【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、溶接電源と交流電源
を１台で同時に供給し得る交流発電機を備えたエンジン
駆動アーク溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】商用交流電源が利用し難い地下、トンネ
ルなどの暗闇の中で溶接作業を行なう場合、溶接電源の
ほか照明用、モーター駆動用等の交流電源が必要とな
る。かかる溶接電源と交流電源を得る方法として、溶接
用発電機と交流電源用発電機を１台のエンジンで駆動す
る方法があるが、発電機を別々に設けると溶接機全体が
重くなり大型化する。
【０００３】そこで、一般には１つの交流発電機に溶接
巻線と交流巻線を巻回したものが使用される。かかる発
電機の一例を図８に示す。図示のように、この発電機は
電機子となる固定子１に溶接巻線２と交流巻線３とをそ
れぞれ２極巻きとし、回転子４は２極の突極を有する界
磁鉄心に２極の界磁巻線５を巻回したものから成る。
【０００４】界磁巻線５に界磁電流を流すと回転子４の
界磁鉄心が磁化されて主磁束が発生し、回転子４を回転
すると溶接巻線２及び交流巻線３にそれぞれ起電力が発
生する。
【０００５】こうして得られた溶接巻線による起電力
は、図９に示す溶接負荷（抵抗負荷）に供給されるが、
アーク溶接機では溶接作業時のアークを安定した状態に
保つため出力特性に電流が増加したときは電源電圧が減
少するようにした電圧の垂下特性が要求され、発電機の
巻線インピーダンスによる電圧降下のみでは電圧降下が
不十分であるためリアクトルが出力回路中に直列に接続
される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
交流発電機を駆動して負荷に電流が流れると溶接巻線と
交流巻線のそれぞれにより磁束が生起される。この磁束
が回転子の主磁束に対して影響を及ぼすいわゆる電機子
反作用が生じる。
【０００７】この電機子反作用は電機子巻線に生起され
る誘起電圧と電流との位相差により異なり、同相の場合
は主磁束に対して同一方向と逆方向の反作用起磁力があ
りその大きさが等しいため影響を与えない。これに対し
て９０°位相遅れの場合は主磁束に対して逆方向の反作
用起磁力が発生し減磁作用を与える。
【０００８】上記構成の交流発電機では、実際には前述
した溶接負荷への回路中にリアクトルが誘導負荷として
挿入されているため遅れ力率の電流が流れ、その遅れ力
率は一般に同相の場合と９０°位相遅れの場合の中間位
いの遅れとなる。このため、９０°位相遅れの場合程で
はないが溶接作業時に溶接巻線の電機子反作用のため減
磁界を受け、溶接作業と交流電源を同時に使用すると交
流巻線の誘起電圧はやはり低下する。
【０００９】上記誘起電圧の低下は、例えば溶接電圧が
通常無負荷時で８０Ｖ、全負荷時で３０Ｖというように
無負荷時と全負荷時とで電圧変動が非常に大きく、これ
に伴って交流電源の電圧も大きく変動し、溶接電圧の影
響を受ける。
【００１０】従って、溶接時にも十分な電力の交流電圧
を確保しようとすると、それぞれ交流発電機の容量を大
きくしなければならず、やはり装置が重くかつ大型化す
ると共に、高価になるという問題がある。
【００１１】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、１台のエンジン駆動交流発電機により同時
に溶接電源と交流電源が得られ、しかも交流電圧が溶接
電圧に影響されない小型、軽量かつ安価なエンジン駆動
アーク溶接機を提供することを目的とする。
【００１２】
【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
手段としてこの発明は、エンジン駆動される回転界磁突
極型多相交流発電機を用いたエンジン駆動アーク溶接機
において、発電機の固定子には溶接巻線と交流巻線を、
回転子には界磁巻線をそれぞれ巻回し、溶接巻線の極数
を界磁巻線により形成される界磁巻線の極数の３倍とす
ると共にその隣合う各極の巻線が互いに逆極性となるよ
うに接続し、交流巻線の極数は界磁巻線の極数と同数と
し、かつ界磁鉄心に界磁巻線の極数の２倍の数の突極を
形成するように構成したエンジン駆動アーク溶接機の構
成としたのである。
【００１３】
【作用】上記のように構成したこの発明のエンジン駆動
アーク溶接機の回転界磁型交流発電機の基本構成につい
てまず説明する。
【００１４】固定子に溶接巻線と交流巻線を併せて巻回
した交流発電機では、両巻線が同極数でかつ主磁束の界
磁巻線極数が電機子巻線の極数と等しい場合、前記従来
例のところで説明したように、電機子巻線の一方（溶接
巻線）による電機子反作用が主磁束に与える影響のため
もう一方の巻線による起電力が影響を受ける。これは、
電機子巻線極数と界磁極数が等しいため生起される誘起
電圧もそれぞれの電機子巻線で同じ周波数となるからで
ある。
【００１５】従って、主磁束への電機子反作用による影
響を少なくするには界磁巻線極数と少なくとも溶接巻線
極数を異なるものとすればよい。
【００１６】溶接巻線極数を異なるものとする場合、一
般的に同期発電機の誘起起電力には奇数次の高調波を含
み偶数次の高調波を含んでいないため、第３高調波、即
ち基本波ｆに対して３倍の周波数３ｆに着目すると、交
流巻線の起電力の周波数がｆ、溶接巻線の起電力の周波
数が３ｆとなるようにすれば電機子反作用の影響が少な
くなるはずである。そこで上記のような固定子と回転子
の構成としたのである。
【００１７】なお、誘起起電力に奇数次の高調波のみが
含まれるとしたのは、交流電圧のような半周期ごとに値
が等しく符号が反転する対称波では、電圧波形をフーリ
エ級数に展開したときにその対称性から偶数次の項が抹
消されるからである。
【００１８】以上のような基本構成とした交流発電機の
回転子の界磁巻線に電流を供給すると主磁束が発生し、
この回転子を所定の速度で回転させると主磁束が固定子
の溶接巻線及び交流巻線と磁束交叉することによってそ
れぞれの巻線に起電力が発生する。
【００１９】回転子に形成される突極は、界磁巻線の２
倍の極数でかつ対向する２つの極同士が極対をなすよう
に設けられるから、界磁巻線極数が２極であれば４極と
なるが、界磁巻線の主磁束は界磁巻線のコイル内を一方
から他方へ向いて発生するから、界磁巻線を境とする２
つずつの極は一方が共にＮ極、他方が共にＳ極となる。
【００２０】こうして主磁界を一方の２つのＮ極と、他
方の２つのＳ極にそれぞれ分極した界磁によって交流巻
線に生起される起電力は、各突極と突極の間に形成され
る切欠き部のためその部分では起電力が減少するが、２
