JPH1118387A

JPH1118387A - 発電機の逆向きの回転力を低減する方法

Info

Publication number: JPH1118387A
Application number: JP19632597A
Authority: JP
Inventors: Toshio Fukunaga; 敏夫福永
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】発電機にはレンツの法則で示される電機子起
磁力による回転方向と逆向きの力が発生する。この電機
子反作用の一つである逆向きの回転力を低減すること。【解決手段】主コイルＡ（３）内に主磁束（２）の磁
路である鉄心Ａ（１）と、空隙（９）を介して逆向磁束
（４）の磁路である逆向磁束分離板（５）の二つの磁路
を設ける。同様に隣接する主コイルＢ（８）内に設けた
逆向磁束分離板（５′）とを磁束接続板（６）で接続
し、これに外コイルａ（７）を巻き、対面する側に外コ
イルａ′（１１）を巻く。そしてこの主コイルと外コイ
ルで発生した起電力を電圧を統一したうえで統合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電機の電機子反作
用である回転方向と逆向きの回転力を低減する技術及び
ゴキングトルク防止の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電機には電機子反作用という現象があ
る。この作用は直流発電機においては電機子起磁力の影
響を受けて磁束密度分布に片寄りを生じたり、同期発電
機においては回転子の磁極と回転磁界の位置関係により
生ずる誘導起電力に影響を与える。

【０００３】これらの対策として直流機には補極を設け
る方法や、主磁極の先端に補償巻線を巻き磁束分布の片
寄りを補正したり、また同期機においては一定力率のも
とで端子電圧を定格電圧に保つように界磁電流を調整す
る方法をとっている。

【０００４】しかしこれらの技術はいずれも電機子起磁
力による回転方向と逆向きの力、すなわち逆向きの回転
力をおさえる対策には至っていない。したがって発電を
持続するためにはこの力に打ち勝って回転できる力を常
に外部から与え続ける必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この電機子起磁力によ
る回転方向と逆向きの力はレンツの法則であり当然電機
子反作用であるが、一般的には問題にされていない。そ
れはこの逆向きの回転力に打ち勝つ力を与え続ける事
が、発電機が発明されて以来今日まで、電気を得るため
にさけられない当然の代償と考えられてきたからであ
る。本発明はこの電機子反作用の一つである逆向回転力
を低減することを課題として研究をすすめた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はまず、磁束が変
化する時鉄心内には界磁による主磁束と誘導起電力によ
って発生したレンツの法則に従う逆向きの磁束の二つ
が、瞬間的に同時に存在することに着目した。そしてこ
の二つの磁束を鉄心内で二つの磁路に分割することによ
って分離し、この逆向磁束を界磁に対して逆向きの力と
して作用する前に鉄心内から取り出し、この磁路にコイ
ルを巻き起電力を発生させることとした。

【０００７】

【発明の実施の形態】鉄心内から磁気的空隙を介して取
り出した逆向磁束磁路の構成には２通りの方法がある。
一つはフラットローター型を例にとると、（図１）の基
本構成図に示すように隣接する鉄心から分離した逆向磁
束磁路と接続してこの磁路にコイルを巻き外コイルと
し、主コイルと外コイルとの関係に「相互誘導」の関係
が生じるようにする方法である。このような構成にする
ことで外コイルは主コイルの磁束と等価化しようとして
起電力を発生する。

【０００８】もう一つは（図２）の基本構成図に示すよ
うに同一鉄心の異極側から分離した逆向磁束磁路と接続
し同様にこの磁路に外コイルを巻く方法がある。いずれ
の方法を採用するかは発電機の設計によって磁気ロスの
少ない方やその他の条件を検討した上で選択すればよ
い。以上の方法をとることにより電機子反作用によって
起きる界磁に対して逆向きの回転力は大幅に低減でき
る。

【０００９】また、集中巻電機子を持つインナーロータ
ー型及びアウターローター型の場合にも同様に、隣接す
る鉄心より分離した磁路を接続しこれに外コイルを巻く
方法と、同一鉄心内の異極側より分離した磁路と接続し
外コイルを巻く２通りの方法が可能である。

