JPS62217895A - 直流機の整流補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＩＩＩ　ｍ、機の整流補償装置の改良に係り。

特に補極に補助巻線を有する直流機の整流補償装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

機械的に整流を行う整流子を、回転子に備えた直流機に
おいては、整流性能の良否が機械の性能及び寿命を左右
すると言っても過言ではなく、従来から多くの研究や改
善がなされてきている。一般に行なわれているこのｔＨ
性能の良否は、実機の無火花帯？測定することによりそ
の判定がなされている。一方、この種整流は回転数によ
り無火花帯位置が移動する現象があり、この無火花帯移
動量が大きいと常に無火花整流で直流機を運転すること
が不可能になる。

この対策として、従来一般には、たとえば実開昭５１３
−９９４０８号公報に示されているようなものがある。

すなわちその代表例を第５〜８図に示しその概要を説明
すると、４５図は直流機の要部を展開して示す断面（９
であり、継鉄１の内周側ンこは主極２と補極３が設けら
れている。主極２は主極鉄心４と界磁巻！５Ｉ５とＫよ
り形成され、固定子内部で回転する電機子９の電機子巻
線６に主磁束を与える役目をしているつ主極２の間には
補極３があり、この補極３は補極鉄心７と補極巻線８と
により形成され、′１電機子線（回転子側）６内を流れ
る電流が反転する整流現象時に整流起電力を発生させる
ための補極磁束を与える役目をなしている。

また、補極鉄心７の先端側には補助巻線１０が設けられ
て２す、この補助巻線１０は第６図に示すように、無火
花帯位置が回転数（横軸）の増加に従って過整流側（補
極磁束が過剰）に移動するので、補極磁束を減少させる
方向に補助巻線起磁力を調整し、負荷軸を無火花帯中心
の０−Ｐ線上に移動する役目をなす。

第７図は補助巻線の電流量を回転数と電機予電ｆｉＫ応
じて制御するための系統の一実施例であり。

無火花帯移動現象を補償する回路構成のブロック図であ
る。この図において、α機子戒流ＩＬはブラシ１１、整
流子１２を介して補極巻線８に流れる。一方、補助巻線
１０のｔ流Ｉｐは、電流検出器１３と回転数検出器１４
の出力を掛算器１５に入力し、掛４４６１５の出力をゲ
ート信号発生器１６に入力し、このゲート信号発生器１
６の出力により、外部直流電＃１７からの直流電流を、
電流制御回路１８内の半導体素子（ＧＴＯサイリスタ、
パワートランジスタ等）のスイッチング周波数１１通流
率Ｔを制御して供給する構成となっている。

これより、補助巻線１００准流Ｉｐが回転数とｔ機子心
流の大きさに応じて増加すると、補極起磁力が変化し、
負荷軸は第６図に示したように。

無火花帯中心のＯ−Ｐ線上に移動する。この結果、直流
機は無火花整流で運転できることになる。

第８図はその電流制御回路１８を示すものでチョッパ方
式を用いた場合のα光制御回路の主回路構成を示す。図
において、補助巻線１０はＧＴＯサイリスタ（以下、単
にＧ’ｌ’０と略す）１９がオンすると直流シ源１７よ
り電流Ｉｐｓ　　が供給され。

オフするとそのインダクタンスのエネルギーにより４流
ダイオード２０Ｂを通して電流Ｉｐ２　　が流れる。２
０Ａは帰環ダイオード％　２１けスナバ回路である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで問題は、常に補助巻線１０が環流ダイオード２０
Ｂで閉回路を形成し、かつ第５図に示したように補極巻
線と同一磁路に配置されていることにあり、このため２
次のような問題が生ずる。

すなわち、起動−停止が頻繁に１繰り返えされる直流機
は、（磯子電流が過渡的に土性したり、減少したりする
。この場合補極巻線８にも電機子電流が流れているので
、補極磁束も過渡的に変化する。このため、補助巻線１
０け磁束変化に伴う電圧を誘起する。定常及び停止運転
モードの時は。

［ｉ’制御回路１８が動作し、所要の電流Ｉｐ＋が補助
巻線ｌＯに流れる。しかし、起動運転モードの時には、
１！磯子成流が過渡的に上昇するため、電流指令値より
実際に流れている電流量が大きくなるので、ＧＴＯ１９
はオフする（電流比較形の制御方式を採用した場合）Ｑ
そして、補助巻線ｌＯは磁束変化に伴う１′＃を圧を誘
起しているので、この誘起電圧により１環流ダイオー・
ド２０Ｂを通して制御できないＲＲ，ｉ　Ｐ２が流れて
指令値より大きくなる。この結果、直流機は過補償とな
り、第６図に示した負荷軸が無火花帯の下ＩＩＩ　ｆ不
足整流側）から外れ、ブラシ１１から整流火花を発生す
る。

