における
電圧高調波を抑制することは、１に２−ｋがｌとならな
いような２極あたりの固定子スロット数に２を選択し、
かつｌｋ、−に１次高調波に対する電機子巻線の巻線係
数を小さくすることで実現できる。

〔作用〕

回転子スロット数に起因する電圧高調波は、電機子巻線
の空間高調波に対する巻線係数を小さくすることによっ
て抑制できる。

一方前記２極あたりの固定子スロット数に２と特定の界
磁起磁力次数にの差ｌｋ、−ｋｌが１とならず、かつ、
１に２−に１次空間調波に対する電機子巻線の巻線係数
を小さくすることによって固定子スロット数と界磁超磁
力高調波成分に起因する電圧高調波を低減することがで
きる。

このような事項を考慮した交流励磁形同期発電機を用い
た可変速発電設備から供給される電圧波形は、歪みの少
ない品質の良好なものとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を説明するための可変速発
電設備構成図であり、特に風力発電設備を想定して例示
している。可変速発電設備は発電機として交流励磁形同
期発電機１を使用し、発電機ｌの界磁側端子２には可変
周波数の交流変換装置３が接続される。ここで使用され
る交流励磁形同期発電機１は第４図に示すように回転子
７、固定子８からなり、これらはいずれも鉄心スロット
構造の回転子スロット１１．固定子スロット１２を有し
、それぞれに界磁巻線９．電機子巻線１０が施されてい
る。更に第２図に示すように回転子スロット１１．固定
子スロット１２ともそれぞれ回転子７、固定子８に等間
隔配置されるような断面構成を有し、界磁巻線９の形成
する回転磁界の速度と風車５によって廃動される回転子
７の回転速度が交流励磁装ｆ３の供給する周波数によら
ず常に一定となるように制御することにより電機子巻線
１０に誘起する電圧の周波数を常に一定としている。し
たがって、第１図における電機子側端子４からは一定周
波数の電圧が電力系統６に出力されることになる。

以下においては、交流励磁形同期発電機の巻線構成およ
びスロット数等の機械構造に起因する高調波発生機構に
ついて述べる。

交流励磁形同期発電機の界磁巻線は空間的に位置の異な
るスロット中に分布して巻かれるいわゆる分布巻の形態
が採られる。したがって、高調波を考慮した形で界磁電
流の空間的な分布ｊ（ｘｔｔ）を ｊ（ｘｙｔ）＝　　Σ　ａｌｓｉｎｋ（ｘ−（Ｌ１６ｊ
）　　（１）とおく、ここでＸは固定子座標系に固定さ
れ２極分が２πに対応するものとした。ω。は同期速度
に相当する角周波数であり、ａｋはに次電流分布の振幅
である。このような電流分布より起磁力分布Ａ　Ｔ　（
ｘ　ｖ　ｔ　）は ＡＴ（ｘｔｔ）＝／　ｊ　（ｘ、　ｔ）・ｄｘとなる。

次に、各々回転子および固定子スロットによる磁気抵抗
の空間的変化を考慮し、ａＩ気低抵抗分布逆数であるパ
ーミアンスの空間分布Ｐ（ｘ、ｔ）を次のように仮定す
る。

Ｐ　（ｘ、ｔ）＝　Ｐ、　−Ｐ、　・ｃｏｓｋ、（ｘ　
−（１１０ｔ　）−Ｐ、１１ｃｏｓｋ、ｘ　　　　　（
３）（３）式においてに１およびに２はそれぞれ２極あ
たりの回転子スロット数および固定子スロット数であり
、Ｐｏ、ＰｌおよびＰ２はそれぞれ平滑分パーミアンス
、回転子スロットによる脈動分パーミアンス振幅および
固定子スロットによる脈動分パーミアンス振幅である。