【００１０】分布巻電機子では両コイル辺が離れている
ため片方のコイル辺を一つのコイルとみなして対策をた
てる。この場合主磁束の通る鉄心との間に磁気的空隙を
介して逆向磁束磁路をコイル辺のまわりに設け外コイル
を巻く。

【００１１】また鉄心から分割して取り出した磁路には
直接界磁の影響を与えないようにする必要がある。この
ためにはすべての磁気を主鉄心へ通すよう磁気案内を兼
ねたゴキングトルク防止板を装着する。これは歯頭片の
長さが充分であれば必要でない。

【００１２】このゴギングトルク防止板は、電機子鉄心
に対しての磁界の変化がきわめてスムーズになりゴキン
グを大幅に改善できるため単独で発電機に装着してもよ
い。これは吸引式リニアモーターの様に界磁が吸引した
まま移動し、同時に吸引したまま磁極を入れ替える事が
できるためである。

【００１３】上記の様に各電機子鉄心内から分離した磁
束によって外コイルで発生した起電力は、電圧を合わせ
たうえで元の主コイルで発生した起電力と統合する。

【００１４】

【実施例】図１において示される基本構成図では、主コ
イルＡ（３）内に主磁束（２）の磁路である鉄心Ａ
（１）と、磁気的空隙（９）すなわち紙やプラスチック
などの非磁性体をはさみ、逆向磁束（４）の磁路である
逆向磁束分離板（５）の二つの磁路を設ける。また同様
に隣接する主コイルＢ（８）内に設けた逆向磁束分離板
（５’）とを磁束接続板（６）で接続しこれに外コイル
ａ（７）を巻き対面する側に外コイルａ′（１１）を巻
く。

【００１５】図２において示される基本構成図では、図
１と同じように分離した逆向磁束分離板（５）を同一コ
イル内の異極側から取出し磁束接続板（６）で接続し、
外コイルａ（７）を巻く。

【００１６】図３で示される実施例は４極、集中巻電機
子、フラットローター型の断面図である。基本構成は図
１と同じであるので省略するが、この鉄心Ａ（１）の両
磁石側にゴキングトルク防止板（１５）を装着し、さら
にその外側に４コの磁石（１３）を持つフラットロータ
ー（１２）を回転軸（１６）に固定する。磁石（１３）
は鉄心Ａ（１）の両端が吸引関係でしかも回転方向に磁
極が入れ替わるように配置する。また、この方式は多段
式にすると相乗効果により磁力は著しく強化される。図
４は、図３の一部分解斜視図である。

【００１７】図５は、図３に装着している磁束接続板
（６）の実施例を示すと、４つの鉄心が通る穴を開け、
主磁束の磁気が直接この磁束接続板（６）に影響を与え
ないよう充分な磁気的空隙（９）を設ける。またこれに
は４コの外コイルを巻くため、製作上二つに分割してい
る。

【００１８】図６は、図３に装着しているゴギングトル
ク防止板（１５）の実施例を示すものである。界磁磁石
の極をスムーズに入れ替えるために空隙（１９）を設け
ており、鉄心Ａ（１）に直接ネジ（１８）で装着する。

【００１９】図７に示される実施例では、集中巻電機子
インナーローター型である。基本構成は図１に示される
構成と全く同じであるが、逆向磁束分離板（５０）と磁
束接続板（６０）は空隙（９）を介して隣接する電機子
鉄心の間にスッポリ入り込んだ形となる。外コイルａ′
（２１）を巻いた磁束接続板は製作上分割しゴギングト
ルク防止板（２５）を装着する際同時に圧着する構造と
する。

【００２０】図８に示される実施例では図６に示す集中
巻電機子、インナーローター型における逆向磁束の同一
コイル接続方式を示すものである。前図との違いは、逆
向磁束分離板（５１）を本体より両側に延長し、磁束接
続板（６１）で接続し、外コイルａ，ａ′（２２，２
３）を巻く方式であり、図９はその縦断面図である。

【００２１】図１０に示される実施例では集中巻電機
子、アウターローター型、隣接コイル接続方式を示すも
のである。基本構成は図６と全く同一であるが、ロータ
ーと電機子が入れ替わった構造となっている。

