JPH0636372U - 突極形自励式交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コンデンサ励磁巻線及び出力巻線を有する固定
子と、両端に整流器が接続された界磁巻線を有する回転
子とを備えた突極形自励式交流発電機の出力電圧波形を
改善する。 【構成】コンデンサ励磁巻線Ｗc を出力巻線ＷL に対し
て電気角で９０度位相が遅れた位置よりも更に遅れ側の
位置に巻回する。負荷Ｌが定格負荷であるときに、界磁
巻線Ｗf に流れる界磁電流Ｉf が実質的に零になる期間
に出力電圧Ｅt の零点が生じるように、コンデンサ励磁
巻線Ｗc の巻回位置を設定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コンデンサ励磁式の突極形自励式交流発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

コンデンサ励磁式の突極形自励式交流発電機は、両端にコンデンサが接続され たコンデンサ励磁巻線と、負荷が接続される出力巻線とを有する固定子と、界磁 巻線を有する回転子とにより構成され、界磁巻線の両端には整流器が接続される 。

【０００３】 コンデンサ励磁巻線は、出力巻線に対して電気角で９０度位相が遅れた位置に 巻回されている。即ち、無負荷時にコンデンサ励磁巻線の誘起電圧が出力巻線の 誘起電圧に対して９０度遅れるように、コンデンサ励磁巻線が出力巻線に対して 位置をずらして巻回されている。

【０００４】 この種の発電機は、ブラシレスであるという利点に加えて、電圧変動率が低い という利点を有しており、内燃機関により駆動される携帯用の発電機等に多く用 いられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

近年携帯用発電機においては、その負荷が多様化する傾向にあり、それに伴っ て出力電圧波形の歪みが問題にされるようになった。ところがコンデンサ励磁式 の突極形自励式交流発電機を用いた場合には、負荷が定格負荷であるときに、図 ３（Ａ）に示すように、出力電圧Ｅt の波形に局部的な変動（切れ込み）ｅ，ｅ ´が生じるという問題があった。これは、図３（Ｂ）に示したように、界磁巻線 に流れる界磁電流Ｉf が実質的に零になる期間に界磁巻線が開路状態になって界 磁束に変化が生じ、これにより界磁巻線に図３（Ｃ）に示したようなパルス状の 逆電圧が生じることによるものと思われる。このように、従来のコンデンサ励磁 式の突極方自励式交流発電機では、出力電圧Ｅt に局部的な変動（切れ込み）が 現れるため、出力電圧波形の歪みを小さくすることが困難であった。

【０００６】 本考案の目的は、出力電圧波形の歪みを小さくすることができるようにしたコ ンデンサ励磁式の突極形自励式交流発電機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、コンデンサが並列に接続されたコンデンサ励磁巻線及び負荷が接続 される出力巻線を有する固定子と、両端に整流器が接続された界磁巻線を有する 回転子とを備えた突極形自励式交流発電機を対象としたものである。

【０００８】 本考案においては、コンデンサ励磁巻線を、出力巻線に対して電気角で９０度 位相が遅れた位置よりも更に遅れ側の位置に巻回し、負荷が定格負荷であるとき に、界磁巻線に流れる電流Ｉf が実質的に零になる期間に出力電圧の零点を生じ させるようにコンデンサ励磁巻線の巻回位置を設定する。

【０００９】 尚「電気角で９０度位相が遅れた位置」とは、負荷を切り離した状態で、コン デンサが接続されたコンデンサ励磁巻線に誘起する電圧の位相が、出力巻線に誘 起する電圧の位相に対して９０度遅れる位置を意味する。

【００１０】

【作用】

上記のようにコンデンサ励磁巻線を出力巻線に対して９０度位相が遅れた位置 よりも更に遅れ側の位置に巻回することにより、定格負荷時に、界磁巻線に流れ る電流Ｉf が実質的に零になる期間に出力電圧の零点を生じさせるようにしてお くと、出力電圧の波形の切れ込みがなくなるか、または切れ込みが生じても該切 れ込みは出力電圧の零点付近で生じることになるため、出力電圧波形を改善する ことができる。

【００１１】

【実施例】 コンデンサ励磁式の突極形自励式交流発電機は、図１に示したように、コンデ ンサ励磁巻線Ｗc と出力巻線ＷL とを有する固定子ＳＴと、界磁巻線Ｗf を有す る回転子ＲＴとにより構成される。

【００１２】 コンデンサ励磁巻線Ｗc 及び出力巻線ＷL は、内周に多数のコイル巻回用スロ ットを設けた環状の鉄心に位置をずらして巻回されていて、出力巻線ＷL の両端 にはスイッチＳＷを介して負荷Ｌが接続され、コンデンサ励磁巻線Ｗc の両端に はコンデンサＣが接続される。コンデンサ励磁巻線Ｗc 及びコンデンサＣにより 、コンデンサ励磁回路が構成されている。

【００１３】 界磁巻線Ｗf は、両端に磁極部Ｋa 及びＫb を有する２極の回転子鉄心Ｋに巻 回され、界磁巻線Ｗf の両端には整流器Ｄが並列接続されている。回転子鉄心Ｋ は環状の固定子鉄心の内側に同心的に配置され、該回転子鉄心の両端の磁極部Ｋ a 及びＫb が固定子鉄心の磁極部に所定のギャップを介して対向させられる。