第１項は時間的にも空間的にも変動のない成分となり、
第２項は回転子スロットの影響として現れる時間的、空
間的に変動する成分および第３項は固定子スロットの影
響として現れる空間的に対してのみ変動する成分となる
。磁束密度は起磁力とパーミアンスの積で計算できるか
ら、（２）および（３）式より磁束密度分布Ｂ（ｘ、ｔ
、）は次式のようになる。

Ｂ　（ｘ、ｔ）　＝　Ｐ　（ｘ、ｔ）　・Ａ　Ｔ　（ｘ
、ｔ）２に ２に ２に ｋ （４） 電機子巻線に鎖交する磁束Φ（１）は、（４）式で導出
した磁束密度Ｂ（ｘ、ｔ）の各空間高調波の半波にわた
る空間の定積分になることを考慮すれば。

　ｋ ２　ｋ （５） となる９（５）式中に２は比例定数であり、ｆ、イはｎ
次空間高調波に対する電機子巻線の巻線係数である０式
中現れている巻線係数は、空間的に分布する磁束の基本
波、或は各空間高調波磁束が巻線に鎖交する割合を示す
係数である。すなわち５巻線係数ｆ　ｖｓがｌの場合に
ｎ空間間高調波磁束は全て巻線に鎖交し１巻線係数ｆ　
ｔｅがＯの場合にｎ空間間高調波磁束は巻線に全く鎖交
しないことになる（文献：例えば、穴山武著、エネルギ
ー変換工学基礎論、丸善、昭５２年）９更に（５）式を
時間微分すれば次式のように電機子電圧が算出される。

（６） （６）式において第１項は界磁起磁力に空高調波成分に
起因して発生する電圧高調波であり、これら界磁起磁力
高調波成分と平滑分パーミアンスによって決定される。

特にに＝１は出力電圧の基本波成分となるものである。

第２項、第３項は回転子スロットによるパーミアンス脈
動に起因して発生する電圧高調波である。第４項、第５
項は固定子スロットによるパーミアンス脈動と特定の界
磁起磁力高調波に起因して発生する電圧高調波である。

ここで、特に比較的大きくなる可能性のある高調波を抑
制する方法について以下に述べる。

前記（６）式の第２項および第３項において特にｋが１
のときすなわちに１±１次時間高調波電圧の振幅は、 であり＋　ｋ、±１次高調波に対する電機子巻線の巻線
係数（ｋ４、□、が大きければ当該高調波成分は無視で
きなくなる。

一方、前記（６）式の第４項において、ｋ次時間高調波
電圧の振幅は、 であり、ｌｋ、−ｋｌが小さい値となり、かつ、ｋ、−
に１次空間高調波に対する電機子巻線の巻線係数ｆｗ（
ｋ、−０が無視できない値になるとき。

当該高調波成分が無視できなくなる６特に、（８）式の
時間高調波次数ｋかに２−１からに２＋１の範囲で、１
に２−ｋｌが１となる条件を満たす２極あたりの固定子
スロット数に２が存在する場合。

１に２−ｋｌ空間高調波に対する電機子巻線巻線係数ｆ
ｗ（ｋ２−０は基本波に対する巻線係数ｆｕｒとなる。

基本波に対する巻線係数ｆｗＬは、通常小さくできない
ため当該高調波成分は大きくなる可能性がある。

以上のように、第２図における回転子スロット１１の数
、固定子スロット１２の数および電機子巻線１０の巻線
係数を適正に選択しなければ前記の各種高調波が発生す
ることになる。