【００２２】図１１に示される分布巻及び短節巻電機子
における実施例では電機子スロット内にある主コイル辺
（３３）のまわりに逆向磁束分離板（５３）を設け磁束
接続板（６３）で接続し、外コイルａ（２７）を巻く。

【００２３】上記の様に、各実施例に示された方式によ
って発生した起電力は、外コイルを直列に接続する等電
圧を統一したうえで主コイルに発生した起電力と統合す
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上説明したような形態で実施
され以下に記載されるような効果を奏する。

【００２５】従来の方法は主コイルでの起電力を１００
％とするとその起磁力はそのまま界磁に対しての反発力
として作用していた。本発明は主コイルで５０％、外コ
イルで５０％の起電力となり、外コイルで発生した分は
界磁に対して反作用として作用しない。この結果逆向き
の回転力は５０％低減できたことになり、その分入力エ
ネルギーを減少させることができる。

【００２６】磁気案内板でもあるゴキングトルク防止板
を装着することにより、吸引式リニアモーターの様に界
磁が吸引したまま回転し、同時に吸引したまま磁極を入
れ替えることができるためゴギングの少ないスムーズな
回転が得られこのゴキングトルクによる逆向きの回転力
を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】隣接コイル接続方式を示す基本構成図である。

【図２】同一コイル接続方式を示す基本構成図である。

【図３】フラットローター型、隣接コイル接続方式の実
施例を示す断面図である。

【図４】図３の一部分解斜視図である。

【図５】フラットローター型の磁束接続板の実施例を示
す正面図である。

【図６】フラットローター型のゴギングトルク防止板の
実施例を示す正面図である。

【図７】インナーローター型、隣接コイル接続方式の実
施例を示す正面図である。

【図８】インナーローター型、同一コイル接続方式の実
施例を示す正面図である。

【図９】図８の縦断図面である。

【図１０】アウターローター型、隣接コイル接続方式の
実施例を示す正面図である。

【図１１】分布巻及び短節巻電機子の実施例を示す正面
拡大図である。

【符号の説明】

１鉄心Ａ２主磁束３，３０，３１，３２主コイルＡ４逆向磁束５，５０，５１，５２，５３逆向磁束分離板５′ 逆向磁束分離板６，６０，６１，６２，６３磁束接続板７，２０，２２，２４，２７外コイルａ８主コイルＢ９，１９空隙１０鉄心Ｂ１１，２１，２３，２６外コイルａ′ １２フラットローター１３磁石１５，２５，３５，４５，５５ゴキングトルク防止板１６回転軸１７鉄心ネジ穴１８ネジ８０，８１ヨーク３３主コイル辺

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）図１主コイルＡ（３）内に鉄心Ａ
（１）と、非磁性体を挟んだ空隙（９）を介して逆向磁
束分離板（５）の２つの磁路を設ける。（ロ）接続方法を逆向磁束分離板（５）と、隣接する主
コイルＢ（８）内で分離した逆向磁束分離板（５′）と
を磁束接続板（６）で接続する。（ハ）磁束接続板（６）に外コイルａ（７）を巻き対面
する側に外コイルａ′（１１）を巻く。（ニ）主コイルＡ，Ｂ（３，８）で発生した起電力と外
コイルａ，ａ′（７，１１）で発生した起電力を統合す
る。以上の構成によりなる発電機の逆向きの回転力を低減す
る方法。
【請求項２】接続方法を図２主コイルＡ（３）内逆向磁
束分離板（５）の両異極側を磁束接続板（６）で接続す
る構成とする「請求項１」記載の発電機の逆向きの回転
力を低減する方法。
【請求項３】分布巻及び短節巻電機子のスロット内にあ
る主コイル辺（３３）の周囲に非磁性体を挟んだ空隙
（９）を介して逆向磁束分離板（５３）を設け外コイル
ａ（２７）を巻いた磁束接続板（６３）で接続する構成
よりなる発電機の逆向きの回転力を低減する方法。
【請求項４】界磁磁石（１３）の極をスムーズに入れ替
えるための空隙（１９）を設けたゴギングトルク防止板
（１５）を、界磁磁石（１３）に面する鉄心Ａ（１）の
先端にネジ（１８）で装着した発電機の逆向きの回転力
を低減する方法。