つのＮ極と２つのＳ極による交流巻線の起電力は全体と
して基本周波数ｆの交流電圧として生起される。
【００２１】一方、溶接巻線に対しては界磁巻線が２極
であれば溶接巻線は６極となり、各極毎の溶接巻線は隣
合う各極が互いに逆極性となるように巻回されるから、
溶接巻線の１つに対して４つの突極の磁極が作用して生
ずる磁束の１回転中の変化が角度π／３ずつずれてかつ
極性が反転したものが交互に発生する。従って、１回転
中に極性が反転する変化が３回生じることとなり磁束変
化の周波数は３ｆとなり、磁束変化に比例して生じる起
電力も３ｆの周波数で生じることとなる。
【００２２】以上のようにして溶接巻線に生じた起電力
により電流を流すと、その電流によって電機子反作用が
生起され主磁束に影響を与える。しかし、その影響は最
小限に抑制されたものとなり、交流電源の実際の使用上
差支えない範囲内である。
【００２３】これは、前述したように溶接巻線の起電力
の周波数は３ｆであるから、交流巻線の周波数ｆの起電
力を生じる主磁束の１回転当りの変化に対して電機子反
作用として減磁作用を与える時間的割合が大きく減少す
るからである。
【００２４】なお、回転子の突極の中心角と切欠きの中
心角は、溶接巻線の電圧が電機子反作用の影響を互いに
及ぼさない範囲となるように決められるが、その場合そ
れぞれの巻線出力の大きさ及び発電機の全体大きさなど
の要素を考慮して決められる。
【００２５】
【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【００２６】図１は実施例のエンジン駆動アーク溶接機
に用いられる回転界磁突極型交流発電機の概略構成を示
す。なお、この実施例では多相型交流発電機の説明とし
て説明の都合上単相型交流発電機について説明する。図
示のように、電機子鉄心等から成る固定子１１には交流
巻線１２が２極巻きされ、溶接巻線１３は６極巻きされ
ている。交流巻線１２は図示の例では隣接する溶接巻線
１３と１３のほぼ中心に位置しているが、これに限定さ
れるものではなく溶接巻線１３に対して相対的にどの位
置に設けてもよい。
【００２７】交流巻線を溶接巻線に対して相対的にどの
位置に設けてもよい理由は、後述するように交流電圧が
ｆの周波数であるのに対して溶接巻線の発生電圧が３ｆ
の周波数となり、溶接巻線からの磁束による影響が少な
いからである。これについては後で詳しく説明する。
【００２８】図中の
【００２９】
【外１】
【００３０】の記号は一般に慣用されているものであ
り、
【００３１】
【外２】
【００３２】は電流が紙面表から裏へ、
【００３３】
【外３】
【００３４】は紙面裏から表へ向かう方向を示してお
り、従って上記溶接巻線１３は互いに隣り合う各磁極同
士では互いに逆極性となるように巻装されている。
【００３５】回転子１４の界磁鉄心１４ａは、図示のよ
うに断面を略十字状となしその４つの突極をＮ1 、
Ｎ2 、Ｓ1 、Ｓ2 の順に互いに隣り合せに設け突極Ｎ1
とＳ1 、Ｎ2 とＳ2 がそれぞれ極対をなすように形成さ
れている。４つの突極の中心角θ1 は全て同一とし、こ
の実施例では約６０°程度としている。この中心角θ1
については後で説明する。
【００３６】そして突極Ｎ1 、Ｎ2 、Ｓ1 、Ｓ2 の間に
は４つの切欠き１６ａ、１６ａ、１６ｂ、１６ｂが設け
られており、一方の対向する切欠き１６ａ、１６ａには
界磁巻線１５が２極巻きとして巻回され、他方の対向す
る切欠き１６ｂ、１６ｂには巻回されていない。
【００３７】又、切欠き１６ｂの中心角θ2 については
実施例では約３０°程度としてあり、このθ2 を変化さ
せたときの影響についても後で説明する。切欠き１６ｂ
の深さについては突極と突極の間で磁力線の減少が実効
的に得られる程度であれば特に数値的に限定されること
はない。
【００３８】上述した溶接巻線１３、界磁巻線１５の実
際の巻回方法については種々の方法があるが、その一例
を図２に示す。図には溶接巻線１３として、電機子とな
る固定子１１に６等分された間隔で設けられたスロット
とスロットの間に１．５巻きずつの巻線を巻回した場合
を示しているが、これは単なる例示であって、それぞれ
のコイル巻線をＩａ、IIａ、III ａ、及びＩｂ、IIｂ、
III ｂとすると、各コイル巻線に流れる電流の向きが図
１の記号
【００３９】
【外４】
【００４０】で示す極性となるように各巻線が巻かれて
いればよい。
【００４１】図示の例では各コイル巻線Ｉａ、IIａ、II
I ａ、及びＩｂ、IIｂ、III ｂがそれぞれ直列に接続さ
れることを前提とすると、例えばＩａとIIａ、IIａとII
I ａの巻回方向をそれぞれ逆向きとしたときに図１の記
号
【００４２】
【外５】
【００４３】の極性となる。
【００４４】各コイル巻線を並列に接続して出力する方
法も考えられるが、そうすると例えばコイル巻線Ｉａ、
IIａ、III ａのそれぞれに発生する起電力の位相が異な
るため、各コイル巻線の電圧を合成できなくなり、従っ
て実際には並列に接続することはできない。
【００４５】又、各コイル巻線の巻数については、原則
として各巻数を全て同一としており、巻数比が１より極
端に大きく、あるいは小さくないことを前提としてい
る。巻数比が極端に１と異なる場合は後で作用について
説明する場合の磁束数、電流、電圧が実施例と異なった
ものとなるからである。
【００４６】なお、交流巻線１２は前述のように溶接巻
線１３のスロットとスロットの中間に設けられており、
この場合は交流巻線１２用のスロットを中間位置に設け
て巻回されるが、これについては通常の巻回方法であり
図示は省略している。溶接巻線１３のスロット内に巻回
する場合は不要である。
【００４７】界磁巻線１５は２極巻きであるから、図示
のような巻回方法となるが、この界磁巻線１５に界磁電
流を供給すると界磁鉄心１４ａは磁化されて２つの方向
へ磁束φ01とφ02を発生する。これは、２極巻きの界磁
巻線１５に界磁電流を流すことによって界磁鉄心内で磁
束がＳ極側からＮ極側へ向けて発生するが、界磁鉄心１
４ａが片側で２つの突極に他方も２つの突極にそれぞれ
分割されているため、界磁巻線１５を挾んで一方側の界
磁鉄心１４ａではその２つの突極は共にＮ極となり、他
方は共にＳ極となるからである。
【００４８】以上のように構成した上記実施例の回転界
磁突極型交流発電機をエンジン駆動により回転させると
溶接用電源と交流電源が発生する。
【００４９】回転子１４をエンジン駆動により一定速度
で回転させると、回転子１４の４つの突極Ｎ1 、Ｎ2 、
Ｓ1 、Ｓ2 にそれぞれ発生している磁束が回転し回転磁
界を形成する。そしてそれぞれの突極から固定子鉄心へ
又はその逆方向へ向う磁束が固定子１１に巻回された交