いま、回転子７の２極に対して回転子スロット１１の数
が６の倍数となる場合、前記（２）式に示したに次電流
分布の振幅ａ、の絶対値は次のようになる。

このとき、前記（６）式第１項において、界磁起磁力の
次数が１のときすなわち出力電圧基本波の振幅と前記（
７）式のに工±１次電圧高調波振幅の比は Ｐ　ｚ　　　ｆ　ｖ　ｆｈｉｉｌｌ −・　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
１０）Ｐｏ　　２・ｆ、１ となる。いま、前記（３）式における極限の場合として
ｐ２＝ｏ、ｐユニＰ、のように回転子スロットによる脈
動パーミアンスが最大となる場合（１０）式は １“゛””　　　　　　　　　　　（１１）２・ｆ　ｖ
ｌ となり、電機子側端子４における出力電圧の歪み率をｎ
　（ｐ、ｕ、）以下とすべきとき、少なくとも（１１）
式は、ｎ以下とならなければならないから、ｋ１±１次
空間高調波に対する電機子巻線の巻線係数ｆ・Ｉｋｘ±
１）は ｆ　ｗ　ｎ１＊ｔ）≦２・ｎ−ｆ、１　　　　　　　（
１２）の関係を満たさなければならない。

一方、前記（６）式第１項における界磁起磁力の次数が
１のとき、すなわち出力電圧基本波の振幅と前記（８）
式のに次電圧高調波振幅の比はとなる。いま、前記（３
）式における極限の場合としてｐ、＝ｏ、ｐ２＝ｐｏの
ように固定子スロットによる脈動パーミアンスが最大と
なる場合（１３）式は となり、電機子側端子４における出力電圧の歪み率をｎ
　（ｐ、ｕ、）以下とすべきとき、少なくとも（１４）
式は、ｎ以下とならなければならないから、ｋ２−に次
間間高調波に対する電機子巻線の巻線係数ｆｗ（ｋ２−
０は ｆ　Ｗ　ｆｋｚ−ｋｌ≦２　・ｎ　・Ｉｋｚ−ｋｌ　・
ｋ−ｆ−１（１５）の関係を満たさなければならない。

ここでｌｋ。

ｋｌが１の場合 ｆ曾ｆｋ２−ｋ）　＝　ｆマ１　　　　　　　　　　　
　　　（１６）となり、（１５）式は成立できないため
Ｉｋｚ　−ｋｌ≠１　　　　　　　　　　　　（１７）
の条件を満足できる２極あたりの固定子スロット数に２
とする必要がある。

以上のような構成の交流励磁形同期発電機を使用すれば
、出力電圧の歪みを少なくした可変速発電設備が得られ
る。

次に、第１図に示した可変速発電設備において、交流励
磁形同期発電機２に対する高調波の少ない機械構成を決
定していく過程を述べる。

この種の回転電機においては、鉄心スロットの数１巻線
係数、起磁力高調波次数等は、各々独立に決定される性
格のものでなく、相互に関連を持っているものである。

すなわち高調波の少ない機械構成を実現するためには、
例えば先に述べた巻線係数、スロット数等の条件を満足
するように何度かの試算を行い、好適な条件を探すなど
の方法がある。

第３図は電圧波形の歪みが少なくなる条件を探す過程の
１例を示してい“る、この場合、交流励磁形同期発電機
の容量および回転子の回転速度などから規定される回転
子の構成すなわち図中１０１゜１０２で回転子スロット
数および界磁巻線の巻線方法を決定し１次いで、各空間
高調波に対する電機子巻線の巻線係数が出力端子電圧に
含まれる高調波を抑制するのに最適な値となるまで、図
中１０３〜１０６のように固定子スロット数および電機
子巻線の巻線方法を変化させ、繰返し演算により選択す
ることによって固定子スロット数および電機子巻線の巻
線方法を決定するような手順となる。以下に、その過程
を例示する。

いま、規格で定められる電圧波形の歪み率が３％以内で
あるとし、これを満足する固定子および回転子の構成を
決定するものとする。更に、ここでは２０極程度の極数
を持つ交流励磁形同期発電機を想定し、２極あたりの回
転子スロット数に１、界磁巻線形態としてのコイルピッ
チおよび極ピッチを第１表のように決定する。

第１表 このとき、前記（１）式に示したに法界磁電流分布の振
幅ａ、は次のように求められる。

π　　０ この仕様に対して、前記（７）式に示した電圧高調波次
数は２４±１次となる。したがって、問題となる電機子
巻線の巻線係数は２３次、２５次であり、これらは第３
表に示すような値になる。

