JPH0353595Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は同期発電機の一種である誘導子型発電
機に係り、とくに電機子コイルに流れる負荷電流
による減磁作用を補償して出力の向上を図るよう
にした誘導子型発電機に関する。

同期発電機の一種として誘導子型発電機が知ら
れている。この発電機は固定子に界磁コイルと電
機子コイルとを設けておき、回転子側に誘導子磁
極を設けるようにしたものである。従つて界磁コ
イルを励磁すると回転子の回転に伴なつて誘導子
磁極によつて磁束密度が一定の周期で変化するこ
とになり、しかもこの磁束は回転子側の電機子コ
イルと鎖交するために、上記電機子コイルに出力
電圧を誘起することになり、これを発電出力とし
て取出して利用することができる。そしてこのよ
うな誘導子型発電機は、回転子側にコイルを設け
る必要がなく、このためにブラシやスリツプリン
グを必要とせず、簡単な構造によつて高周波電力
を得ることができるようになる。

ところがこのような誘導子型発電機の電機子に
負荷として、例えば抵抗を接続すると、この抵抗
によつて電機子コイルに負荷電流が流れることに
なり、この負荷電流は電機子コイルに発生される
誘起電圧に対して一般に45〜60度の遅れを有する
ようになる。従つてこの負荷電流によつて生ずる
磁束も界磁コイルによつて誘起される磁束に対し
て遅れを生ずることになり、このために負荷電流
が減磁作用を行なうことになる。従つてこのよう
な誘導子型発電機は、上記負荷電流によつてその
出力が低下し、また効率が悪化するという欠点を
生ずることになる。

本考案はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、負荷電流による減磁作用を補償する
ことによつて、出力を増大させるとともに、効率
を向上させるようにした誘導子型発電機を提供す
ることを目的とするものである。

以下本考案を図示の一実施例につき説明する。
この実施例は本考案に係る誘導子型発電機を、自
動車を制動するための制動力を生ずるリターダに
適用したものである。第１図はこの誘導子型発電
機から成るリターダを備えた自動車のエンジン１
を示しており、このエンジン１の背面側にはフラ
イホイールハウジング２が設けられている。この
ハウジング２内には第２図に示すようにフライホ
イール３が配されている。フライホイール３はエ
ンジン１の出力軸を構成するクランクシヤフト４
に端部に固着されている。さらに上記フライホイ
ールハウジング２の背面側にはトランスミツシヨ
ン５が取付けられており、このトランスミツシヨ
ン５によつてエンジン１の回転を変速するように
なつており、この変速された回転をプロペラシヤ
フト６によつて駆動輪に伝達するようになつてい
る。

上記フライホイールハウジング２の中に配され
ているフライホイール３の外周部には誘導子７が
取付けられており、この誘導子７には半径方向外
方に突出する突起状の磁極８が一定の間隔で設け
られている。従つてこの誘導子磁極８を備えたフ
ライホイール３が誘導子型発電機に回転子を構成
することになる。これに対してフライホイールハ
ウジング２の上部および下部にはそれぞれ円周方
向に延びるケース９が設けられており、これらの
ケース９内には界磁コイルと電機子コイルとを備
えた固定子が収納されている。そして界磁コイル
はバツテリ１０とコントローラ１１を介して接続
されており、バツテリ１０からコントローラ１１
を介して上記界磁コイルに励磁電流を流すように
なつている。これに対してケース９内の電機子コ
イルは第２図に示す冷却箱１２内の抵抗と接続さ
れており、この抵抗によつて電力を消費して熱に
変換するようになつている。そしてこの熱を冷却
するために冷却箱１２には送水パイプ１３が接続
されている。