流巻線１２、溶接巻線１３のそれぞれのコイルと磁束交
叉することによって各コイルに起電力が発生する。この
場合、交流巻線１２及び溶接巻線１３には周波数ｆの交
流電圧及び周波数３ｆの溶接電圧がそれぞれ発生する。
【００５０】そして、発生した溶接巻線の起電力によっ
て生じる磁束は電機子反作用として回転子１４の各突極
に生じている主磁束に対して回転角度位置によっては影
響を与えるが、その影響は溶接電圧の周波数が３ｆであ
るため、交流電圧に対して実際上差支えない範囲内に抑
制されている。
【００５１】上記周波数と電機子反作用について図３乃
至図７を参照して説明する。
【００５２】図３は、図２の適当な位置を原点として固
定子１１及び回転子１４を直線状に展開したもので、あ
る瞬間における固定子１１と回転子１４の相対的位置関
係を示している。又、図の下半分には交流巻線の磁束Ｆ
ＡＣと発生電圧ＡＣｏ、溶接巻線の発生電圧の合成曲線
Ｖｗ、溶接巻線のコイル巻線Ｉａ、IIａ、III ａそれぞ
れに生じる磁束Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 の変化曲線を示す。
【００５３】但し、それぞれの曲線は上半分に示す固定
子１１と回転子１４の相対的位置関係にある瞬間を原点
とした時間的な変化を示し、時間軸ｔを回転角の１回転
（３６０°）に対応させている。
【００５４】図から、交流巻線の発生電圧ＡＣｏが回転
子１４の回転の間に周波数ｆの変化をしているのに対し
て、溶接巻線の発生電圧の合成曲線Ｖｗは周波数３ｆの
変化をしていることが分る。なお、周波数ｆは通常５０
Ｈｚ又は６０Ｈｚとなるように回転子１４がエンジン駆
動される。
【００５５】又、コイル巻線Ｉａ、IIａ、III ａに対し
て４つの突極によって生じるそれぞれの磁束Ｆ1 、
Ｆ2 、Ｆ3 の変化曲線は、互いに位相角６０°に相当す
る分遅れて全く同じ形に生じており、各磁束変化曲線自
体は全体として周波数ｆで変化していることが分る。
【００５６】図４は各コイル巻線Ｉａ、IIａ、III ａの
それぞれに生じる電圧曲線Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 と磁束
Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 の変化曲線との関係を示している。電
圧曲線Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 それぞれも互いに全く同じ形状
でかつ位相角６０°に相当する分ずつ遅れて極性が反転
しながら生じ、その変化もやはり周波数ｆである。な
お、図示省略しているが各コイル巻線Ｉｂ、IIｂ、III
ｂについても同様に電圧曲線、磁束の変化曲線が生じる
ことは明らかである。従って、以下では主としてＩａ、
IIａ、III ａについて説明する。
【００５７】磁束Ｆ1 の変化曲線について見ると、図４
の上段に示す電機子に対する回転子１４の位置から回転
子１４が回転するにつれてコイル巻線Ｉａには突極Ｎ1
による磁束が正側に増加し、突極Ｎ1 の後端が３０°付
近を過ぎると突極Ｎ1 との交叉長さ（図３のＧ1 ）が減
少すると共に次の突極Ｓ2 がＩａに接近してくるため磁
束Ｆ1 は減少する。突極Ｎ1 が６０°付近を過ぎるとき
はＩａには突極Ｓ2 が対応しているため磁束Ｆ1 の方向
は反転し、１２０°付近で負側に最大磁束となってい
る。
【００５８】さらに、１２０°を過ぎて１８０°まで突
極Ｎ1 が進むと、Ｉａには突極Ｓ1とＳ2 間の切欠きが
対応して位置し、このため負側の磁束Ｆ1 は一旦減少
し、１８０°を過ぎると再び磁束Ｆ1 は負側で増加す
る。２２０°付近を過ぎると突極Ｓ1 はＩａとの対応長
さが減少し、２４０°では突極Ｎ2 がＩａに対応する。
このため再び磁束Ｆ1 の方向が反転し正側に増加し、３
００°付近で最大となりその後一旦減少し３６０°で元
に戻る。
【００５９】コイル巻線IIａ、III ａの磁束Ｆ2 、Ｆ3
についても変化は６０°位相角が遅れて全く同じように
生じる。
【００６０】電圧曲線Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 の変化について
見ると、例えば電圧Ｖ1 の曲線では磁束Ｆ1 が０°から
３０°まで増加すると負の電圧となり、３０°付近で最
大磁束のまま一定の間は磁束変化がないため電圧が零と
なる。
【００６１】３０°付近を過ぎて６０°へ近づくと磁束
Ｆ1 の減少により正の電圧が生じ、７０°過ぎの位置か
ら磁束Ｆ1 の減少の割合（傾き）が２倍となるため電圧
Ｖ1も２倍の値となって最大電圧を示す。以下同様にし
て図示の変化曲線が得られる。電圧Ｖ2 、Ｖ3 の曲線で
もそれぞれ位相角６０°ずつずれて同様な変化が生じ
る。但し、電圧Ｖ2 では磁束Ｆ2 の方向が反対方向であ
るが値は正であるため、電圧Ｖ2 はＶ1 の場合と反対極
性として発生する。
【００６２】電圧曲線Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 については、コ
イル巻線Ｉａ、IIａ、III ａがこの実施例では直列に接
続されているから、その合成曲線はＶ1 、Ｖ2 、Ｖ3 の
変化を各時間毎に加算したものとして生じる。この時、
図示のように各電圧曲線Ｖ1、Ｖ2 、Ｖ3 は最大電圧部
分が十側と一側に１ヶ所ずつ発生し、その発生時間が位
相角６０°に相当する分ずつ遅れているから、Ｖ1 とＶ
2 の最大電圧部分で１周期分の電圧変化となり、次のＶ
3 とＶ4 、さらにＶ5 とＶ6 の最大電圧部分で２周期
分、合計３周期分の電圧変化となる。従って、発生する
起電力の電圧変化は３ｆの周波数となるのである。
【００６３】次に、電機子反作用について図５、図６を
参照して説明する。図５に示しているように、溶接巻線
に誘起される起電力の電圧変化の合成曲線Ｖｗは図３と
同じであるが（但し図３では正弦波状に示しているのに
対して図５は図示簡略化するため階段波状で示してい
る）、これに対応させて同位相の電流Ｉ0 と位相角４５
°に相当する位相遅れの電流Ｉ45を示している。
【００６４】なお、位相角４５°は電気角であり、図示
のように機械角１５°に相当する。上記電圧変化の周波
数は３ｆであるから電気角は機械角の３倍となるのであ
る。
【００６５】図６は電機子反作用を説明する図である。
（ａ）は回転子１４が第５図のポイント１の位置に突極
Ｎ1 が位置する瞬間で見た主磁束とコイル巻線Ｉａ、II
ａ、III ａの起磁力の関係を示す。実線は同相の場合、
