JPH04172933A - 突極界磁回転型交流発電機 - 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〕 本発明は突極界磁回転型交流発電機に関するものであり
、特に回転子巻線および制動巻線を設けてなる回転子を
有する携帯用若しくは小型の突極界磁回転型交流発電機
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来草刈機、薬剤散布機等の動力源として内燃機関を搭
載した動力作業機器においては、電源用として小型発電
機を備えたものが多い、このような小型発電機において
は、大型の商用電源用発電機と異なり、主として内燃機
関の点火プラグ用の電源用として使用されるため、電圧
波形については殆ど考慮されてなく１例えば突極界磁回
転型の回転子は２回転子鉄心の界磁形成用の巻線を巻装
したのみの構成のものが殆どである。

しかしながら、近年の上記動力作業機器においては、電
子ガバナ制御を初めとするコンピュータ制御手段を備え
たものが出現し、このような電子制御機器の駆動用電源
としての発電機については。

商用電源用発電機と同様に電圧波形もまた重要な特性と
して評価されるようになってきた。一方電圧波形の歪率
を低減させる手段としては１回転子に制動巻線を設ける
手段が知られている。従って前記動力作業機器に搭載さ
れる小型発電機においても１回転子に制動巻線を設ける
ことによって。

電圧波形の歪率を低減させ得ると考えられる。

第９図は従来の制動巻線付突極回転子の例を示す一部断
面説明図である。第９図において、１はシャフトであり
、中間部に略Ｉ形状に形成してなる電磁鋼板を軸方向に
積層した回転子鉄心２を嵌着する６回転子鉄心２の両側
部には回転子鉄心２の横断面形状と対応する形状に形成
した黄銅プレート３を設けると共に３回転子鉄心２の外
周部には銅棒４を挿通して設け、黄銅プレート３と銅棒
４とをろう付溶接し、制動巻線を構成する。５は回転子
巻線であり１回転子鉄心２に巻装し１回転子鉄心２と共
に突極回転子を構成する０次に６はスリップリングであ
り、シャフト１の一方の端部近傍に設け１回転子巻線５
の始端および終端を接続する。７は軸受であり、シャフ
ト１のスリップリング６を設けた端部を支持する。なお
シャフト１の他方の端部は１例えば駆動用のエンジン（
図示せず）の出力軸と嵌合接続する。上記のように形成
した回転子を固定子（図示せず）内に回転自在に設けて
、突極界磁回転型交流発電機を構成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記構成の突極回転子に制動巻線を形成する場合には、
まずシャフト１に回転子鉄心２を形成すべき電磁鋼板を
１枚宛順次位置決めしながら積層し、黄銅プレート３を
両側部に装着し４回転子鉄心２の外周部に設けたスリッ
ト（図示せず）に銅棒４を挿通する。この工程において
は、上記スリ　　゛フトと銅棒４との摩擦抵抗に抗して
銅棒４を打込むか若しくは押込む必要があり、極めて煩
雑な作業を要する０次に黄銅プレート３と銅棒４とをろ
う付けするのであるが１回転子鉄心２に設けるべき銅棒
４は例えば６本以上の複数本であるのみならず、これら
が近接して配設されているため、上記ろう付は作業もま
た煩雑な作業を要する。このため制動巻線を形成するに
は工程数が多くなり。

かつコスト高となるという問題点がある。

一方三相誘導電動機の分野においては２回転子巻線を形
成する手段として、アルミダイカストが従来から常用さ
れている。この場合においては。

シャフトに電磁鋼板からなるコア素材を順次積層した後
、コア素材の外周部に設けた複数個の盲穴と両側部を形
成すべきプレートとを、純アルミニウムによってかご形
に形成して回転子巻線とするのである。しかしながら上
記コア素材の積層、シャフトへの圧入等の作業が極めて
煩雑であるという問題点がある。また回転子巻線には、
効率向上のため純度の高いアルミニウムを使用する必要
があるが、純アルミニウムは本来的に鋳造性が低いため
、コア素材に設けた小径の盲穴中の湯流れが悪（、鋳造
温度を高（しなければならないと共に。