第３表 （１８）式かられかるように本実施例のような２極あた
りの回転子スロット数に□が６の倍数であるとき、界磁
起磁力の次数にとしては基本波のはか６ｍ±１　（ｍ＝
１．２．３・・・）水高調波成分が存在する。

次に固定子の構成を決定する。まず、２極あたりの固定
子スロット数に２、電機子巻線形態としてのコイルピッ
チおよび極ピッチを第２表のように考えてみる。

第２表 これをみると２３次、２５次に対する巻線係数は、基本
波と同程度の値を持ち、前記（７）式に示した電圧高調
波が大きくなる可能性があるといえる。

ここで、固定子側でみた回転子スロットによる脈動パー
ミアンス振＠ｐ工を次のように仮定する。

Ｐ１＝　０．１・Ｐ　、　　　　　　　　　　　（１９
）このパーミアンス振１１１Ｐ１を用い前記（７）式の
電圧高調波に相当する２３次、２５次調波を計算し、前
記（６）式から計算される基本波電圧で規格化すること
により第４表に示した値が得られる。

第４表 第６表 これより、第２表で考えた固定子構成では電圧歪み率の
規格が満足されない。次に、２極あたりの固定子スロッ
ト数に２、電機子巻線形態としてのコイルピッチおよび
極ピッチを第５表のように考えてみる。

第５表 これらの値および（１０）式のパーミアンスを用いて、
２３次および２５次電圧高調波を計算した結果を第７表
に示した。

第７表 この仕様に対しても、前記（７）式に示した電圧高調波
次数は先と同様に２４±１次となる。すなわち、問題と
なる電機子巻線の巻線係数は２３次、２５次であり、こ
れらは第６表に示すような値になる。

同表をみると当該高調波が低減されている。このような
低減効果は、２３次および２５次空間高調波すなわち前
記（７）式におけるに１±１次空間高調波に対する電機
子巻線の巻線係数が小さいことにより得られたものであ
る。

一方、前記（８）式における高調波を試算してみる。こ
こで問題となる次数は２極あたりの固定子スロット数に
２と界磁超磁力高調波次数にの差が±１の範囲で考える
と、ｋが１７次および１９次となる。ここで固定子側か
らみた固定子スロットによるパーミアンス振幅Ｐ２を Ｐ、＝　０．８・ｐ　、　　　　　　　　　　　（２０
）とする、また、前記１ｋｉ±に１は１７次、１９次と
もに１となるため巻線係数は基本波に対する巻線係数と
なり、（８）式で計算される１７次および１９次電圧高
調波は第８表のようになる。

第８表 第９表 この仕様に対しても、前記（７）式に示した電圧高調波
次数は先と同様に２４±１次となる。すなわち１問題と
なる電機子巻線の巻線係数は２３次、２５次であり、こ
れらは第１０表に示すような値になる。

第１０表 以上の１７．１９．２３．２５次高調波により電圧歪み
率を計算した結果、歪み率は３．２５％となり、３％以
内とならない、したがって、更に他の固定子構成を第９
表のように考える。

これらの値および（１０）式のパーミアンスを用いて、
２３次および２５次電圧高調波を計算した結果を第１１
表に示した。

第１１表 同表をみると当該高調波が低減されている。

一方、前記（８）式における高調波を試算してみる。こ
こで問題となる次数は２極あたりの固定子スロット数ｋ
ｔと界磁起磁力高調波次数にの差が±１の範囲で考える
と、ｋが１７次となる。ここで固定子側からみた固定子
スロットによるパーミアンス振幅Ｐ１を先と同様に（１
１）式で考える６また、前記１に、±に１は０．２とな
るため巻線係数は０．２次高調波に対する巻線係数とな
り、その値は０．０１５５となる。これらを用い（８）
式で計算される１７次電圧高調波は０．１９％、電圧歪
み率は０．３９％となる。