破線は位相角４５°遅れの場合である（（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ））についても同様である。
【００６６】但し、図６では図３、図４で示す回転子１
４と固定子との相対位置より若干（７.5°）ずれた状態
を示している。これは、図５の合成電圧曲線Ｖw の最大
電圧の中心点で電流の正負の最大値が一致（同相）する
ように示したため、電流値が０となる点は機械角が０°
の位置ではなく少しずれた位置となり、そのずれ分に合
せて回転子１４の位置をずらして表示したためである。
【００６７】（ａ）では同相の場合、ポイント１及びこ
れに対応する位置では電流が０であるから、Ｉａ、II
ａ、III ａには起磁力は発生しない。（ｂ）は（ａ）の
場合から回転子１４が図５のポイント２の位置に進んだ
瞬間にポイント２及びこれに対応する位置で見た主磁束
とコイル巻線Ｉａ、IIａ、III ａの起磁力の関係を示
す。同相の場合、ポイント２及びこれに対応する位置で
は電流が最大だから電機子反作用も最大となる。
【００６８】コイル巻線Ｉａの起磁力は主磁束と同方向
となり増磁作用
コイル巻線IIａの起磁力は主磁束と逆方向となり減磁作
用
コイル巻線III ａの起磁力は主磁束と同方向となり増磁
作用
であるため全体としては増磁作用となる。
【００６９】同相の場合、（ｃ）ではポイント３及びこ
れに対応する位置で電流が０であるため電機子反作用起
磁力は発生しない。
【００７０】（ｄ）では同相の場合、ポイント４及びこ
れに対応する位置で、
コイル巻線Ｉａの起磁力は主磁束と同方向となり増磁作
用
コイル巻線IIａの起磁力は主磁束と同方向となり増磁作
用
コイル巻線III ａの起磁力は主磁束と逆方向となり減磁
作用
となり、全体としては増磁作用となる。
【００７１】一方、位相角４５°（電気角）遅れの場合
については、（ａ）の場合電流が０であるため電機子反
作用起磁力は発生しない。
【００７２】（ｂ）の場合、
コイル巻線Ｉａの起磁力は主磁束と同方向と逆方向
コイル巻線IIａの起磁力は主磁束と逆方向となり減磁作
用
コイル巻線III ａの起磁力は主磁束と同方向となり増磁
作用
となり、全体としては作用はない。
【００７３】（ｃ）の場合、電流が０であるため起磁力
は発生しない。
【００７４】（ｄ）の場合、
コイル巻線Ｉａの起磁力は主磁束と同方向となり増磁作
用
コイル巻線IIａの起磁力は主磁束と同方向と逆方向
コイル巻線III ａの起磁力は主磁束と逆方向となり減磁
作用
となり、全体としては作用しない。
【００７５】上記説明では０°と位相角４５°遅れの場
合について説明したが、実際の溶接作業時の位相遅れは
４５°の近辺で負荷によって刻々と変動するから、全く
上記の通りであるという訳ではないが、いずれにしても
コイル巻線Ｉａ、IIａ、IIIａによる起磁力が主磁束に
影響を及ぼしていわゆる電機子反作用を与えるのは、主
磁束の１発生周期の間の一部であるから、電機子反作用
の影響が最小限に抑制されることが分る。
【００７６】図７は前述した回転子１４の突極の中心角
θ1 が発生する起電力に与える影響を説明する図であ
る。前記実施例ではθ1 を略６０°として示している
が、θ1を４０°又は８０°に変化させると突極Ｎ1 、
Ｎ2 、Ｓ1 、Ｓ2 のそれぞれの外周円弧長さが変化し、
そのため主磁束φ、コイル巻線Ｉａ、IIａ、III ａの発
生磁束Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 や発生電圧Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、
合成電圧Ｖｗもそれぞれ変化する。
【００７７】図の（４０°）はθ1 を４０°、（８０
°）は８０°とした場合を示し、（ａ）はコイル巻線Ｉ
ａの発生磁束Ｆ1 と発生電圧Ｖ1 の４０°と８０°の場
合の変化を示し、（ｂ）はIIａのＶ2 について、（ｃ）
はIII ａのＶ3 について、（ｄ）は合成電圧Ｖｗについ
て示している。
【００７８】（ｄ）のグラフから分るように、いずれの
場合も合成電圧は周波数３ｆで変化するが、その最大波
高値は６０°の場合に比較して３／４程度となってお
り、出力電圧が低くなり効率よく出力電圧が得られな
い。このためθ1 は一般的には６０°程度とし、主とし
て交流電源出力と溶接電源出力のバランスを考慮して実
験的に定めるのがよい。
【００７９】上記突極の中心角θ1 を実験的に決める場
合、さらに次のことを考慮して決定する。
【００８０】即ち、上記実施例の中心角θ1 、θ2 は一
般に溶接巻線出力と交流巻線出力がほぼ同じ大きさの場
合を前提としており、両出力の比が同じであれば出力の
大きさに無関係に大略上記実施例程度の中心角とすれば
よい。
【００８１】しかし、アーク溶接用交流発電機の用途に
よっては両出力の比が異なることがあり、その場合は中
心角θ2 を変化させることによって対応する。これは次
の理由による。
【００８２】アーク溶接用交流発電機を設計する場合、
例えば溶接巻線出力を大、交流巻線出力を小、あるいは
その反対の組合せを要求されることがある。しかし、前
者の組合せの場合交流巻線出力が小さいからといってそ
の出力減少に比例して全体構造を小さくすることは出来
ず、必然的に交流巻線出力が大きくなる。そうすると、
目的の組合せの発電機が経済的に得られなくなり、そこ
で中心角θ2 を大きく（約３０°より）して溶接巻線出
力を増加させ、交流巻線出力を減少させる。反対の場合
はθ2 を小さくすると、溶接巻線出力は減少し、交流巻
線出力は増大する。
【００８３】このように、前記中心角θ1 、θ2 を決定
する場合は上記事情を考慮して目的に沿った角度として
決定する。
【００８４】なお、上記実施例においては、界磁巻線１
５の極数を２極巻きとしたが、この他にも４極、６極巻
きの実施例が可能なことは当業者であれば明らかであ
る。
【００８５】
【効果】以上詳細に説明した通り、この発明では回転子
の突極数を界磁巻線の極数の２倍とし、溶接巻線の極数
を界磁巻線の極数の３倍としたから、溶接電流を流した
時に生じる電機子反作用による起磁力は交流巻線に発生
する電圧の周波数の３倍の周波数で変化するため、回転
子に生ずる主磁束に対して減磁束作用となる影響を与え
る時間的割合が減少し、従って交流巻線により得られる
交流出力は実際上支障のない程度となり、溶接作業時に
交流電源が同時使用可能となる。Detailed Description of the Invention
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a welding power source and an AC power source.