盲穴中のガス抜けが悪い、従って純アルミニウムのダイ
カスト作業もまた煩雑な作業であり、良品率の向上が困
難であり、コスト高となるという問題点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、製作
が容易であると共に２良品率を向上し得る構成の突極界
磁回転型交流発電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］ 上記目的を達成するために１本発明においては。

回転子巻線および制動巻線を設けてなる回転子を有する
突極界磁回転型交流発ｉｉａにおいて１回転子鉄心の外
周部に軸方向に延びる複数個の開放溝を設け、この開放
溝内にアルミニウム合金ダイカストからなる棒状体を形
成すると共に、棒状体の両側部にアルミニウム合金ダイ
カストからなるプレートを一体に接続してかご状の制動
巻線を形成する。という技術的手段を採用した。

本発明において、かご状の制動巻線を形成する棒状体と
プレートとはアルミニウム合金ダイカスト例えばＡＤＣ
Ｉｏ、１２等のＣｕ、Ｓｉを含有する湯流れの良好な材
料からなる。この点前記従来の三相誘導電動機の分野に
おける回転子巻線を形成する材料が高純度アルミニウム
からなるのと著しく相違する。すなわち本発明の突極界
磁回転型交流発電機における制動巻線は、電圧波形の歪
率低減用のものであり１種々実験検討の結果。

必ずしも電気抵抗の著しく低い銅若しくは高純度アルミ
ニウムによって形成しなくても、携帯用若しくは小型の
突極界磁回転型交流発電機としての特性若しくは性能を
充分に共存することをｆＩ認したのである。

〔作　用〕

上記の構成により、プレートおよび複数個の棒状体は、
！磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を強固にかつ一体的
に保持してかご状の制動巻線を形成し、交流発電機とし
て必要な特性若しくは性能を発揮できるのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例における回転子を示す一部断面
要部説明図であり、同一部分は前記第９図と同一の参照
符号で示す、第１図において、３ａ、４ａば各々プレー
トおよび棒状体であり５例えばＡＤＣ１２（Ｃｕ、Ｓｉ
含有アルミニウム合金ダイカスト）によりかご状の制動
巻線に形成する。すなわちｔＭ１ｍ板を積層して形成し
た回転子鉄心２の両端面部および外周部の一部に上記制
動巻線を一体的に設けることにより１回転子鉄心２を強
固に保持する。なおシャフト１および回転子巻線５は、
上記回転子鉄心２にかご状の制動巻線を形成した後に、
各々圧入および巻装する。

第２図（ａ）は第１図における回転子鉄心を示す一部断
面端面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）における一部Ａ
−Ａ線断面正面図であり、同一部分は前記第１図と同一
の参照符号で示す。第２図（ａ）（ｂ）において、Ｉａ
はシャフト穴、２ａは開放溝であり、各々回転子鉄心２
の軸方向に延びるように設けである。なお開放溝２ａは
回転子鉄心２の外周部に複数個設けると共に、その横断
面形状を例えば小円と２本の平行線とからなるかぎ穴状
に形成する。

このような回転子鉄心２にかご状の制動巻線を形成する
には、電磁鋼板を積層して形成した回転子鉄心２をダイ
カスト金型（図示せず）内に予め挿入して、軸方向に圧
着した後１例えばＡＤＣＩ２からなる溶融金属を射出若
しくは注入すれば。

プレート３ａおよび棒状体４ａからなる制動巻線を一体
的に形成することができる。この場合、棒状体４ａと対
応するダイカスト金型内面に予め凹部を形成しておけば
、前記溶融金属の射出若しくは注入により、棒状体４ａ
の外方に余剰部４ｂが形成され、溶融金属の渦流れの助
長およびガス抜きの促進に有効である。なお余剰部４ｂ
は成形後において切削加工によって除去される。