つぎに上記フライホイール３から成る回転子と
ケース９内の固定子とによつて形成され、リター
ダを構成する誘導子型発電機の構造について第３
図および第４図につき説明する。ケース９内には
円周方向に所定のピツチでポールコア１４が配置
されており、このコア１４の下端部は上記誘導子
磁極８に微小なエアギヤツプを介して対向してい
る。そしてポールコア１４は固定子ヨーク１５に
固着されるようになつている。なおポールコア１
４と固定子ヨーク１５との連結は、ケース９の上
部開口を覆う蓋板１６の取付けられた連結ボルト
１７によつて行なわれている。これに対して上記
誘導子磁極８は固定ボルト１８によつてフライホ
イール３の外周部に形成された取付け部１９に取
付けらている。なお誘導子磁極８とともにクラツ
チカバー２０がボルト１８によつて共締めされて
いる。また取付け部１９に対して上記誘導子磁極
８とは反対側には、リングギヤ２１が取付けられ
るようになつている。なおクラツチカバー２０に
よつて閉塞されたフライホイール３の内側にはク
ラツチが設けられている。

さらに上記ケース９内のポールコア１４には界
磁コイル２２と電機子コイル２３とが巻装されて
いる。これらのコイル２２，２３は互に隣接する
一対のポールコア１４に跨つて共通に巻装される
とともに、界磁コイル２２が巻装される一対のポ
ールコア１４と電機子コイル２３が巻装される一
対のポールコア１４とは互に１つずつずれてい
る。さらに界磁コイル２２はその巻き方向あるい
はバツテリ１０との接続が交互に逆になつてお
り、従つて第４図および第５図に示すように、ポ
ールコア１４の磁化の方向が２つずつ逆転するよ
うになつている。従つて界磁コイル２２ついては
２つのポールコア１４に跨つて巻装する代りに、
それぞれのポールコア１４について別々に界磁コ
イル２２を巻装し、これらを第４図および第５図
に示すようにポールコア１４の磁化の向きが２つ
ずつ逆転するようにバツテリ１０と接続してもよ
い。

さらにこの誘導子型発電機においては第３図〜
第５図に示すように、ポールコア１４には補償コ
イル２４が巻装されている。このコイル２４は上
記電機子コイル２３の上側に配置されており、し
かも一対の互に隣接するポールコア１４に跨つて
巻装されている。なおこのポールコア１４に対す
るコイル２４の跨り方は、上記電機子コイル２３
のそれと同じくなつており、界磁コイル２２のそ
れとは１つずつずれた位置にある。そして上記電
機子コイル２３が第６図に示すように負荷抵抗２
５に接続されているのに対して、補償コイル２４
は進相コンデンサ２６と接続されている。なお負
荷抵抗２５は第２図に示す冷却箱１２内に収納さ
れている。

つぎに以上のような構成に係る誘導子型発電機
から成るリターダの動作について説明する。この
リターダを備えたエンジンを搭載した車両が長い
坂を下る場合には、例えば運転席に設けられてい
るリターダスイツチを閉成するとともに、アクセ
ルペダルから足を離してブレーキペダルを踏込
む。するとこのブレーキペダルの踏込みによつて
ブレーキスイツチが閉成され、このスイツチの出
力は第２図に示すコントローラ１１に供給される
ことになる。従つてバツテリ１０からコントロー
ラ１１を介して誘導子型発電機の界磁コイル２２
に電流が流れてこの界磁コイル２２が励磁され
る。

第４図はフライホイール３がある回転位置にあ
り、これによつて１つおきのポールコア１４が誘
導子磁極８と対向している状態を示している。従
つてこの場合には第４図において鎖線で示すよう
な磁束２７が、下端がＮ極に磁化されたポールコ
ア１４、誘導子７、２つ先のポールコア１４、お
よび固定子ヨーク１５から成る磁気回路中を図に
おいて矢印で示すように通過するようになる。つ
ぎにフライホイール３がポールコア１４のピツチ
に相当する角度だけ回転した場合には、第５図に
示すようになり、第４図において誘導子磁極８と
対向しないポールコア１４が今度は誘導子磁極８
と対向することになる。そしてこの場合にはこの
ポールコア１４を含む磁気回路中を磁束２８が第
５図において鎖線で示すように通過することにな
る。

そして第４図に示す磁束２７と第５図に示す磁
束２８とはその方向が逆転することになり、しか
もこの逆転する磁束が図に示すように電機子コイ
ル２３と鎖交する。従つて電機子コイル２３に起
電力が誘起される。このことはフライホイール３
が仕事を行なうことになり、運動エネルギが電気
エネルギに変換されることを意味する。従つてこ
の発電によつてリターダが制動力を生じ、エンジ
ン１あるいは車両に対して制動力を与えることに
なる。なおこの発電出力は第２図に示す冷却箱１
２内の抵抗２５（第６図参照）によつて消費され
るようになつており、この箱１２の中を還流する
冷却水によつて抵抗２５は放熱されるようになつ
ている。

