JPH07264821A - ブラシレス三相交流発電機 - Google Patents
ブラシレス三相交流発電機Info
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- JPH07264821A JPH07264821A JP6074495A JP7449594A JPH07264821A JP H07264821 A JPH07264821 A JP H07264821A JP 6074495 A JP6074495 A JP 6074495A JP 7449594 A JP7449594 A JP 7449594A JP H07264821 A JPH07264821 A JP H07264821A
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- winding
- brushless
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特別の励磁回路を設けたり外部からの励磁電
流を必要とせず、単一の巻線と単一の極数で構成したブ
ラシレス自励形発電機を得る。 【構成】 発電機１の固定子側２に三相の電機子巻線Ｎ
A ，ＮB ，ＮC を設けこのうち一相の巻線ＮA の巻数を
他の二相より多くしてその一相の巻線ＮA に並列にリア
クトル１２を設けてある。また回転子側３の界磁コア５
にダイオ−ド１３を直列に接続した界磁巻線７を設けて
ある。
流を必要とせず、単一の巻線と単一の極数で構成したブ
ラシレス自励形発電機を得る。 【構成】 発電機１の固定子側２に三相の電機子巻線Ｎ
A ，ＮB ，ＮC を設けこのうち一相の巻線ＮA の巻数を
他の二相より多くしてその一相の巻線ＮA に並列にリア
クトル１２を設けてある。また回転子側３の界磁コア５
にダイオ−ド１３を直列に接続した界磁巻線７を設けて
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自己励磁式三相発電機に
関し、スリップリング等を介した外部からの励磁電流を
必要とせず、また特別の励磁機や電圧調整装置を設ける
ことなく負荷に対応可能としたブラシレス三相交流発電
機に関する。
関し、スリップリング等を介した外部からの励磁電流を
必要とせず、また特別の励磁機や電圧調整装置を設ける
ことなく負荷に対応可能としたブラシレス三相交流発電
機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のブラシレス三相発電機の公知技術
としては、第一に特公平５年２４７４２号公報や第二に
特公平５年３１３７９号公報などがある。図５に示すこ
れらのものは、固定子１５に４極三相の主発電巻線１６
と半導体素子１７を直列に接続した２極単相の励磁巻線
１８とを巻回し、４極形状の界磁コア１９を有する回転
子２０に上記励磁巻線１８と磁気的に結合する界磁巻線
２１を巻回しかつ該界磁巻線２１に半波整流作用を有す
る整流素子２２を接続するように構成されている。
としては、第一に特公平５年２４７４２号公報や第二に
特公平５年３１３７９号公報などがある。図５に示すこ
れらのものは、固定子１５に４極三相の主発電巻線１６
と半導体素子１７を直列に接続した２極単相の励磁巻線
１８とを巻回し、４極形状の界磁コア１９を有する回転
子２０に上記励磁巻線１８と磁気的に結合する界磁巻線
２１を巻回しかつ該界磁巻線２１に半波整流作用を有す
る整流素子２２を接続するように構成されている。
【０００３】さらに第一の公知技術は、回転子２０の４
極形状の界磁コア１９のうちの３極に整流素子２２が接
続された界磁巻線２１を巻回して、Ｓ，Ｎ，Ｓまたは
Ｎ，Ｓ，Ｎの極順に磁化するように構成している。また
第二の公知技術は、主発電巻線の出力電圧があらかじめ
定めた値を超えたとき発光する発光素子を主発電巻線が
備え、回転子の界磁巻線のうちの一つに接続された整流
素子と並列に接続された受光サイリスタを備えた構成と
なっている。
極形状の界磁コア１９のうちの３極に整流素子２２が接
続された界磁巻線２１を巻回して、Ｓ，Ｎ，Ｓまたは
Ｎ，Ｓ，Ｎの極順に磁化するように構成している。また
第二の公知技術は、主発電巻線の出力電圧があらかじめ
定めた値を超えたとき発光する発光素子を主発電巻線が
備え、回転子の界磁巻線のうちの一つに接続された整流
素子と並列に接続された受光サイリスタを備えた構成と
なっている。
【０００４】これらのものは、励磁巻線に励磁電流を供
給するための直流電源と１極分の界磁巻線を不要とし、
負荷変動に伴う出力電圧の変動を抑制する自動電圧調整
を備えたことを特徴とし、あるいは進相負荷時における
出力電圧調整を有効に機能させることを特徴としたもの
である。
給するための直流電源と１極分の界磁巻線を不要とし、
負荷変動に伴う出力電圧の変動を抑制する自動電圧調整
を備えたことを特徴とし、あるいは進相負荷時における
出力電圧調整を有効に機能させることを特徴としたもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらは前記第一の公
知技術のように、固定子側に主発電巻線とこれとは別に
励磁巻線を設ける必要があった。このように２種の巻線
を設けることは固定子のスロットの形状や大きさを複雑