第３図（ａ）はダイカスト前における回転子鉄心を示す
端面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）における一部Ｂ−
Ｂ線断面正面図、第３図（ｃ）は第３図（ａ）における
要部Ｃ−Ｃ線断面拡大図であり、同一部分は前記第２図
（ａ）（ｂ）と同一の参照符号にて示す、なお第３図（
Ｃ）においては簡略化のためハツチングは省略しである
。これらの図において、２ｂはＶノツチであり１回転子
鉄心２を構成するｉｔＭ１鋼板の同一対応位置に設ける
。

上記のようなりノツチ２ｂを設けることにより。

を磁鋼板の積層時において■ノツチ２ｂを照合−致させ
れば１回転子鉄心２の開放溝２ａを整合させ得ると共に
、電磁鋼板相互の位置ずれを防止することができる。

次に上記構成の回転子を設けた交流発電機について、一
般特性試験および進相負荷特性試験を行った結果につい
て記述する。なお比較例として。

制動巻線を欠如するもの、および第９図に示す銅棒４お
よび黄銅プレート３からなる制動巻線を有するものを使
用して特性を比較した。

まず一般特性試験において、負荷電流と負荷電圧との関
係においては３者共顕著な差は認められなかった。しか
し電圧波形の歪率においては顕著な差が認められた。す
なわち制動巻線を欠如するものにおいては、負荷電流が
増加するにつれて歪率が増大し、定格負荷電流１７Ａに
おいて歪率１９％１負荷電流３０Ａにおいて歪率１９゜
５％に達した、これに対して制動巻線を有するものにお
いては、定格負荷電流１７Ａにおいて歪率７．４％。

負荷電流３０Ａにおいても歪率ｌＯ％に留まることを確
認した。

第４図（ａ）（ｂ）は各々制動巻線を欠如する発電機の
無負荷時および定格電流負荷時における誘起電圧■、お
よび界磁印加電圧■、の波形を示す図、第５図（ａ）（
ｂ）は各々制動巻線を有する発電機の無負荷時および定
格電流負荷時における誘起電圧ｖＬおよび界磁印加電圧
■、の波形を示す図である。まず第４図（ａ）（ｂ）に
おいて。

第４図（ａ）の無負荷時においては誘起電圧ｖＬの波形
歪率は５％であるが、定格電流１７Ａを負荷した第４図
（ｂ）においては、誘起電圧■、の波形歪率は１９％と
なり、波形の歪が顕著に認められる。これに対して制動
巻線を有するものにおいては、第５図（ａ）に示す無負
荷時における誘起電圧ｖＬの波形歪率は４．５％であり
、第５図（ｂ）に示す定格電流１７Ａの負荷時において
も誘起電圧■、の波形歪率は７．４％であり、著しく波
形が改善されていることが認められる。なお制動巻線を
アルミニウム合金ダイカストで形成したものと、従来の
銅および黄銅で形成したものとの間には実質的な差は認
められず１本発明のアルミニウム合金ダイカストによっ
て形成した制動巻線の有効性を実証することができた。

第６図は進相負荷特性試験器こおける負荷電流と負荷電
圧との関係を示す図である。第６図において１曲線ａ、
ｂ、ｃは夫々制動巻線を欠如するもの、アルミニウム合
金ダイカストによる制動巻線を有するもの、および銅に
よる制動巻線を有するものに対応する。第６図に示すよ
うに、制動巻線を欠如するものにおいては２曲線ａから
明らかであるが、負荷電流の増加に対する負荷電圧の増
加率が大であり、定格電流１７Ａに至る前に自動電圧調
整器が破壊するに至った。これに対して制動巻線を有す
るものは２曲線す、ｃにて示されるように、負荷電流の
増加に対する負荷電圧の増大の程度が緩慢であり、進相
負荷特性が優れていると認められる。なお本発明の実施
例であるアルミニウム合金ダイカストによる制動巻線を
有するものは、従来の銅による制動巻線を有するものと
比較して、進相負荷特性が路間等であることが明らかと
なった。