さらにこの誘導子型発電機は上述の如く補償コ
イル２４を備えており、この補償コイル２４は第
６図に示すように進相コンデンサ２６と接続され
ている。従つて補償コイル２４によつて電機子コ
イル２３を流れる負荷電流による減磁作用の補償
を行なうように、補償コイル２４によつて負荷電
流による磁束を打消すような磁束を発生させ、こ
の磁束を負荷電流による電機子コイル２３の磁束
と相殺するようにしている。

この動作は第７図に示すグラフによつても説明
される。すなわちこの発電機の界磁コイル２２に
よつて生じ、しかも電機子コイル２３と鎖交する
磁束は第７図において実線で示されるように変化
する。これによつて同図において点線で示すよう
な誘起電圧を電機子コイル２３に生ずることにな
り、この電圧は上記の磁束に対して90度の遅れを
もっている。そしてこの電圧によつて負荷抵抗２
５に流れる電流は一般に点線で示す電圧よりもさ
らに45〜60度の遅れをもつて変化することにな
り、第７図において１点鎖線で示すようになる。
従つてこの負荷電流が電機子コイル２３に流れる
と減磁作用を行なうような磁束を発生させること
になる。ところが補償コイル２４も上記磁束２
７，２８と鎖交し、しかもこのコイル２４にはコ
ンデンサ２６が接続されているために、このコイ
ル２４には第７図において２点鎖線で示すような
電流が流れる。

第７図において１点鎖線で示す電機子コイル２
３に流れる負荷電流と、同図において２点鎖線で
示すような補償コイル２４に流れる電流とは、完
全な逆相の関係にはないがほぼ逆相になつてい
る。従つてこれら２つの電流によつてそれぞれ生
ずる磁束は互にほぼ打消すことになる。従つてこ
のようなコンデンサ２６を接続した補償コイル２
４を設けることによつて、負荷電流による減磁作
用を補償し、これによつて発電機の出力を高める
とともに、効率を向上させることが可能となる。
またこの発電機によつて構成されたリターダの制
動力を高めることができるようになる。

つぎに上記実施例の変形例を第８図につき説明
する。なおこの変形例において、上記実施例と対
応する部分には同一の符号を付すとともに、同一
の構成の部分についてはその説明を省略する。こ
の変形例においては、補償コイル２４に互に並列
に接続された複数のコンデンサ２６を接続するよ
うにしており、さらにそれぞれのコンデンサ２６
には直列にスイツチ２９が接続されるようになつ
ている。これらのスイツチ２９はコントローラ３
０によつてその開閉が制御されるようになつてい
る。またコントローラ３０はエンジン１の回転を
検出する回転検出センサ３１の出力によつてスイ
ツチ２９の開閉を行なうようになつている。

従つてこのような変形例によれば、エンジン１
の回転数に応じて、回転検出センサ３１およびコ
ントローラ３０によつてスイツチ２９の開閉を制
御することにより、補償コイル２４に接続される
コンデンサ２６の容量が変化することになる。従
つてこの補償コイル２４に流れ、かつ減磁作用の
補償を行なう電流の量を制御することが可能とな
る。従つてこれによつて誘導子型発電機の出力を
制御するとともに、この発電機から構成されるリ
ターダの制動力を制御することが可能になる。エ
ンジン１の回転数が高い場合にはこのリターダを
構成する発電機の出力も高くなるために、大きな
制動力が得られることから、負荷電流による減磁
作用を補償する必要性は低下するために、この場
合にはコンデンサ２６の容量を小さくすればよ
い。これに対してエンジン１の回転数が低い場合
には、発電機の出力が低くなつて制動力も低下す
る。従つてこの場合には多くのスイツチ２９を閉
じてコイル２４と接続されるコンデンサ２６の容
量を大きくして制動力を高めるようにすればよ
い。