とし大型化するものであり。簡素な構成とすることは不
可能で、一般的には効率の低下を招くものである。ま
た、直流電流と界磁巻線の一部を省略したものの、高速
で回転する界磁側のアンバランスは避けられないという
だけでなく、４極突極形回転子のうち３極だけに整流素
子が接続された界磁巻線を巻回してあるために、巻線の
ない界磁極では起電力が異なり主発電巻線の出力波形に
悪影響を及ぼす結果となっていた。
知技術のように、固定子側に主発電巻線とこれとは別に
励磁巻線を設ける必要があった。このように２種の巻線
を設けることは固定子のスロットの形状や大きさを複雑
とし大型化するものであり。簡素な構成とすることは不
可能で、一般的には効率の低下を招くものである。ま
た、直流電流と界磁巻線の一部を省略したものの、高速
で回転する界磁側のアンバランスは避けられないという
だけでなく、４極突極形回転子のうち３極だけに整流素
子が接続された界磁巻線を巻回してあるために、巻線の
ない界磁極では起電力が異なり主発電巻線の出力波形に
悪影響を及ぼす結果となっていた。
【０００６】また、第二の公知技術にあるように、主発
電巻線に発光素子と界磁巻線に整流素子と並列に受光サ
イリスタを設けて自動の電圧調整作用を備えた構成とな
っているが、進相負荷による電圧上昇で受光サイリスタ
が作用し、受光サイリスタの作用によって一部の界磁巻
線が導通状態で短絡されたことになり、電圧上昇すると
界磁極の一部が欠けた状態での発電作用となり、前記と
同様、出力波形に悪影響を及ぼすことは避けられないと
いう課題があった。
電巻線に発光素子と界磁巻線に整流素子と並列に受光サ
イリスタを設けて自動の電圧調整作用を備えた構成とな
っているが、進相負荷による電圧上昇で受光サイリスタ
が作用し、受光サイリスタの作用によって一部の界磁巻
線が導通状態で短絡されたことになり、電圧上昇すると
界磁極の一部が欠けた状態での発電作用となり、前記と
同様、出力波形に悪影響を及ぼすことは避けられないと
いう課題があった。
【０００７】また、素子の信頼性にも関するが、受光サ
イリスタは高速で回転する界磁側つまり回転子に設けて
あるので、この受光サイリスタのメンテナンスには発電
機の分解を要することになる。受光である以上この作業
は定期的な必須作業であり、発電機の性能向上とは逆に
メンテナンスを面倒にする要因となっていた。
イリスタは高速で回転する界磁側つまり回転子に設けて
あるので、この受光サイリスタのメンテナンスには発電
機の分解を要することになる。受光である以上この作業
は定期的な必須作業であり、発電機の性能向上とは逆に
メンテナンスを面倒にする要因となっていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、固定子コアに三相の電機子巻線を設けその
うち一相の電機子巻線の作る磁束を他の二相より多くす
ると共に該多くした一相の電機子巻線に並列にリアクト
ルを接続した固定子と、前記固定子コアと同心的に界磁
コアを設け該界磁コアに整流素子を接続した界磁導体を
設けて前記固定子と同数の磁極を生じるようにした回転
子とからブラシレス三相交流発電機を構成した。
するために、固定子コアに三相の電機子巻線を設けその
うち一相の電機子巻線の作る磁束を他の二相より多くす
ると共に該多くした一相の電機子巻線に並列にリアクト
ルを接続した固定子と、前記固定子コアと同心的に界磁
コアを設け該界磁コアに整流素子を接続した界磁導体を
設けて前記固定子と同数の磁極を生じるようにした回転
子とからブラシレス三相交流発電機を構成した。
【０００９】また前記固定子は、固定子コアに設けた三
相の電機子巻線のうち一相の電機子巻線の巻数を他の二
相より多くしたり、あるいは固定子コアに設けた三相の
電機子巻線のコイルピッチを変えて、前記一相の電機子
巻線の作る磁束を多くした。
相の電機子巻線のうち一相の電機子巻線の巻数を他の二
相より多くしたり、あるいは固定子コアに設けた三相の
電機子巻線のコイルピッチを変えて、前記一相の電機子
巻線の作る磁束を多くした。
【００１０】さらに前記回転子は、前記界磁コアを固定
子と同極数の突極に形成すると共に該突極に整流素子を
直列に接続した界磁巻線を巻装してＮ極とＳ極が交互に
生じるよう半波整流回路に構成したり、前記界磁コアを
円筒形に形成すると共に該界磁コアに整流素子を直列に
接続した界磁巻線を巻装して、固定子と同数の磁極でＮ
極とＳ極が交互に生じるよう半波整流回路に構成した
り、あるいは前記回転子の界磁コアを、円筒形に形成す
ると共に固定子と同数の磁極の界磁巻線を三相星形に巻
装し、前記三相のうち二つの線間に整流素子を接続して
Ｎ極とＳ極が交互に生じるよう半波整流回路に構成し
た。
子と同極数の突極に形成すると共に該突極に整流素子を
直列に接続した界磁巻線を巻装してＮ極とＳ極が交互に
生じるよう半波整流回路に構成したり、前記界磁コアを
円筒形に形成すると共に該界磁コアに整流素子を直列に
接続した界磁巻線を巻装して、固定子と同数の磁極でＮ
極とＳ極が交互に生じるよう半波整流回路に構成した
り、あるいは前記回転子の界磁コアを、円筒形に形成す
ると共に固定子と同数の磁極の界磁巻線を三相星形に巻
装し、前記三相のうち二つの線間に整流素子を接続して
Ｎ極とＳ極が交互に生じるよう半波整流回路に構成し
た。