特に電機子α流のｔ流変化率が大きい場合には補助巻線
ｌＯの誘起電圧も非常に大きくなってブラシ１１から大
きな火花を発生し、ブラシの異常摩耗や整流子の荒損を
生じ、また１本チョッパ方式の電流制御回路の主回路構
成では４象限運転に対応できない問題があった。

本発明はこれにかんがみなされたものであり、その目的
とするところは、たとえ１ｆｌＡ子醒流の変化率が大き
くでも火花の発生がなく、かつ４壕限運転に対応できる
この椎脩流補償装＋４を提供するにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

すなわち本発明は補助巻線の外部直流遊源の電圧値を、
補助巻線が電機子電流の急変時に、誘起する誘起電圧値
より大きくするようにしたものである。

〔作用〕

これであると、補助巻線の誘起電圧によって電源部に設
けられているコンデンサへの充電々流が流れなくなり、
電流指令に応じて補助巻線の′ζ流を制御できるように
なる。

〔実／１ｔＩｉ列〕 以下図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。

第１図には本発明の直流機の整流補償装置の全体が線図
で示されている。この図において、電機子１２を流れる
電機子電流Ｌｔ、は従来と同様に流れ、１電流機の運転
状態を示す回転数演出器１４と電流検出器１３の出力が
整流補償装置３０に入力されている。済流補慣装置３０
の電流制御回路１８は制御素子のパワートランジスタＴ
Ｉ　−”Ｔ４（Ｄ＋”Ｄ４は帰環ダイオード）ｔ−Ｈ形
に構成し。

補助巻線１０に正反び逆方向の電流を供給する。

直流電源１７は交流電源２５の電圧を外圧トランス２４
で昇圧し、この電圧を−ｉ流回路２２で直光に変換し、
電源コンデンサ２３で平滑する構成となっている。この
整流補償装置３０け回転数演出器１４の出力を絶対値回
路２９で常に正の電圧に変換して掛算器１５に人力し、
もう一方の人力である電流噴出′ａ、１３の出力と掛算
する。この出力Ｉｐ′″が補助き線１０の電流指令とな
る。電流指令■げはヒステリジス特注をもつ比較器２６
で補助巻線を流検出器２８と比較され、成造制御信号Ｖ
Ａに変換される。ゲート信号発生回路１６は成流制御信
号Ｖムの大きさに応じてパワートランジスタＴ＋　とＴ
４のオン、オフの信号ＶＢと。

Ｔ２とＴ４のオン、オフの信号ｖｃを出力し、この出力
がゲートアンプ２７で噌％Ｇされ、Ｔ１〜Ｔ４が駆動さ
れる。すなわち１本葭流補償装置３０はパワートランジ
スタｌｌｌ１　　とＴ４　もしくはＴ２とＴ３を同時に
オン、オフして、補助巻線ＩＯに正方向及び逆方向の電
流を直流電源１７から供給する。

そして、パワートランジスタＴ＋　　とＴ４もしくはＴ
２とＴ３のオン、オフのタイミングを変えて補助巻線の
６Ｌ流量を！４整しようとするものである。

４２図は４朶限運転される直流機における回転数Ｎ、絶
対値回路２９の出力ＩＮ１．電機子電流Ｉｔ、と＠算器
１５の出力Ｉｐ”　を示す。ここで、期間１．が起動、
ｔ２が正転力行、ｔｓが制動。

ｔ４が正転回生、ｔｓが逆転起動、ｔ６が逆転力行、ｔ
７が逆転制動、ｔｓが逆転回生運転モードの期間である
、これより、補助巻線電流指令Ｉｐ”は゛電機子゛α流
ＩＬの方向に応じて、かつ回転数の絶対［ＩＮ＋　　と
１様子電流ＩＬの大きさに比例し、４象限運転に対応し
たものとなる。