第７図（ａ）（ｂ）は各々制動巻線を欠如する発電機の
負荷電流ＩＬ＝　９．ＩＡおよびＩＬ＝１６．５Ａにお
ける誘起電圧■、および界磁印加電圧■。

の波形を示す図、第８図（ａ）（ｂ）は各々本発明の実
施例の負荷電流ＩＬ−１７ＡおよびＩＬ＝２ＯＡにおけ
る誘起電圧■Ｌおよび界磁印加電圧■、の波形を示す図
である。第７図（ａ）（ｂ）から明らかなように、制動
巻線を欠如するものにおいては、進相負荷特性試験では
負荷電流Ｉ、が定格電流未満であっても誘起電圧ｖＬの
波形が大きく歪んでいることがわかる。これに対して第
８図（ａ）（ｂ）における誘起電圧■Ｌの波形は。

負荷電流ＩＬが定格電流の値以上であっても歪率が低く
、大幅に改善されていることが明らかである。

本実施例においては３回転子が２極の突極界磁型である
場合について記述したが、４極以上の複数極であっても
作用は同様である。また回転子鉄心に設けるべき開放溝
の横断面形状は２本実施例に示す以外の他の形状として
もよいことは当然である。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
下記の効果を奏し得る。

（１）回転子に設けるべき制動巻線を銅若しくは銅合金
からなる構成部材のろう付けによって製作する手段と比
較して、製作が容易であると共に。

量産性が極めて高く、コスト低減が可能である。

（２）三相誘導電動機に利用されている純アルミダイカ
ストと比較して、鋳造性が良好でありかつ低廉なアルミ
ニウム合金を使用できるため、ダイカスト作業が容易で
あると共に良品率を向上し得る。

（３）誘起電圧の波形の歪率を低減させ得るため交流発
電機としての特性を向上させることができ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における回転子を示す一部断面
要部説明図、第２図（ａ）は第１図における回転子鉄心
を示す一部断面端面図１第２図（ｂ）は第２図（ａ）に
おける一部Ａ−Ａ線断面正面図、第３図（ａ）はダイカ
スト前における回転子鉄心を示す端面図、第３図（ｂ）
は第３図（ａ）における一部Ｂ−Ｂ線断面正面図、第３
図（ｃ）は第３図（ａ）における要部Ｃ−Ｃ線断面拡大
図、第４図（ａ）（ｂ）は各々制動巻線を欠如する発電
機の無負荷時および定格を流負荷時における誘起電圧■
、および界磁印加電圧ｖｔの波形を示す図、第５図（ａ
）（ｂ）は各々制動巻線を有する発電機の無負荷時およ
び定格電流負荷時における誘起電圧ＶＬおよび界磁印加
電圧Ｖｆの波形を示す図１第６図は進相負荷特性試験に
おける負荷ｉｔ流と負荷電圧との関係を示す図、第７図
（ａ）（ｂ）は各々制動巻線を欠如する発電機の負荷電
流ＩＬ−９，１ＡおよびＩｔ　＝１６．５Ａにおける誘
起電圧■、および界磁印加電圧Ｖｒの波形を示す図、第
８図（ａ）（ｂ）は各々本発明の実施例の負荷ｉｔ流Ｉ
Ｌ＝１７ＡおよびＩＬ＝２０Ａにおける誘起電圧Ｖ、お
よび界磁印加電圧■、の波形を示す図、第９図は従来の
制動Ｓｆａ付突極回転子の例を示す一部断面説明図であ
る。 ２：回転子鉄心、２ａ：開放溝、３ａニブレート　４ａ
：棒状体、５：回転子巻線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転子巻線および制動巻線を設けてなる回転子を有する
   突極界磁回転型交流発電機において、回転子鉄心の外周
   部に軸方向に延びる複数個の開放溝を設け、この開放溝
   内にアルミニウム合金ダイカストからなる棒状体を形成
   すると共に、棒状体の両側部にアルミニウム合金ダイカ
   ストからなるプレートを一体に接続してかご状の制動巻
   線を形成したことを特徴とする突極界磁回転型交流発電
   機。