【００１１】
【作用】本発明のブラシレス三相交流発電機は、固定子
コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相の電機子巻線
の作る磁束を他の二相より多くすると共に該多くした一
相の電機子巻線に並列にリアクトルを接続した固定子
と、前記固定子コアと同心的に界磁コアを設け該界磁コ
アに整流素子を接続した界磁導体を設けて前記固定子と
同数の磁極を生じるようにした回転子と、から構成して
いる。
コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相の電機子巻線
の作る磁束を他の二相より多くすると共に該多くした一
相の電機子巻線に並列にリアクトルを接続した固定子
と、前記固定子コアと同心的に界磁コアを設け該界磁コ
アに整流素子を接続した界磁導体を設けて前記固定子と
同数の磁極を生じるようにした回転子と、から構成して
いる。
【００１２】またこの時、三相の電機子巻線のうち一相
の電機子巻線の巻数を他の二相より多く巻装することに
より、この一相の電機子巻線の作る磁束を他の二相の磁
束より多くした場合を中心に以下の作用を説明する。
の電機子巻線の巻数を他の二相より多く巻装することに
より、この一相の電機子巻線の作る磁束を他の二相の磁
束より多くした場合を中心に以下の作用を説明する。
【００１３】このように構成したブラシレス三相交流発
電機は、界磁コアの回転軸を原動機で回転駆動させる。
まず無負荷の状態で原動機を回転させると、界磁コアの
残留磁気により固定子の電機子巻線のそれぞれに電圧を
誘起する。ここでこの自励現象を助ける装置を設けるこ
ともある。さて、このとき電機子巻線の一相に並列に設
けたリアクトルに流れる電流は、リアクトルを接続した
電機子巻線の誘起電圧に比例し、更にリアクトルの励磁
電流は、当該一相の電機子巻線に交番磁界を発生するこ
とになる。この交番磁界は正相と逆相の回転磁界に分解
できるが、このうち逆相の回転磁界は界磁コアの界磁巻
線と鎖交して界磁巻線に電圧を誘起するようになる。そ
の誘起した電圧によって界磁巻線には整流素子を通じて
整流電流が流れ、その直流分によって、例えば４極のと
きは界磁コアにＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極を形成する。界磁
コアに形成されたこの磁極の磁束は原動機によって回転
しているので、電機子巻線と鎖交して、電機子巻線の誘
起電圧は更に増大される。
電機は、界磁コアの回転軸を原動機で回転駆動させる。
まず無負荷の状態で原動機を回転させると、界磁コアの
残留磁気により固定子の電機子巻線のそれぞれに電圧を
誘起する。ここでこの自励現象を助ける装置を設けるこ
ともある。さて、このとき電機子巻線の一相に並列に設
けたリアクトルに流れる電流は、リアクトルを接続した
電機子巻線の誘起電圧に比例し、更にリアクトルの励磁
電流は、当該一相の電機子巻線に交番磁界を発生するこ
とになる。この交番磁界は正相と逆相の回転磁界に分解
できるが、このうち逆相の回転磁界は界磁コアの界磁巻
線と鎖交して界磁巻線に電圧を誘起するようになる。そ
の誘起した電圧によって界磁巻線には整流素子を通じて
整流電流が流れ、その直流分によって、例えば４極のと
きは界磁コアにＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極を形成する。界磁
コアに形成されたこの磁極の磁束は原動機によって回転
しているので、電機子巻線と鎖交して、電機子巻線の誘
起電圧は更に増大される。
【００１４】また電機子巻線の巻数が多い一相の端子電
圧を見ると、この電機子巻線に誘起する電圧のほかに、
巻線の内部リアクタンスとリアクトルの励磁電流とによ
る電圧降下を発生しており、この電圧降下は、電機子間
巻線の巻数が多いことによる他相の巻線の誘起電圧との
差を補償するものとなっている。つまり一相だけ巻数が
多くても電機子巻線の出力の三相平衡は十分確保できる
ことになる。
圧を見ると、この電機子巻線に誘起する電圧のほかに、
巻線の内部リアクタンスとリアクトルの励磁電流とによ
る電圧降下を発生しており、この電圧降下は、電機子間
巻線の巻数が多いことによる他相の巻線の誘起電圧との
差を補償するものとなっている。つまり一相だけ巻数が
多くても電機子巻線の出力の三相平衡は十分確保できる
ことになる。
【００１５】次に負荷電流が流れたときの各相の電機子
巻線の作る磁界を見る。この巻線の巻数が多い一相の作
る磁束は、他の二相の作る磁束より巻数が多い分だけ多
く、リアクトルの励磁電流分による磁束との合計となっ
ている。ここで前記負荷電流が遅れ電流であったとする
と逆相分回転磁界が増加し、逆に進み電流であったとす
ると逆相分磁界が減少し、また力率１００％の負荷電流
に対してはその電流値が大きくなると逆相回転磁界が増
大することが本発明の大きな利点となっている。この結
果、負荷電流が変化すると界磁巻線の誘起電圧が変化し
て整流電流が変化し界磁極の強さが変化して、最終的に
電機子巻線の誘起電圧を変化させて、負荷電流の力率の
変化および負荷電流の大きさの変化による電圧降下の変
動を補償するものである。
巻線の作る磁界を見る。この巻線の巻数が多い一相の作
る磁束は、他の二相の作る磁束より巻数が多い分だけ多