Engine equipped with an alternator that can simultaneously supply one unit
Driving arc welder.
[0002]
[Prior Art] Underground and tunnels where commercial AC power sources are difficult to use
When performing welding work in the dark, such as
In addition, AC power supply for lighting, motor drive, etc. is required.
It As a method of obtaining such welding power source and AC power source, welding
Power generator and AC generator are driven by one engine
There is a method to do this, but if you install a generator separately, the entire welder
It becomes heavier and larger.
Therefore, in general, one AC generator is welded.
A winding of a winding and an AC winding is used. Such departure
An example of the electric machine is shown in FIG. As shown, this generator
Welding winding 2 and AC winding 3 are attached to a stator 1 which is an armature.
Each has two poles, and the rotor 4 has a field with two salient poles.
It consists of a magnetic core wound with a two-pole field winding 5.
When a field current is passed through the field winding 5, the rotor 4
The field core is magnetized to generate the main magnetic flux, which causes the rotor 4 to rotate.
Then, electromotive force is generated in each of the welding winding 2 and the AC winding 3.
To live.
Electromotive force due to the welding winding thus obtained
Is supplied to the welding load (resistance load) shown in FIG.
The arc welder makes the arc stable during welding work.
In order to maintain the output characteristics, when the current increases, the power supply voltage decreases.
It is necessary to reduce the drooping characteristics of the voltage,
A voltage drop due to winding impedance alone
Insufficiently connected reactor in series in the output circuit
To be done.
[0006]
By the way, in the above configuration,
When the AC generator is driven and current flows through the load, welding windings
A magnetic flux is generated by each of the AC windings. This magnetic flux
A so-called armature that affects the main magnetic flux of the rotor
A reaction occurs.
This armature reaction is caused in the armature winding.
When in-phase, depending on the phase difference between induced voltage and current
Is the reaction magnetomotive force in the same direction and in the opposite direction with respect to the main magnetic flux.
The size is the same, so it has no effect. On the other hand
In case of 90 ° phase delay, counteracting in the opposite direction to the main magnetic flux
A magnetomotive force is generated to give a demagnetizing effect.
In the AC generator having the above structure,
The reactor as an inductive load in the circuit to the welding load
Since it is inserted, a current with a delay power factor flows and the delay force
The ratio is generally in the middle between the case of in-phase and the case of 90 ° phase delay.
It will be late. Therefore, in the case of 90 ° phase delay
However, it is reduced due to armature reaction of the welding winding during welding.
If the welding work and the AC power supply are used simultaneously, the
The induced voltage in the flow winding is also reduced.
The decrease in the induced voltage is caused by, for example, the welding voltage.
80V at no load, 30V at full load
The voltage fluctuation is very large between no load and full load.
The AC power supply voltage also fluctuates significantly with
Receive a sound.
Therefore, an AC voltage of sufficient power is available even during welding.
To increase the capacity of each alternator.
It has to be sound, and the equipment is heavy and large.
In addition, there is a problem that it becomes expensive.
The present invention has been made in view of the above problems.
One engine driven AC generator simultaneously
Welding power source and AC power source are obtained, and AC voltage is welded
Small, lightweight and inexpensive engine drive that is not affected by voltage
An object is to provide an arc welder.
[0012]
[Means for Solving Problems] Solving the above problems
As a means, the present invention is directed to an engine driven rotating field protrusion.
Engine Driven Arc Welder Using Pole Type Multi-Phase Alternator
In the stator of the generator, the welding winding and the AC winding,
Field windings are wound around the rotor, and the number of poles of the welding winding is
Be 3 times the number of poles of the field winding formed by the field winding
And the windings of each adjacent pole will have opposite polarities.
And the number of poles of the AC winding is the same as the number of poles of the field winding.
And the number of salient poles in the field core is twice as many as the number of poles of the field winding.
Structure of an engine-driven arc welder configured to form
It was a success.
[0013]
The engine drive of the present invention constructed as described above
Regarding the basic configuration of the rotating field type AC generator of the arc welding machine
First I will explain.
Welding winding and AC winding are wound together on the stator
In the AC generator, both windings have the same number of poles and the main magnetic flux field is
If the number of magnetic poles is equal to the number of armature winding poles,
As explained in the example, one of the armature windings (welding
Due to the influence of armature reaction due to winding on the main magnetic flux
The electromotive force generated by the other winding is affected. this is,
Induction caused by the same number of armature winding poles and field poles
Since the voltage also has the same frequency in each armature winding
is there.
Therefore, the shadow of the armature reaction on the main magnetic flux
To reduce the resonance, the number of field winding poles and at least the welding winding
The number of poles may be different.
When the number of welding winding poles is different,
Generally, the induced electromotive force of a synchronous generator contains odd harmonics.
Since it does not include even harmonics, the third harmonic
If we focus on the frequency 3f, which is three times higher than the fundamental wave f,
The frequency of the electromotive force of the current winding is f, the frequency of the electromotive force of the welding winding
If the number is 3f, the influence of armature reaction is small.
It should be. So the stator and rotor as above
That is the structure.
It should be noted that only the odd harmonics are included in the induced electromotive force.
Included is the value for each half cycle such as AC voltage
Are symmetrical and the sign is inverted, the voltage waveform is
D When expanded to a series, even-order terms are
Because it is erased.
The AC generator having the above basic structure
When current is supplied to the field winding of the rotor, the main magnetic flux is generated,
When this rotor is rotated at a certain speed, the main magnetic flux
Of the welding winding and AC winding of the
Electromotive force is generated in each winding.
The salient poles formed on the rotor are two of the field windings.
Double the number of poles so that two opposing poles form a pole pair
Therefore, if the number of field winding poles is 2, it will be 4 poles.
However, the main magnetic flux of the field winding is
Occurs from one direction to the other, so it is bounded by the field winding 2
One of the poles is the north pole and the other is the south pole.
Thus, the main magnetic field is applied to the two N poles on one side and to the other side.
AC winding by the field magnetized to each of the two S poles
The electromotive force generated in the wire is generated between each salient pole.
The electromotive force decreases in that part due to the notch, but 2
The electromotive force of the AC winding consisting of two N poles and two S poles is
Then, it is generated as an AC voltage having a fundamental frequency f.
On the other hand, the field winding has two poles with respect to the welding winding.