第９図はさらに別の変形例を示すものであつ
て、この変形例においては補償コイル２４にバリ
キヤツプ３２を接続するようにしており、このバ
リキヤツプ３２の容量を回転検出センサ３１の検
出に基づいて、コントローラ３０によつて制御す
るようにしている。従つてこのような構成によれ
ば多数のスイツチを設けることなく補償コイル２
４に流れる電流を調整することができ、エンジン
１の回転数に応じてリターダの制動力を制御する
ことができるようになる。

つぎに上記実施例のさらに別の変形例を第１０
図につき説明する。この変形例は上記第６図に示
す発電機の回路をさらに変形させたものであつ
て、電機子コイル２３に接続された負荷抵抗２５
にさらにコンデンサ３３を並列に接続するように
したものである。従つてこの場合には電機子コイ
ル２３に誘起される出力電圧がコンデンサ３３と
抵抗２５との並列回路に加えられることになり、
これによつて負荷電流を進相させることができ
る。そしてこの負荷電流の進相によつて、減磁作
用を行なう磁束の減少を図ることが可能となり、
このために発電出力が高くなる。さらにこの発電
機にはコンデンサ２６と接続された補償コイル２
４が設けられているために、これによつて減磁作
用を打消すような磁束を発生させることができ、
さらに出力が向上することになる。

第１１図は第１０図に示す変形例をさらに変形
させたものであつて、負荷抵抗２５と並列に接続
されるコンデンサおよび補償コイル２４と接続さ
れるコンデンサをそれぞれバリキヤツプ３４，３
２から構成したものである。そしてこれらのバリ
キヤツプ３４，３２の容量は、エンジン１の回転
数を検出する回転検出センサ３１の検出に基づい
て、コントローラ３０によつて制御されるように
なつている。従つてこのような構成によれば、負
荷電流および補償コイル２４を流れる電流の位相
を制御することができ、これによつて発電機の出
力を制御することができるようになる。従つてこ
の発電機から構成されるリターダの制動力をもエ
ンジン１の回転数に応じて制御することが可能と
なる。

以上本考案を図示の一実施例につき述べたが、
本考案は上記実施例によつて限定されることな
く、本考案の技術的思想に基づいて各種の変更が
可能である。例えば上記実施例はリターダに応用
した誘導子型発電機に関するものであるが、本考
案は高周波発電機等の他の目的に供される誘導子
型発電機にも適用可能である。

以上に述べたように本考案は、補償コイルを固
定子に設けるとともに、この補償コイルをコンデ
ンサと接続し、電機子コイルに流れる負荷電流に
よる減磁作用を打消すような磁束を上記補償コイ
ルが発生するようにした誘導子型発電機に関する
ものである。従つて本考案によれば上記の補償コ
イルによる減磁作用の補償により、発電機の出力
を増大するとともに、効率を向上させることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る誘導子型発電
機から成るリターダを備えたエンジンの側面図、
第２図はこのエンジンに設けられているリターダ
の斜視図、第３図はこのリターダを構成する誘導
子型発電機の要部拡大断面図、第４図は同展開正
面図、第５図はフライホイールが回転した状態に
おける第４図と同様の正面図、第６図はこの発電
機の接続を示す回路図、第７図は補償コイルによ
る補償の動作を示すグラフ、第８図は変形例に係
る発電機の回路図、第９図は別の変形例に係る発
電機の回路図、第１０はさらに別の変形例に係る
発電機の回路図、第１１図は第１０図に示す変形
例をさらに変形させた発電機の回路図である。 なお図面に用いた符号において、３……フライ
ホイール、７……誘導子、８……誘導子磁極、１
４……ポールコア、１５……固定子ヨーク、２２
……界磁コイル、２３……電機子コイル、２４…
…補償コイル、２５……負荷抵抗、２６……進相
コンデンサ、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固定子側に界磁コイルと電機子コイルとを設け
   るとともに、回転子側に誘導子磁極を設けるよう
   にした誘導子型発電機において、補償コイルを前
   記固定子に設けるとともに、この補償コイルをコ
   ンデンサと接続し、前記電機子コイルに流れる負
   荷電流による減磁作用を打消すような磁束を前記
   補償コイルが発生するようにしたことを特徴とす
   る誘導子型発電機。