く、リアクトルの励磁電流分による磁束との合計となっ
ている。ここで前記負荷電流が遅れ電流であったとする
と逆相分回転磁界が増加し、逆に進み電流であったとす
ると逆相分磁界が減少し、また力率１００％の負荷電流
に対してはその電流値が大きくなると逆相回転磁界が増
大することが本発明の大きな利点となっている。この結
果、負荷電流が変化すると界磁巻線の誘起電圧が変化し
て整流電流が変化し界磁極の強さが変化して、最終的に
電機子巻線の誘起電圧を変化させて、負荷電流の力率の
変化および負荷電流の大きさの変化による電圧降下の変
動を補償するものである。
【００１６】また本発明のブラシレス三相交流発電機の
固定子は、固定子コアに設けた三相の電機子巻線のうち
一相の電機子巻線の作る磁束を他の二相より多くするた
めに、固定子コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相
の電機子巻線の巻数を他の二相より多くした場合を中心
に作用の説明を進めたが、固定子コアに設けた三相の電
機子巻線のコイルピッチを変えて、前記一相の電機子巻
線の作る磁束を多くして本発明を実現することができ
る。
固定子は、固定子コアに設けた三相の電機子巻線のうち
一相の電機子巻線の作る磁束を他の二相より多くするた
めに、固定子コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相
の電機子巻線の巻数を他の二相より多くした場合を中心
に作用の説明を進めたが、固定子コアに設けた三相の電
機子巻線のコイルピッチを変えて、前記一相の電機子巻
線の作る磁束を多くして本発明を実現することができ
る。
【００１７】ところで本発明に係る界磁コアの形状もし
くは回転子の形状は、突極形でも円筒形でも実現可能で
ある。円筒形は極数の少ない高速運転に適している。
くは回転子の形状は、突極形でも円筒形でも実現可能で
ある。円筒形は極数の少ない高速運転に適している。
【００１８】
【実施例】本発明による好適な実施例を図１により説明
する。図１に本発明のブラシレス三相交流発電機の原理
を、固定子側２と回転子側３とに分けて示している。ま
ず固定子側２は、三相４極の電機子巻線ＮA ，ＮB ，Ｎ
C を固定子コア４に設けてあり、このうち電機子巻線Ｎ
A は他の電機子巻線ＮB ，ＮC の巻数より多い巻数（Ｎ
＋ＮO ）としてある。またこの電機子巻線ＮA には並列
にリアクトル１２を接続してある。これら三相の電機子
巻線の出力端子に負荷が接続される。一方回転子側３
は、固定子側２の三相電機子巻線（ＮA ，ＮB ，ＮC ）
と同極数の突極形の界磁コア５に形成してあり、各突極
６Ａ〜６Ｄには整流素子としてのダイオ−ド１３を直列
に接続した界磁巻線７を装着してある。この時の巻数
は、ダイオ−ド１３による整流電流の直流分により突極
６Ａ〜６Ｄに形成される磁極がＮ極とＳ極とが交互に表
れるように界磁巻線を巻装するものである。つまり電機
子巻線による磁極に対応するようにしてある。またこの
回転子側３はその回転軸８を原動機９によって回転駆動
して発電させるようにしてある。
する。図１に本発明のブラシレス三相交流発電機の原理
を、固定子側２と回転子側３とに分けて示している。ま
ず固定子側２は、三相４極の電機子巻線ＮA ，ＮB ，Ｎ
C を固定子コア４に設けてあり、このうち電機子巻線Ｎ
A は他の電機子巻線ＮB ，ＮC の巻数より多い巻数（Ｎ
＋ＮO ）としてある。またこの電機子巻線ＮA には並列
にリアクトル１２を接続してある。これら三相の電機子
巻線の出力端子に負荷が接続される。一方回転子側３
は、固定子側２の三相電機子巻線（ＮA ，ＮB ，ＮC ）
と同極数の突極形の界磁コア５に形成してあり、各突極
６Ａ〜６Ｄには整流素子としてのダイオ−ド１３を直列
に接続した界磁巻線７を装着してある。この時の巻数
は、ダイオ−ド１３による整流電流の直流分により突極
６Ａ〜６Ｄに形成される磁極がＮ極とＳ極とが交互に表
れるように界磁巻線を巻装するものである。つまり電機
子巻線による磁極に対応するようにしてある。またこの
回転子側３はその回転軸８を原動機９によって回転駆動
して発電させるようにしてある。
【００１９】本発明における構成は、三相４極の形態で
説明しているがこれによって他の極数での実施を限定す
るものではない。また整流素子として単にダイオ−ド１
３としてあるが、ダイオ−ドにも多種あり、これに限定
されるものではなく整流素子として作用するものは使用
の可能性がある。更に突極形界磁コア５の磁極６Ａ〜６
Ｄの形状も、出力電圧波形を正弦波に近づけるために円
弧状にすることなども実施し得るものである。電機子巻
線ＮA は他の電機子巻線ＮB ，ＮC とはＮO 分だけ巻数
を多くしてある。前記した電機子巻線の出力端子Ａ，
Ｂ，Ｃは負荷に接続される。
説明しているがこれによって他の極数での実施を限定す
るものではない。また整流素子として単にダイオ−ド１
３としてあるが、ダイオ−ドにも多種あり、これに限定
されるものではなく整流素子として作用するものは使用
の可能性がある。更に突極形界磁コア５の磁極６Ａ〜６
Ｄの形状も、出力電圧波形を正弦波に近づけるために円
弧状にすることなども実施し得るものである。電機子巻
線ＮA は他の電機子巻線ＮB ，ＮC とはＮO 分だけ巻数