If so, the welding winding has 6 poles, and the welding winding for each pole is adjacent
Since the matching poles are wound so that they have opposite polarities,
The magnetic poles of four salient poles act on one of the welding windings
The change in the magnetic flux during one rotation is shifted by an angle of π / 3 and
Those with reversed polarities are generated alternately. Therefore, one revolution
There will be three changes of polarity reversal, which will change the magnetic flux.
The frequency of conversion is 3f, which is proportional to the change in magnetic flux.
Power will also be generated at a frequency of 3f.
The electromotive force generated in the welding winding as described above
When a current is passed by, the armature reaction is caused by the current.
It is generated and affects the main magnetic flux. But the impact is
It will be suppressed to a minimum, and it will be
Within the range that does not matter.
As described above, this is the electromotive force of the welding winding.
Since the frequency is 3f, the electromotive force of the frequency f of the AC winding is generated.
The armature reacts to changes in the main magnetic flux that generate force per revolution.
As a function, the time ratio of demagnetization is greatly reduced.
This is because that.
The center angle of the salient pole of the rotor and the inside of the notch
The core angle depends on the voltage of the welding windings to influence the influence of armature reaction to each other.
It is decided that the range does not reach, but in that case
Size of each winding output and overall size of generator, etc.
It is decided in consideration of the factors of.
[0025]
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
Explain.
FIG. 1 shows an engine-driven arc welding machine according to an embodiment.
The schematic configuration of the rotating field salient pole type AC generator used for
You In this example, the explanation of the polyphase AC generator is given.
For convenience of explanation, a single-phase AC generator will be described. Figure
As shown, the stator 11 composed of the armature core, etc.
The winding 12 has two poles and the welding winding 13 has six poles.
ing. The AC windings 12 are adjacent welding windings in the illustrated example.
Located near the center of 13 and 13, but not limited to this
Not relative to the welding winding 13
It may be provided on the table.
How the AC winding is relative to the welding winding
The reason why it may be provided in the position is that the AC voltage is
Although the frequency is f, the voltage generated by the welding winding is 3f
Frequency, and the influence of the magnetic flux from the welding winding is small.
Because it is. This will be described in detail later.
In the figure
[0029]
[Outer 1]
The symbol of is commonly used.
,
[0031]
[Outside 2]
Current flows from the front to the back of the paper,
[0033]
[Outside 3]
Indicates the direction from the back side of the paper to the front side.
Therefore, the welding winding 13 has the same magnetic poles adjacent to each other.
In the swordsman, they are wound so that they have opposite polarities.
The field core 14a of the rotor 14 is shown in the figure.
The cross-section is a cross shape and the four salient poles are N1,
N2, S1, S2Are provided next to each other in the order of1
And S1, N2And S2Are formed so that each makes a pole pair.
Has been. Central angle θ of four salient poles1Are all the same
In this embodiment, the angle is about 60 °. This central angle θ1
Will be described later.
And salient pole N1, N2, S1, S2Between
Is provided with four notches 16a, 16a, 16b, 16b
Is provided in one of the facing notches 16a, 16a.
The field winding 15 is wound as a two-pole winding, and the other winding
The notches 16b and 16b are not wound.
Further, the central angle θ of the notch 16b2about
In the embodiment, it is about 30 °, and this θ2Changed
The effect of this will be explained later. Cutout 16b
For the depth of, it is effective to reduce the lines of magnetic force between salient poles.
Be numerically limited if it can be obtained
There is no.
The welding winding 13 and the field winding 15 described above
There are various winding methods, but one example is
Is shown in FIG. In the figure, the welding winding 13 is used as an armature.
Slots provided in the stator 11 at equal intervals.
When winding 1.5 turns each between the slot and the slot
, But this is just an example, and
Coil windings of Ia, IIa, IIIa, and Ib, IIb,
IIIb shows the direction of the current flowing through each coil winding.
Sign of 1
[0039]
[Outside 4]
Each winding is wound so as to have the polarity shown by
Just go.
In the illustrated example, each coil winding Ia, IIa, II
Ia and Ib, IIb, IIIb are connected in series.
If it is assumed that, for example, Ia and IIa, IIa and II
When the winding direction of I a is set to the opposite direction,
issue
[0042]
[Outside 5]
The polarity becomes.
How to output by connecting each coil winding in parallel
Method is also conceivable, but then, for example, coil winding Ia,
The phases of the electromotive force generated in IIa and IIIa are different.
Therefore, the voltage of each coil winding cannot be combined and
In reality, they cannot be connected in parallel.
As for the number of turns of each coil winding, in principle
The number of turns is the same, and the turn ratio is 1
Presumed to be neither big nor small at the edges
It If the turns ratio is extremely different from 1, the action will be performed later
The number of magnetic flux, the current, and the voltage when explaining were different from the examples.
Because it will be something.
The AC winding 12 is welded as described above.
It is provided between the slot of the line 13 and the slot,
In this case, a slot for the AC winding 12 is provided in the middle position
It's a normal winding method.
Illustration is omitted. Winding in slot of welding winding 13
If you do, it is not necessary.
Since the field winding 15 is a two-pole winding, it is shown in the figure.
The winding method is as follows.
When the flow is supplied, the field iron core 14a is magnetized and becomes two directions.
Magnetic flux φ01And φ02To occur. This is a two-pole field
By passing a field current through the winding 15, magnetism is generated in the field iron core.
A bundle is generated from the S pole side to the N pole side, but the field core 1
4a has two salient poles on one side and the other has two salient poles.
Since it is divided, the field winding 15 is sandwiched and the field on one side is
In the magnetic core 14a, the two salient poles are both N poles,
This is because both are S poles.
The rotating field of the above-mentioned embodiment constructed as described above.
When the magnetic salient pole type AC generator is rotated by driving the engine
Welding power and AC power are generated.
The rotor 14 is driven by the engine at a constant speed.
When it is rotated by, the four salient poles N of the rotor 141, N2,
S1, S2The magnetic flux generated in each of the
Form a circle. And from each salient pole to the stator core
Or, the magnetic flux that goes in the opposite direction is wound around the stator 11
Magnetic flux exchange with each coil of the flow winding 12 and the welding winding 13.
By crossing, electromotive force is generated in each coil. this
In this case, the AC winding 12 and the welding winding 13 have a frequency f.
A flowing voltage and a welding voltage with a frequency of 3f are generated.
Then, by the generated electromotive force of the welding winding,
The magnetic flux generated as a result of the armature reaction is the salient poles of the rotor 14.
The main magnetic flux generated in the
But the effect is that the welding voltage frequency is 3f.
Therefore, it is suppressed within a range that does not actually cause a problem with the AC voltage.
Controlled.
FIG. 3 shows the frequency and the armature reaction.
It will be described with reference to FIGS.
In FIG. 3, the appropriate position of FIG.
