JPH066962A

JPH066962A - エンジン駆動アーク溶接機

Info

Publication number: JPH066962A
Application number: JP20668492A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Teraue; 義晃寺上
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】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。【構成】エンジン駆動アーク溶接機の回転界磁突極型
交流発電機において、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には６
極巻きされ、回転子１４には、略十字状断面の４つの突
極をＮ₁、Ｎ₂、Ｓ₁、Ｓ₂の順に互いに隣り合せにか
つ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。突極Ｎ₁、Ｎ₂、Ｓ₁、Ｓ₂の間には
４つの切欠きが設けられ、一方の対向する切欠き１６
ａ、１６ａには界磁巻線１５が２極巻きとして巻回さ
れ、他方には巻回されていない。

Description

【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Ｖ_w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。

【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

Claims

【特許請求の範囲】（１）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
構成したことを特徴とするエンジン駆動アーク溶接機。