を多くしてある。前記した電機子巻線の出力端子Ａ，
Ｂ，Ｃは負荷に接続される。
【００２０】また実施例では各突極に巻装する界磁巻線
をすべて直列接続したが、公知例のように各突極ごとに
ダイオ−ドと界磁巻線とを設けても実施可能である。ま
た回転子は突極形に限定されるものではなく円筒形でも
実施可能である。
をすべて直列接続したが、公知例のように各突極ごとに
ダイオ−ドと界磁巻線とを設けても実施可能である。ま
た回転子は突極形に限定されるものではなく円筒形でも
実施可能である。
【００２１】以上の構成における作用を説明する。まず
無負荷の状態で原動機９によって回転子側３を回転駆動
すると、界磁コア５の残留磁気により固定子側２の電機
子巻線に電圧ＥA ，ＥB ，ＥC を誘起する。この自励現
象を助けるために発電機の出力端子にコンデンサ１４を
設置するかまたは回転子コアに永久磁石２３を埋設して
ある。
無負荷の状態で原動機９によって回転子側３を回転駆動
すると、界磁コア５の残留磁気により固定子側２の電機
子巻線に電圧ＥA ，ＥB ，ＥC を誘起する。この自励現
象を助けるために発電機の出力端子にコンデンサ１４を
設置するかまたは回転子コアに永久磁石２３を埋設して
ある。
【００２２】次にこの電圧について電機子巻線の１タ−
ン当たりの誘起電圧をｅとすると前記各電圧ＥA ，
ＥB ，ＥC は次のようになる。
ン当たりの誘起電圧をｅとすると前記各電圧ＥA ，
ＥB ，ＥC は次のようになる。
【００２３】ＥA ＝（Ｎ＋ＮO ）ｅ ＥB ＝ａ2 Ｎｅ ＥC ＝ａＮｅ （ただし ａ＝εj2π／3 ） またＡ相電機子巻線ＮA に並列に接続したリアクトル１
２に流れる電流ｉL は電圧ＥA に比例するものである。
このリアクトル１２の励磁電流はＡ相電機子巻線ＮA に
磁束ΦA を発生させるようになる。つまり ΦA ＝ｋ（Ｎ＋ＮO ）ｉL ，ただし ｋは定数 で現され、これは交番磁界であることから次のような２
つの回転磁界に分解することができる。
２に流れる電流ｉL は電圧ＥA に比例するものである。
このリアクトル１２の励磁電流はＡ相電機子巻線ＮA に
磁束ΦA を発生させるようになる。つまり ΦA ＝ｋ（Ｎ＋ＮO ）ｉL ，ただし ｋは定数 で現され、これは交番磁界であることから次のような２
つの回転磁界に分解することができる。
【００２４】ΦA ＣＯＳωｔ＝（ΦA ／２）εｊωｔ＋
（ΦA ／２）ε−ｊωｔ ここで（ΦA ／２）εｊωｔは回転子側３の回転方向と
は逆回転の逆相回転磁界であるから、界磁コア５の界磁
巻線７と鎖交して電圧を誘起する。これによって界磁巻
線７にダイオ−ド１３を通じて整流電流が流れ、その直
流分によって界磁コア５にＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極を形成
するようになる。この磁極は原動機９によって回転駆動
されているので電機子巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC
は増大する。
（ΦA ／２）ε−ｊωｔ ここで（ΦA ／２）εｊωｔは回転子側３の回転方向と
は逆回転の逆相回転磁界であるから、界磁コア５の界磁
巻線７と鎖交して電圧を誘起する。これによって界磁巻
線７にダイオ−ド１３を通じて整流電流が流れ、その直
流分によって界磁コア５にＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの磁極を形成
するようになる。この磁極は原動機９によって回転駆動
されているので電機子巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC
は増大する。
【００２５】ここでＡ相電機子巻線ＮA の端子電圧ＶA
を考察すると、Ａ相電機子巻線ＮAの内部リアクタンス
ＸA にリアクトル１２の励磁電流が流れるので、端子電
圧ＶA は次のように表すことができる。
を考察すると、Ａ相電機子巻線ＮAの内部リアクタンス
ＸA にリアクトル１２の励磁電流が流れるので、端子電
圧ＶA は次のように表すことができる。
【００２６】 ＶA ＝ＥA −ｊＸA （−ｊｉL ）＝ＥA −ＸA ｉL つまり端子電圧ＶA は電機子巻線ＮA に誘起する電圧Ｅ
A よりＸA ｉL だけ小さくなっている。したがって各相
端子電圧ＶA ，ＶB ，ＶC は、 ＶA ＝ＥA −ＸA ｉL ＝（Ｎ＋ＮO ）ｅ−ＸA ｉL ＶB ＝ａ2 Ｎｅ ＶC ＝ａＮｅ となり、Ａ相の電機子巻線ＮA の巻数が他相よりＮO だ
け多いことによる誘起電圧の差をリアクトル１２で補償
する形となっており、電機子巻線の巻数が他相より多く
ても全体として三相平衡の出力電圧となる。
A よりＸA ｉL だけ小さくなっている。したがって各相
端子電圧ＶA ，ＶB ，ＶC は、 ＶA ＝ＥA −ＸA ｉL ＝（Ｎ＋ＮO ）ｅ−ＸA ｉL ＶB ＝ａ2 Ｎｅ ＶC ＝ａＮｅ となり、Ａ相の電機子巻線ＮA の巻数が他相よりＮO だ
け多いことによる誘起電圧の差をリアクトル１２で補償
する形となっており、電機子巻線の巻数が他相より多く
ても全体として三相平衡の出力電圧となる。
【００２７】次に負荷電流ＩA ，ＩB ，ＩC が流れたと
きの各相の電機子巻線の作る磁束を見ると、誘起電圧Ｅ
A を基準とした三相平衡電流はＩA ，ａ2 ＩA ，ａＩA