It is a linear expansion of the rotor 11 and rotor 14,
Relative position of the stator 11 and the rotor 14 at the moment
It shows the person in charge. In the lower half of the figure, the magnetic flux F of the AC winding
Combined curve of AC, generated voltage ACo, and generated voltage of welding winding
Vw, coil winding of welding winding Ia, IIa, IIIa respectively
Magnetic flux F generated in this1, F2, F3The change curve of is shown.
However, each curve is fixed as shown in the upper half.
The moment when there is a relative positional relationship between the child 11 and the rotor 14 is the origin.
Shows the change over time, and the time axis t is one rotation of the rotation angle.
It corresponds to (360 °).
From the figure, the generated voltage ACo of the AC winding is rotated.
While the frequency f changes during the rotation of the child 14,
The combined curve Vw of the voltage generated in the welding winding is
You can see that it is changing. The frequency f is usually 50
The rotor 14 drives the engine so that it becomes Hz or 60 Hz.
Be moved.
For the coil windings Ia, IIa and IIIa,
Magnetic flux F generated by four salient poles1,
F2, F3Change curves correspond to phase angles of 60 ° to each other.
The magnetic flux change curve itself
It can be seen that the body as a whole is changing at frequency f.
FIG. 4 shows each of the coil windings Ia, IIa and IIIa.
Voltage curve V generated in each1, V2, V3And magnetic flux
F1, F2, F3The relationship with the change curve of is shown. Electric
Pressure curve V1, V2, V3Each one has exactly the same shape
And the polarity is inverted with a delay corresponding to a phase angle of 60 °.
However, the change occurs at the frequency f. Na
Although not shown, each coil winding Ib, IIb, III
Similarly for b, a voltage curve and a magnetic flux change curve are generated.
That is clear. Therefore, in the following, mainly Ia,
IIa and IIIa will be described.
Magnetic flux F1Looking at the change curve of
Rotate from the position of the rotor 14 with respect to the armature shown in the upper part of
As the child 14 rotates, the salient pole N is formed on the coil winding Ia.1
The magnetic flux due to increases to the positive side, and salient pole N1Rear end with 30 °
Passing near N1Crossover length with (G in Fig. 31) Is reduced
Less and next salient pole S2Is approaching Ia, magnetism
Bundle F1Decreases. Salient pole N1When the angle exceeds 60 °
Is a salient pole S for Ia2Corresponds to the magnetic flux F1Direction
Is reversed, and the maximum magnetic flux is on the negative side near 120 °.
It
Furthermore, after passing 120 °, it projects to 180 °
Pole N1As I go, Ia has a salient pole S1And S2The notch between
Correspondingly located, and therefore the negative magnetic flux F1Once decreases
Then, when it exceeds 180 °, the magnetic flux F1Increases on the negative side
It When passing around 220 °, salient pole S1Is the corresponding length with Ia
Is reduced and salient pole N at 240 °2Corresponds to Ia.
Therefore, again the magnetic flux F1Direction reverses and increases to the positive side, 3
It becomes maximum at around 00 °, then decreases once, and at 360 ° the original
Return to.
Magnetic flux F of coil windings IIa and IIIa2, F3
As for the change, the phase angle is delayed by 60 °, exactly the same.
Occurs.
Voltage curve V1, V2, V3About the change of
Looking at it, for example, the voltage V1In the curve of the magnetic flux F1From 0 °
When it increases up to 30 °, it becomes a negative voltage, and it becomes the maximum around 30 °.
Since the magnetic flux does not change for a certain period of time with a large magnetic flux, the voltage is zero.
Become.
The magnetic flux becomes closer to 60 ° after passing around 30 °.
F1The positive voltage is generated by the decrease of the
Magnetic flux F1Since the rate of decrease (slope) is doubled, the voltage
V1Also has a doubled value, indicating the maximum voltage. And so on
And the change curve shown is obtained. Voltage V2, V3In the curve of
Also the phase angle shifts by 60 ° and similar changes occur.
It However, the voltage V2Then the magnetic flux F2Is the opposite direction
However, since the value is positive, the voltage V2Is V1Opposite to
It occurs as a sex.
Voltage curve V1, V2, V3About
The coil windings Ia, IIa, IIIa are connected in series in this embodiment.
The combined curve is V1, V2, V3of
The change occurs as an addition at each time. At this time,
Each voltage curve V as shown1, V2, V3Is the maximum voltage section
Minutes are generated on one side and one on each side, and the time of occurrence
Since there is a delay corresponding to a phase angle of 60 °, V1And V
2The voltage change for one cycle occurs at the maximum voltage part of
3And VFour, And VFiveAnd V62 cycles at the maximum voltage part of
That is, the voltage changes for three cycles in total. Therefore, it occurs
The voltage change of the electromotive force has a frequency of 3f.
Next, the armature reaction will be described with reference to FIGS.
It will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, welding winding
The combined curve Vw of the voltage change of the electromotive force induced by
Same as above (however, although it is shown as a sine wave in FIG. 3,
On the other hand, FIG. 5 shows a staircase shape for simplification of illustration.
Corresponding to this, in-phase current I0And phase angle 45
Phase lag current I equivalent to °45Is shown.
The phase angle of 45 ° is an electrical angle and is shown in the figure.
Corresponds to a mechanical angle of 15 °. Frequency of the above voltage change
Since the number is 3f, the electrical angle is three times the mechanical angle.
It
FIG. 6 is a diagram for explaining the armature reaction.
(A) shows that the rotor 14 has salient poles at the position of point 1 in FIG.
N1Main magnetic flux and coil windings Ia, II seen at the moment when is located
The relationship of the magnetomotive force of a and IIIa is shown. If the solid line is in phase,
The broken line shows the case where the phase angle is delayed by 45 ° ((b),
The same applies to (c) and (d).
However, in FIG. 6, the rotor 1 shown in FIGS.
Deviated slightly (7.5 °) from the relative position between 4 and the stator
Is shown. This is the combined voltage curve V of FIG.wMaximum of
Maximum positive and negative current values match (in phase) at the center point of voltage
Therefore, the mechanical angle is 0 ° at the point where the current value becomes 0.
The position is not the position of
This is because the position of the rotor 14 is shifted and displayed.
In the case of in-phase in (a), point 1 and
Since the current is 0 at the position corresponding to this, Ia, II
No magnetomotive force is generated in a and IIIa. (B) is of (a)
From the case, the rotor 14 has advanced to the position of point 2 in FIG.
The main magnetic flux seen at point 2 and the corresponding position at the moment
And the relationship between the magnetomotive force of the coil windings Ia, IIa, IIIa
You In the case of in-phase, at point 2 and the corresponding position
Has a maximum current, so the armature reaction is also the maximum.
The magnetomotive force of the coil winding Ia is in the same direction as the main magnetic flux.
And magnetizing effect
The magnetomotive force of the coil winding IIa is in the opposite direction to the main magnetic flux and demagnetization
for
The magnetomotive force of the coil winding IIIa is in the same direction as the main magnetic flux
Action
Therefore, the magnetic field is increased as a whole.