【００１４】 従来のこの種の発電機においては、コンデンサ励磁巻線Ｗc を、出力巻線ＷL に対して電気角で９０度位相が遅れた位置に巻回していたが、本考案においては 、コンデンサ励磁巻線Ｗc を、出力巻線ＷL に対して電気角で９０度位相が遅れ た位置よりも更に遅れ側の位置に巻回し、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、 界磁巻線Ｗf に流れる電流Ｉf が実質的に零になる期間に出力電圧Ｅt の零点を 生じさせるようにコンデンサ励磁巻線の巻回位置を設定する。

【００１５】 尚実施例では、回転子を２極に構成するとともに、出力巻線ＷL を２極に巻回 し、コンデンサ励磁巻線Ｗc を２極に巻回しているので、無負荷時のコンデンサ 励磁巻線の誘起電圧と出力巻線ＷL の誘起電圧との電気角での位相差は、機械角 で測った両巻線間の位相差（両巻線の磁極中心相互間の角度）に一致する。

【００１６】 上記の発電機において、回転子ＲＴが回転すると、回転子鉄心の残留磁気によ りコンデンサ励磁巻線Ｗc に電圧が誘起し、コンデンサ励磁巻線Ｗc からコンデ ンサＣを通して進相電流Ｉc が流れる。この進相電流による増磁作用により自己 励磁現象が生じると同時に、コンデンサ励磁巻線の電機子反作用により界磁巻線 Ｗf に界磁逆相起電力が誘起するため、界磁巻線Ｗf から整流器Ｄを通して界磁 電流Ｉf が流れる。これにより界磁鉄心Ｋが励磁され、出力巻線ＷL 及びコンデ ンサ励磁巻線Ｗc の電圧が確立される。 この発電機では、スイッチＳＷが閉じ ていて、出力巻線ＷL から負荷Ｌに負荷電流ＩL が流れていると、負荷電流ＩL と進相電流Ｉc との合成電機子反作用により界磁逆相起電力が増加して界磁電流 が増大するため、負荷電流増大時の出力電圧の低下が抑制される。

【００１７】 上記のように、コンデンサ励磁巻線Ｗc を出力巻線に対して電気角で９０度位 相が遅れた位置よりも更に遅れ側の位置に巻回して、該コンデンサ励磁巻線の巻 回位置を調整することにより、定格負荷時に、界磁電流Ｉf が実質的に零になる 期間に出力電圧の零点を生じさせるようにしておくと、図２（Ａ）に示すように 、定格負荷時の出力電圧波形の切れ込みがなくなるか、または非常に少なくなり 、波形が大幅に改善されることが実験により確認された。これは、界磁巻線Ｗc に誘起する逆電圧Ｖr （図２Ｃ）がピークに達する位置が、定格負荷時に出力巻 線の出力電圧Ｅt の零点にほぼ一致する結果、出力電圧Ｅt の波形の切れ込みが なくなるか、または波形の切れ込みが生じても、該切れ込みは出力電圧の零点付 近で生じるためであると思われる。

【００１８】 本考案において、コンデンサ励磁巻線の巻回位置は、コンデンサ励磁巻線の巻 回位置を種々異ならせて定格負荷時の出力電圧波形を観測する実験を行うことに より決定することができる。

【００１９】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、コンデンサ励磁巻線を出力巻線に対して電気 角で９０度位相が遅れた位置よりも更に遅れ側の位置に巻回して、定格負荷時に 界磁電流が零になる期間に出力電圧の零点を生じさせるようにしたので、出力電 圧の波形の切れ込みをなくすか、または該切れ込みを出力電圧の零点付近で生じ させて、出力電圧の波形を改善することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案を適用する発電機の構成例を示し
た回路図である。

【図２】（Ａ）ないし（Ｃ）は本考案の実施例に於ける
出力電圧波形と界磁電流波形と界磁巻線に誘起する逆電
圧の波形とを示した波形図である。

【図３】（Ａ）ないし（Ｃ）は従来の発電機に於ける出
力電圧波形と界磁電流波形と界磁巻線に誘起する逆電圧
の波形とを示した波形図である。

【符号の説明】

ＷL 出力巻線 Ｗc コンデンサ励磁巻線 Ｗf 界磁巻線 Ｄ 整流器 Ｌ 負荷 Ｃ コンデンサ Ｋ 回転子鉄心

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサが並列に接続されたコンデン
   サ励磁巻線及び負荷が接続される出力巻線を有する固定
   子と、両端に整流器が接続された界磁巻線を有する回転
   子とを備えた突極形自励式交流発電機において、 前記コンデンサ励磁巻線は、前記出力巻線に対して電気
   角で９０度位相が遅れた位置よりも更に遅れ側の位置に
   巻回され、 前記負荷が定格負荷であるときに、前記界磁巻線に流れ
   る界磁電流Ｉf が実質的に零になる期間に前記出力電圧
   の零点が生じるように前記コンデンサ励磁巻線の巻回位
   置が設定されていることを特徴とする突極形自励式交流
   発電機。