となり、 ΦA ＝ｋ（Ｎ＋ＮO ）（−ｊｉL ＋ＩA ）＝ ｋＮＩA −ｋ（Ｎ＋Ｎ0 ）ｊｉL ＋ｋＮO ＩA ΦB ＝ｋＮａ2 ＩA ΦC ＝ｋＮａＩA と表される。ここで各相の第１項はｋＮＩA ，ｋＮａ2
ＩA ，ｋＮａＩA であり、三相の正相回転磁界となって
いる。またＡ相のΦA の第１項を除く項の値をΦA ’と
すると ΦA ’＝−ｋ（Ｎ＋ＮO ）ｊｉL ＋ｋＮO ＩA である。
きの各相の電機子巻線の作る磁束を見ると、誘起電圧Ｅ
A を基準とした三相平衡電流はＩA ，ａ2 ＩA ，ａＩA
となり、 ΦA ＝ｋ（Ｎ＋ＮO ）（−ｊｉL ＋ＩA ）＝ ｋＮＩA −ｋ（Ｎ＋Ｎ0 ）ｊｉL ＋ｋＮO ＩA ΦB ＝ｋＮａ2 ＩA ΦC ＝ｋＮａＩA と表される。ここで各相の第１項はｋＮＩA ，ｋＮａ2
ＩA ，ｋＮａＩA であり、三相の正相回転磁界となって
いる。またＡ相のΦA の第１項を除く項の値をΦA ’と
すると ΦA ’＝−ｋ（Ｎ＋ＮO ）ｊｉL ＋ｋＮO ＩA である。
【００２８】負荷にも様々あるが、負荷電流が遅れ電流
であった場合を考察すると、ＩA ＝−ｊＩA となるので ΦA ’＝−ｋ（Ｎ＋ＮO ）ｊｉL −ｋＮO ｊＩA この式の第２項から、遅れ電流ＩA が増大するとΦA ’
の絶対値が増大する作用のあることが明らかで、このΦ
A ’はＡ相のみに存在しＢ，Ｃ相には無いことから交番
磁界であり、前記作用と同様に交番磁界の逆相分回転磁
界は遅れ電流ＩAに比例して増大することになる。その
結果、界磁コア５の界磁巻線７の誘起電圧が大きくな
り、ダイオ−ド１３による整流電流が増大し、界磁極が
強くなって電機子巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC を増
大させることになる。
であった場合を考察すると、ＩA ＝−ｊＩA となるので ΦA ’＝−ｋ（Ｎ＋ＮO ）ｊｉL −ｋＮO ｊＩA この式の第２項から、遅れ電流ＩA が増大するとΦA ’
の絶対値が増大する作用のあることが明らかで、このΦ
A ’はＡ相のみに存在しＢ，Ｃ相には無いことから交番
磁界であり、前記作用と同様に交番磁界の逆相分回転磁
界は遅れ電流ＩAに比例して増大することになる。その
結果、界磁コア５の界磁巻線７の誘起電圧が大きくな
り、ダイオ−ド１３による整流電流が増大し、界磁極が
強くなって電機子巻線の誘起電圧ＥA ，ＥB ，ＥC を増
大させることになる。
【００２９】以上のことから、本発明の発電機１におい
てはブラシレスであるだけでなく、また特別の電圧調整
装置や励磁巻線を設けることなく、負荷電流の遅相分に
よる電圧降下を補償する作用を有するものである。また
負荷電流の力率いかんにかかわらず発電機の出力が増大
することにより発生する電圧降下をも補償する作用を有
するもので、本発明によって簡便な構成による確実な電
圧調整作用を有する発電機を提供することができた。
てはブラシレスであるだけでなく、また特別の電圧調整
装置や励磁巻線を設けることなく、負荷電流の遅相分に
よる電圧降下を補償する作用を有するものである。また
負荷電流の力率いかんにかかわらず発電機の出力が増大
することにより発生する電圧降下をも補償する作用を有
するもので、本発明によって簡便な構成による確実な電
圧調整作用を有する発電機を提供することができた。
【００３０】更に、電圧調節あるいは特性により幅を持
たせるために、リアクトル１２にタップを設けてこのタ
ップを切換えることで出力電圧を変更することも可能で
ある。またリアクトル１２に流れる電流をトライアック
等で制御することによっても特性を変化させることがで
きる。
たせるために、リアクトル１２にタップを設けてこのタ
ップを切換えることで出力電圧を変更することも可能で
ある。またリアクトル１２に流れる電流をトライアック
等で制御することによっても特性を変化させることがで
きる。
【００３１】次に本発明の第２の実施例を図２により説
明する。この実施例においては電機子巻線のある固定子
側２の説明は重複するので図面共に省略し、回転子側３
のみを図示しその詳細を説明する。この図２に示すもの
は円筒形の界磁コア１０であり、固定子側２の三相電機
子巻線と同極数となるよう、ここでは４極を例にとって
整流素子としてのダイオ−ド１３を直列に接続した界磁
巻線１１を巻装してある。このとき円筒形の界磁コア１
０に形成される磁極がＮ極とＳ極とが交互に表れるよう
に巻装する。またこの回転子側３は第１の実施例と同じ
く原動機（図示せず）によって回転駆動して発電するよ
うにしてある。ここでの界磁巻線１１の巻装の形態は、
電機子巻線と極数が一致しておればよい。
明する。この実施例においては電機子巻線のある固定子
側２の説明は重複するので図面共に省略し、回転子側３
のみを図示しその詳細を説明する。この図２に示すもの
は円筒形の界磁コア１０であり、固定子側２の三相電機
子巻線と同極数となるよう、ここでは４極を例にとって
整流素子としてのダイオ−ド１３を直列に接続した界磁
巻線１１を巻装してある。このとき円筒形の界磁コア１
０に形成される磁極がＮ極とＳ極とが交互に表れるよう
に巻装する。またこの回転子側３は第１の実施例と同じ
く原動機（図示せず）によって回転駆動して発電するよ
うにしてある。ここでの界磁巻線１１の巻装の形態は、