ここで１問題となるのは正及び逆転起動と正及び逆転制
動運転モードの時である。第３図の（イ）はパワートラ
ンジスタＩｌｌ亀　とＴ４のオン時、（ロ）はパワート
ランジスタＩｊｌＩ　　とＴ４がオフ時の動作説明図で
ある。例えば、正転起動運転モードの時、を流指令１ｐ
”が正の電圧となるので、（イ）に示すようにパワート
ランジスタＴ＋　とＴ４がオンジ、電源側よりパワート
ランジスタＴ１　とＴ４を介して補助巻線１０に電ｆｉ
Ｉｐ＋が供給される（補助巻線１０を抵抗Ｒとインダク
タンスＬで示した）。電流Ｉｐ＋が電流指令Ｉｐ’″よ
り流れすぎると、補助巻線を流検出４２８の出力をＩｐ
”　とつき合わせているので、パワートランジスタＴ＋
　とＴ４がオフして（ロ）に示す導通状態となる。ここ
で、補助巻線１０け電機子ｖｌ流Ｉｔ、が急増しぞ補極
磁束も急増すると、補極磁束を減らそうとする方向の電
圧Ｅ（図示した方向）を誘起する。この誘起電圧Ｅが電
源コンデンサの直流電圧Ｖ　ｏ　ｃより小さいと補助巻
線電流ｉｐ１は減少し、１区流指令Ｉｐ’に１６じた電
流が補助巻＠ｌＯに流れる。しかしながら、たとえば王
延磯駆動用の直流心動機は過負荷領域まで運転され、電
機子１Ｍ、流ＩＬの変化率も大きくなる。この時、補助
巻線１０の誘起電圧Ｅが′ル源′シ圧ＶＤＣより大きく
なると、誘起電圧Ｅによって帰環ダイオードＤ２とＤ３
を介して電源コンデンサ２３へ完成々流ＩＰ２が流れ、
この電流ＩＰ２は制御できない、本発明では、過負荷領
域まで運転された時の補助巻線１０の誘起’４圧ＥＫ対
し、ａｔＳコンデンサ２３の直流電圧Ｖｏｃを犬きくし
た。これより、補助巻線１０の誘起′［こ圧Ｅｖｃ工っ
て電源コンデンサ２３への充電々流Ｉｐ２が流れなくな
り。

電流指令Ｉｐ′″に応じて補助巻Ｌ＠ｔｏの電流Ｉｐｌ
を制御できる。他の運転モードの時も、駆動するパワー
トランジスタ及び導通ずる帰環ダイオードが変わるのみ
であり、良好な′ｉ：Ｉｆ流制鐸が行え、４象限運転に
対応できる。

第４図は゛電流指令１ｐ”　と実際の補助巻線電流Ｉｐ
ｋ示したものであり、従来のＥ）Ｖｏｃ　　の時がＩＦ
５．本発明のＥ＜Ｖｏｃの時がＩｐ＋　　となり。

補助巻線１０の電流Ｉｐを４象限運転に対応して電流指
令Ｉｐ”通りに制御できる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように１本発明は補助巻線の外部直流
ｉＪｌ源の電圧値を、補助巻線が屯磯子宅流の急変時に
誘起する誘起電圧値より犬きくするようになしたから、
α機子電流に対応して、すなわち電流指令通りに１１１
助巻線電流を制御できるので、負荷軸が常に無火花帯の
範囲内に納まり、ｌ＠、加減速運転時にブラシから大き
な火花を発生することがなく、したがって、４朱限運転
に対応でき、かつ急加減速時にブラシから発生する火花
を充分防止できるので、ブラシの異常摩耗や整流子の荒
損が発生することのない直流機の整流補償装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す直流機の整流補償装置
の全体構成図、第２図け４象限運転モードの説明図、４
３図は整流補償装置の動作説明図。 第４図は電流指令値と補助巻線電流を示す説明図。 第５図は直流機の要部展開断面図、第６図は無火花帯移
動現署の説明図、第７図は従来の直流機の整流補償装置
の回路ブロック図、第８図は１！流制御回路構成を示す
図である。 ８・・・補極巻線、１０・・・補助巻線、１７・・・電
流電源。 １８・・・電流制御回路、２２・・・整流回路、２３・
・・電源コンデンサ、２４・・・昇圧トランス、２５・
・・交流′１＃。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、環状をなした継鉄の内周側で、主極の間に配置され
   、かつ補極鉄心及び補極巻線を有する補極と、該補極の
   補極鉄心に巻回された補助巻線と、該補助巻線に電流を
   流通せしめる外部直流電源と、該外部直流電源と前記補
   助巻線間に介在され、補助巻線に与えられる電流量を制
   御する電流制御回路とを備え、前記補助巻線に流れる電
   流量を制御して無火花整流を行うようになした直流機の
   整流補償装置において、前記補助巻線の外部直流電源の
   電圧値を、補助巻線が電機子電流の急変時に誘起する誘
   起電圧値より大きくするようにしたことを特徴とする直
   流機の整流補償装置。