In the case of in-phase, in point (c), points 3 and
Since the current is 0 at the position corresponding to this, the armature reaction
No magnetic force is generated.
In the case of in-phase in (d), point 4 and
At the position corresponding to this,
The magnetomotive force of the coil winding Ia is in the same direction as the main magnetic flux, so
for
The magnetomotive force of the coil winding IIa is in the same direction as the main magnetic flux
for
The magnetomotive force of the coil winding IIIa is in the opposite direction to the main magnetic flux and demagnetizes.
Action
And, as a whole, it has a magnetizing effect.
On the other hand, when the phase angle is delayed by 45 ° (electrical angle)
In the case of (a), the current is 0
No magnetomotive force is generated.
In the case of (b),
The magnetomotive force of the coil winding Ia is in the same direction as the main magnetic flux but in the opposite direction.
The magnetomotive force of the coil winding IIa is in the opposite direction to the main magnetic flux and demagnetization
for
The magnetomotive force of the coil winding IIIa is in the same direction as the main magnetic flux
Action
Therefore, it has no effect as a whole.
In the case of (c), since the current is 0, the magnetomotive force is
Does not occur.
In the case of (d),
The magnetomotive force of the coil winding Ia is in the same direction as the main magnetic flux, so
for
The magnetomotive force of the coil winding IIa is in the same direction as the main magnetic flux but in the opposite direction.
The magnetomotive force of the coil winding IIIa is in the opposite direction to the main magnetic flux and demagnetizes.
Action
And does not work as a whole.
In the above description, in the case of a delay of 0 ° and a phase angle of 45 °,
The phase lag during actual welding work
Since it fluctuates every moment depending on the load in the vicinity of 45 °,
Not exactly as above, but in any case
The magnetomotive force generated by the coil windings Ia, IIa, and IIIa is the main magnetic flux.
It is the main factor that influences the so-called armature reaction.
Since it is a part of one generation cycle of magnetic flux, armature reaction
It can be seen that the effect of is suppressed to a minimum.
FIG. 7 shows the central angle of the salient poles of the rotor 14 described above.
θ1FIG. 3 is a diagram for explaining the effect on electromotive force generated by
It In the above embodiment, θ1Is shown as approximately 60 °
But θ1Is changed to 40 ° or 80 °, the salient pole N1,
N2, S1, S2The outer circumferential arc length of each changes,
Therefore, the main magnetic flux φ and the coil windings Ia, IIa, IIIa are generated.
Raw magnetic flux F1, F2, F3And generated voltage V1, V2, V3,
The combined voltage Vw also changes.
(40 °) in the figure is θ140 °, (80
Shows the case of 80 °, and (a) shows the coil winding I.
Generated magnetic flux F of a1And generated voltage V140 ° and 80 ° fields
(B) shows V of IIa.2About (c)
Is V of IIIa3(D) is about the combined voltage Vw
Is shown.
As can be seen from the graph of (d),
In this case, the combined voltage also changes at frequency 3f, but the maximum wave
The high price is about 3/4 compared to the case of 60 °
Output voltage becomes low and the output voltage cannot be obtained efficiently.
Yes. Therefore θ1Is generally about 60 °, and mainly
Consider the balance between AC power supply output and welding power supply output.
It should be determined experimentally.
Central angle θ of the salient pole1To decide experimentally
In addition, the decision will be made in consideration of the following.
That is, the central angle θ in the above embodiment1, Θ2Is one
Generally, when the welding winding output and the AC winding output have almost the same size,
If the ratio of both outputs is the same, the output
Regardless of the size, if the center angle is about the same as the above embodiment,
Good.
However, in the application of AC generator for arc welding
Therefore, the ratio of both outputs may differ, in which case
Core angle θ2Respond by changing. This is next
For the reason.
When designing an AC generator for arc welding,
For example, the welding winding output is high, the AC winding output is low, or
The opposite combination may be required. But before
In the case of a combination of users, even if the AC winding output is small,
The overall structure cannot be reduced in proportion to the output reduction of
However, the AC winding output inevitably increases. Then,
Because the generator of the desired combination cannot be obtained economically,
At central angle θ2Is larger (about 30 °)
Increases force and decreases AC winding output. In the opposite case
Is θ2If the value is reduced, the welding winding output decreases and the AC winding
Line output increases.
Thus, the central angle θ1, Θ2Decide
If you do, consider the above circumstances as an angle according to the purpose
decide.
In the above embodiment, the field winding 1
The number of poles of 5 was 2 poles, but 4 poles and 6 poles are also available.
It will be apparent to those skilled in the art that
It
[0085]
As described above in detail, according to the present invention, the rotor is
The number of salient poles in the field winding is twice the number of poles in the field winding
Was set to 3 times the number of poles of the field winding, so welding current was applied.
Magnetomotive force due to armature reaction sometimes occurs in AC winding
Since the voltage changes at a frequency three times the frequency of the
The demagnetization effect is exerted on the main magnetic flux generated in the child.
The time proportion of
The AC output is of a level that will not cause any problems in practice,
AC power can be used simultaneously.
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のエンジン駆動アーク溶接機用交流発電
機の概略構成図
【図２】界磁巻線及び溶接巻線の巻回方法の一例を示す
図
【図３】交流発電機の巻線を展開して示した作用説明図
【図４】電機子巻線の溶接巻線それぞれに発生する磁束
と電圧の変化曲線
【図５】溶接巻線の合成電圧と電流の位相の関係を示す
図
【図６】電機子反作用を説明する図
【図７】回転子の突極の中心角の変化による影響を説明
する図
【図８】従来例の交流発電機の概略構成図
【図９】溶接負荷への電源回路の概略図
【符号の説明】
１１ 固定子
１２ 交流巻線
１３ 溶接巻線
１４ 回転子
１４ａ 界磁鉄心
１５ 界磁巻線
１６ａ、１６ｂ 切欠き
Ｎ1 、Ｎ2 突極
Ｓ1 、Ｓ2 突極BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an AC generator for an engine-driven arc welder according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for winding a field winding and a welding winding. 3] Explanatory diagram of the expanded winding of the AC generator [Fig. 4] Curves of changes in magnetic flux and voltage generated in each welding winding of the armature winding [Fig. 5] Composite voltage of welding winding FIG. 6 is a diagram showing the relationship of current phases. FIG. 6 is a diagram illustrating the armature reaction. FIG. 7 is a diagram illustrating the influence of changes in the central angle of the salient poles of the rotor. Schematic configuration diagram [Fig. 9] Schematic diagram of power supply circuit to welding load [Description of symbols] 11 Stator 12 AC winding 13 Welding winding 14 Rotor 14a Field iron core 15 Field windings 16a, 16b Notch N 1 , N 2 salient pole S 1 , S 2 salient pole