電機子巻線と極数が一致しておればよい。
【００３２】以上の構成における作用は前記した第１の
実施例と全く同じ作用となるが、回転子の形態を円筒形
とした場合、構造的に高速回転に適している。
実施例と全く同じ作用となるが、回転子の形態を円筒形
とした場合、構造的に高速回転に適している。
【００３３】ところで第２の実施例の回転子は、図３に
示すように界磁巻線を三相に巻装して星形結線し、その
２つの線間（端子間）にダイオ−ドを接続して構成する
ことも可能である。
示すように界磁巻線を三相に巻装して星形結線し、その
２つの線間（端子間）にダイオ−ドを接続して構成する
ことも可能である。
【００３４】以上の実施例において、前記固定子は固定
子コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相の電機子巻
線の巻数を他の二相より多くした例を実施例としたが、
図４に別の実施例として、固定子コアに設けた三相の電
機子巻線のコイルピッチを変えて、前記一相の電機子巻
線の作る磁束を多くすることを示した。換言すれば図４
（ａ）のように三相の電機子巻線のうち二相の巻線
ＮB ，ＮC のコイルピッチを残りの一相の巻線ＮA より
小さくすることによって、前記第１の実施例と同じよう
に、前記一相の電機子巻線ＮA の作る磁束を多くするこ
とが可能である。つまり、誘導起電力が、コイルピッチ
が磁極ピッチと同じ時最大となり、コイルピッチが磁極
ピッチより小さくなるとそれに比例して誘導起電力が小
さくなることから、磁束を大きくしたい一相の巻線のコ
イルピッチを相対的に大きくすることで容易に実現でき
る。また、図４（ｂ）に示すように、巻線ＮB ，ＮC の
一部ピッチを変えてあり巻線ＮA の巻数を多くして、こ
れらの巻数の調節とコイルピッチの調節とを併用するこ
とで磁束の調整に幅を持たせることができる。
子コアに設けた三相の電機子巻線のうち一相の電機子巻
線の巻数を他の二相より多くした例を実施例としたが、
図４に別の実施例として、固定子コアに設けた三相の電
機子巻線のコイルピッチを変えて、前記一相の電機子巻
線の作る磁束を多くすることを示した。換言すれば図４
（ａ）のように三相の電機子巻線のうち二相の巻線
ＮB ，ＮC のコイルピッチを残りの一相の巻線ＮA より
小さくすることによって、前記第１の実施例と同じよう
に、前記一相の電機子巻線ＮA の作る磁束を多くするこ
とが可能である。つまり、誘導起電力が、コイルピッチ
が磁極ピッチと同じ時最大となり、コイルピッチが磁極
ピッチより小さくなるとそれに比例して誘導起電力が小
さくなることから、磁束を大きくしたい一相の巻線のコ
イルピッチを相対的に大きくすることで容易に実現でき
る。また、図４（ｂ）に示すように、巻線ＮB ，ＮC の
一部ピッチを変えてあり巻線ＮA の巻数を多くして、こ
れらの巻数の調節とコイルピッチの調節とを併用するこ
とで磁束の調整に幅を持たせることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によると、発電機の
電機子側と界磁側も巻線の磁極数は同磁極でよく従来の
ように異極数の別の励磁巻線を設けることもなく、電機
子と界磁ともに単一の巻線導体を設けることで、スロッ
トの形状や大きさ等を均一にすることができ単純化され
るのでト−タルとしてコストの低減を可能とし向上させ
ることができた。
電機子側と界磁側も巻線の磁極数は同磁極でよく従来の
ように異極数の別の励磁巻線を設けることもなく、電機
子と界磁ともに単一の巻線導体を設けることで、スロッ
トの形状や大きさ等を均一にすることができ単純化され
るのでト−タルとしてコストの低減を可能とし向上させ
ることができた。
【００３６】また本発明では負荷電流の遅相分による電
圧降下を補償する作用があり、また負荷力率のいかんに
かかわらず発電機の出力が増大することによる電圧降下
の補償能力を有し、電圧調整作用を備えるものである。
これによって従来のように特別にセンサ−を高速で回転
する界磁側に設けることもなく、これらのすべてのセン
サ−・スイッチ類を不要とした電圧調整作用を有するブ
ラシレス発電機とすることができた。またこのことによ
りブラシレスであるだけでなく、機械的な部分を除いて
電気的にはメンテナンスフリ−とすることができた。
圧降下を補償する作用があり、また負荷力率のいかんに
かかわらず発電機の出力が増大することによる電圧降下
の補償能力を有し、電圧調整作用を備えるものである。
これによって従来のように特別にセンサ−を高速で回転
する界磁側に設けることもなく、これらのすべてのセン
サ−・スイッチ類を不要とした電圧調整作用を有するブ
ラシレス発電機とすることができた。またこのことによ
りブラシレスであるだけでなく、機械的な部分を除いて
電気的にはメンテナンスフリ−とすることができた。
【図１】本発明の突極形界磁によるブラシレス三相発電
機。
機。
【図２】本発明の円筒形界磁によるブラシレス三相発電
機の回転子。
機の回転子。
【図３】本発明の円筒形界磁に星形結線を施したブラシ
レス三相発電機の回転子。
レス三相発電機の回転子。
【図４】固定子巻線の巻装状態を示した図。
【図５】従来のブラシレス三相発電機の構成図。