ここで、２極あたりの固定子スロット数に２ｔｉ−６の
倍数としなかったことにより、前記（８）式で計算され
る１７次電圧高調波では電機子巻線の巻線係数が基本波
に対する値とならないため当該高調波成分は低減されて
いることがわかる。

以上、本実施例によれば交流励磁形同期発電機の出力電
圧高調波は、２極あたりの回転子スロット数をに□、固
定子スロット数をに２とし、界磁起磁力にに空高調波成
分が存在したとき、に工±１次間間高調波に対する電機
子巻線の巻線係数が小さく、かつ、電圧時間高調波次数
ｋかに２−１からに、＋１の範囲で、ｌｋ、±に１が１
とならずｌｋ２±に１次間間高調波に対する電機子巻線
の巻線係数が小さい場合に高調波の少ない電圧となり１
品質の良好な出力電圧を供給する可変速発電設備が得ら
れる。

なお、本実施例では風力をエネルギ源とした可変速発電
装置を想定して述べたが、水力等の他の可変速発電設備
においても品質の良好な出力電圧を供給することができ
る。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明によれば出力端子電圧における高
調波を低減し、品質の良い電圧波形を供給する交流励磁
形同期発電機を使用することで高調波の少ない電圧波形
を供給する可変速発電装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は交流励磁形同期発電機を使用した可変速発電設
備の構成図、第２図は第１図の可変速発電設備に使用さ
れる交流励磁形同期発電機断面の一部の図、第３図は交
流励磁形同期発電機構成の決定手順を示した図、第４図
は交流励磁形同期発電機の概観図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、等間隔に配置された鉄心スロットに界磁巻線を収納
   する回転子と、等間隔に配置された鉄心スロットに電機
   子巻線を収納する固定子を有し、前記回転子に収納する
   界磁巻線が可変周波数の交流励磁装置で励磁され、前記
   電機子巻線に一定周波数の交流出力電圧を誘起する交流
   励磁形同期発電機の構成方法において、 前記交流励磁形同期発電機の容量および回転子の回転速
   度などから規定される回転子スロット数および界磁巻線
   の巻線方法を決定し、電機子巻線の巻線係数が出力端子
   電圧に含まれる高調波を抑制するのに最適な値となるよ
   うに、前記固定子スロット数および前記電機子巻線の巻
   線方法を変化させ、繰返し演算することによって前記固
   定子スロット数および電機子巻線の巻線方法を決定する
   ことを特徴とした交流励磁形同期発電機の構成方法。 ２、等間隔に配置された鉄心スロットに界磁巻線を収納
   する回転子と、等間隔に配置された鉄心スロットに電機
   子巻線を収納する固定子を有し、前記回転子に収納する
   界磁巻線が可変周波数の交流励磁装置で励磁され、前記
   電機子巻線に一定周波数の交流出力電圧を誘起する交流
   励磁形同期発電機の構成方法において、 前記交流励磁形同期発電機の容量および回転子の回転速
   度などから設定される回転子スロット数および界磁巻線
   の巻線方法を決定し、次いで電機子端子から出力される
   電圧に含まれる高調波を抑制するため、固定子スロット
   数および電機子巻線の巻線方法を種々変化させ、繰返し
   演算により最適な固定子スロット数および電機子巻線の
   巻線方法を決定することを特徴とした交流励磁形同期発
   電機の構成方法。 ３、等間隔に配置された鉄心スロットに界磁巻線を収納
   する回転子と、等間隔に配置された鉄心スロットに電機
   子巻線を収納する固定子を有し、前記回転子に収納する
   界磁巻線が可変周波数の交流励磁装置で励磁され、前記
   電機子巻線に一定周波数の交流出力電圧を誘起する交流
   励磁形同期発電機において、 ２極あたりの固定子スロット数を６の倍数でない数とし
   たことを特徴とした交流励磁形同期発電機。 ４、等間隔に配置された鉄心スロットに界磁巻線を収納
   する回転子と、等間隔に配置された鉄心スロットに電機
   子巻線を収納する固定子を有し、前記回転子に収納する
   界磁巻線が可変周波数の交流励磁装置で励磁され、前記
   電機子巻線に一定周波数の交流出力電圧を誘起する交流
   励磁形同期発電機において、 ２極あたりの回転子スロット数を６の倍数とし、２極あ
   たりの固定子スロット数を６の倍数でない数としたこと
   を特徴とした交流励磁形同期発電機。 ５、等間隔に配置された鉄心スロットに界磁巻線を収納
   する回転子と、等間隔に配置された鉄心スロットに電機
   子巻線を収納する固定子を有し、前記回転子に収納する
   界磁巻線が可変周波数の交流励磁装置で励磁され、前記
   電機子巻線に一定周波数の交流出力電圧を誘起する交流
   励磁形同期発電機の構成方法において、 ２極あたりの回転子スロット数をｋ＿１、基本波に対す
   る電機子巻線の巻線係数をｆ＿ｗ＿１、ｋ＿１±１次空
   間高調波に対する電機子巻線の巻線係数をｆ＿ｗ＿（＿
   ｋ＿＿１＿±＿１＿）とし、交流励磁形同期発電機の出
   力電圧における歪み率を少なくともｎ（ｐ．ｕ．）以下
   とすべきとき、ｋ＿１±１次空間高調波に対する電機子
   巻線巻線係数ｆ＿ｗ＿（＿ｋ＿＿１＿±＿１＿）が少な
   くとも ｆ＿ｗ＿（＿ｋ＿＿１＿±＿１＿）≦２・ｎ・ｆ＿ｗ＿
   １の関係を満足する構成とすることを特徴とした交流励
   磁形同期発電機の構成方法。 ６、等間隔に配置された鉄心スロットに界磁巻線を収納
   する回転子と、等間隔に配置された鉄心スロットに電機
   子巻線を収納する固定子を有し、前記回転子に収納する
   界磁巻線が可変周波数の交流励磁装置で励磁され、前記
   電機子巻線に一定周波数の交流出力電圧を誘起する交流
   励磁形同期発電機の構成方法において、 前記界磁巻線を励磁することによって生ずる界磁起磁力
   に含まれる特定の高調波次数ｋと２極あたりの固定子ス
   ロット数ｋ＿２の関係が｜ｋ＿２−ｋ｜≠１ の条件を満たし、かつ、基本波に対する電機子巻線の巻
   線係数をｆ＿ｗ＿１、ｋ＿２−ｋ次空間高調波に対する
   電機子巻線の巻線係数をｆ＿ｗ＿（＿ｋ＿＿２＿−＿ｋ
   ＿）とし、交流励磁形同期発電機の出力電圧における歪
   み率を少なくともｎ（ｐ．ｕ．）以下とすべきとき、ｋ
   ＿２−ｋ次空間高調波に対する電機子巻線巻線係数ｆ＿
   ｗ＿（＿ｋ＿＿２＿−＿ｋ＿）が ｆ＿ｗ＿（＿ｋ＿＿２＿−＿ｋ＿）≦２・ｎ・ｋ・｜ｋ
   ＿２−ｋ｜・ｆ＿ｗ＿１の関係を満足する構成とするこ
   とを特徴とした交流励磁形同期発電機の構成方法。 ７、風力または水力等のエネルギを回転力に変換する変
   換装置と、前記回転力を電力に変換する交流励磁形同期
   発電機と、前記交流励磁形同期発電機の界磁側端子に設
   けた可変周波数の交流励磁装置とからなり、前記交流励
   磁形同期発電機の出力を電力系統に供給する可変速発電
   設備において、 回転子および固定子を鉄心スロット構造とし、発電容量
   等に応じて回転子の構成を決定し、前記回転子に対応し
   、かつ出力電圧の高調波の発生を抑制した固定子の構成
   とした前記交流励磁形同期発電機を用いたことを特徴と
   する可変速発電設備。