１ ブラシレス三相交流発電機 ２ 固定子側 ３ 回転子側 ４ 固定子コア ５ 突極形の界磁コア ６ 突極 ７ 界磁巻線 ８ 回転軸 ９ 原動機 １０ 円筒形の界磁コア １１ 界磁巻線 １２ リアクトル １３ ダイオ−ド １４ コンデンサ １５ 固定子 １６ 主発電巻線 １７ 半導体素子 １８ 励磁巻線 １９ 界磁コア ２０ 回転子 ２１ 界磁巻線 ２２ 整流素子 ２３ 永久磁石
Claims (6)
- 【請求項１】 固定子コアに三相の電機子巻線を設けそ
のうち一相の電機子巻線の作る磁束を他の二相より多く
すると共に該多くした一相の電機子巻線に並列にリアク
トルを接続した固定子と、前記固定子コアと同心的に界
磁コアを設け該界磁コアに整流素子を接続した界磁導体
を設けて前記固定子と同数の磁極を生じるようにした回
転子とからなることを特徴とするブラシレス三相交流発
電機。 - 【請求項２】 請求項１記載のブラシレス三相交流発電
機であって、固定子コアに設けた三相の電機子巻線のう
ち一相の電機子巻線の巻数を他の二相より多くして、前
記一相の電機子巻線の作る磁束を多くしたことを特徴と
するブラシレス三相交流発電機。 - 【請求項３】 請求項１記載のブラシレス三相交流発電
機であって、固定子コアに設けた三相の電機子巻線のコ
イルピッチを変えて、前記一相の電機子巻線の作る磁束
を多くしたことを特徴とするブラシレス三相交流発電
機。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載のブラ
シレス三相交流発電機であって、前記界磁コアを固定子
と同極数の突極に形成すると共に該突極に整流素子を直
列に接続した界磁巻線を巻装してＮ極とＳ極が交互に生
じるよう半波整流回路に構成したことを特徴とするブラ
シレス三相交流発電機。 - 【請求項５】 請求項１から３のいずれかに記載のブラ
シレス三相交流発電機であって、前記界磁コアを円筒形
に形成すると共に該界磁コアに整流素子を直列に接続し
た界磁巻線を巻装して、固定子と同数の磁極でＮ極とＳ
極が交互に生じるよう半波整流回路に構成したことを特
徴とするブラシレス三相交流発電機。 - 【請求項６】 請求項１から３のいずれかに記載のブラ
シレス三相交流発電機であって、前記回転子の界磁コア
を、円筒形に形成すると共に固定子と同数の磁極の界磁
巻線を三相星形に巻装し、前記三相のうち二つの線間に
整流素子を接続してＮ極とＳ極が交互に生じるよう半波
整流回路に構成したことを特徴とするブラシレス三相交
流発電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6074495A JPH07264821A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | ブラシレス三相交流発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6074495A JPH07264821A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | ブラシレス三相交流発電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07264821A true JPH07264821A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=13548950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6074495A Pending JPH07264821A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | ブラシレス三相交流発電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07264821A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109167499A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-01-08 | 天津大学 | 一种新型单相同步发电机、及三相同步发电机 |
| CN114598232A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-07 | 郑州轻工业大学 | 混合励磁电机的励磁绕组双模式切换系统及电流控制方式 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP6074495A patent/JPH07264821A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109167499A (zh) * | 2018-09-15 | 2019-01-08 | 天津大学 | 一种新型单相同步发电机、及三相同步发电机 |
| CN114598232A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-07 | 郑州轻工业大学 | 混合励磁电机的励磁绕组双模式切换系统及电流控制方式 |
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