JPS6232693B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6232693B2
JPS6232693B2 JP54167313A JP16731379A JPS6232693B2 JP S6232693 B2 JPS6232693 B2 JP S6232693B2 JP 54167313 A JP54167313 A JP 54167313A JP 16731379 A JP16731379 A JP 16731379A JP S6232693 B2 JPS6232693 B2 JP S6232693B2
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JP
Japan
Prior art keywords
armature
winding
core
magnetic flux
field
Prior art date
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Expired
Application number
JP54167313A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5691663A (en
Inventor
Norizo Shimizu
Tsuneo Nishimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP16731379A priority Critical patent/JPS5691663A/ja
Publication of JPS5691663A publication Critical patent/JPS5691663A/ja
Publication of JPS6232693B2 publication Critical patent/JPS6232693B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電機子巻線、界磁巻線ともに集中巻
を採用した単相同期発電機に関する。
従来技術 従来の発電機では、第1図に示すように、その
電機子1の形状からして電機子巻線を集中巻にす
ると電機子鉄心の利用率が悪く電圧波形も劣るの
で、全周面に均等に電機子巻線2を配した分布巻
が採用されている。しかし、このような分布巻を
採用した電機子巻線では異極下のスロツト間を結
ぶ起電力の発生に何ら寄与しない無駄な導線を必
要とし、その巻線の全長が長くなつて抵抗が大き
なものになつてしまい、負荷時における電機子巻
線の発熱が多く、エネルギ損失を生じて発電効率
が悪くなつてしまうという問題がある。
また、このような従来の発電機では、その大き
さが電機子巻線の電流密度および巻回数、その占
積率あるいは巻回時における作業性を考慮したス
ロツト断面積と、磁束密度によるポール断面積と
で決定されてしまい、どうしてもある程度以上の
ものになつてしまうとともに、電機子におけるス
ロツト開口部が狭いために電機子巻線の巻回作業
およびその端末処理が困難になつてその作業性が
悪いものになつてしまつている。
特に携帯用の商用商波数電源として用いられる
エンジン発電機のように接続負荷が特定されない
汎用性の発電機にあつては、負荷に悪影響を及ぼ
さない程度に出力波形がより正弦波状であるこ
と、および負荷の大小によつて出力特性が大きく
変化しないことなどが要求される。
目 的 本発明は、電機子巻線に導線の利用率の良いか
つ製造に有利な集中巻を採用するとともに、その
電機子鉄心および界磁鉄心を特殊な形状にするこ
とにより電機子鉄心の利用率を上げ、かつ出力波
形を正弦波に近似させるようにするとともに、負
荷時に発生する磁束の飽和を解消し、界磁電流を
極力抑制して界磁巻線の発熱を少なくし、それに
より発電効率をより向上させることができるよう
にした単相同期発電機を提供するものである。
構 成 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例に
ついて詳述する。
第2図は本発明の適用対象となる単相同期発電
機(横軸形のもの)の基本的な構造を示すもの
で、一辺に電機子巻線3が集中巻で巻装され、か
つ4つの爪部a,b,c,dをそれぞれ円周方向
に突出させることによつて電機子巻線3の隣接箇
所に界磁鉄心5の収納室が形成された電機子鉄心
4と(各対向する爪部a,b間およびc,d間に
はそれぞれ所定のギヤツプGが形成されてい
る)、界磁巻線6が集中巻で巻装され、2極構造
による磁極の各端部e,f,g,hをそれぞれ円
周方向に突出させた前記界磁鉄心5とからなり、
界磁鉄心5の回転に応じてその磁極と前記各爪部
a〜dの相互作用により界磁巻線6の起磁力に対
する磁気抵抗を適宜変化させて電機子鉄心4にお
ける磁束の分布状態をそのほぼ全周にわたつて変
化させながら電機子巻線3に正弦波近似した交流
電圧が誘起されるように構成されている。また、
特に電機子鉄心4の爪部a,b、にあつては、そ
れら各先端にいくほど磁気抵抗が大きくなるよう
に、また軽量化を有効に図る目的をもつて、それ
ぞれ断面積が先端に向かつて漸次減少するように
形成されている。
このように構成された本発明の適用対象となる
基本構造による単相同期発電機の動作について、
第2図ないし第4図とともに以下説明をする。
まず、第2図に示すように、界磁鉄心5の磁極
中心Oが垂直位置にある場合、磁束φは電機子鉄
心4の磁気抵抗の小さな部分を通つてそのほとん
ど全てが電機子巻線3が巻装された鉄心部分Aに
集中する。したがつて界磁鉄心5の磁極中心Oが
その位置を通過するときの磁束の変化率はきわめ
て小さくなり、このとき電機子巻線3に誘起され
る電圧は零となる。次いで、界磁鉄心5が図中矢
印R方向に回転し、第3図に示すように、界磁鉄
心5の一端e(必ずしもコイル面から突出してい
なくともよい)が電機子鉄心4の爪部bの先端に
ギヤツプを介して対向するようになると、磁束φ
の一部が図示のようにギヤツプを介して電機子鉄
心4の爪部bにも通るようになり、それによつて
電機子鉄心4におけるA部分の通過磁束数が減少
する。このとき電機子鉄心4の爪部a,bは先端
側へ向かつて断面積が漸次減少するように形成さ
れていることから、磁束の減少勾配はなだらかと
なる。さらに、界磁鉄心5の回転が進んで第4図
に示すような位置、すなわちその磁極中心Oが水
平になるような位置にくると、磁束φのほとんど
全てが電機子鉄心4の爪部a,cおよびb,d間
をそれぞれ通過するようになる。このとき電機子
鉄心4のA部分を通過する磁束はなく、界磁鉄心
5の磁極中心Oが水平位置を通過する際に電機子
鉄心4のA部分を通過する磁束の向きが反転する
ことから磁束の変化率が最大となつて電機子巻線
3に誘起される電圧が最大になる。したがつて、
以上の界磁鉄心5の1/4回転によつて、電機子巻
線3には零からそれが次第に増加して最大値に至
るまでの1/4サイクルの交流電圧が誘起されるこ
とになる。以下、同様に、次の界磁鉄心5の1/4
回転によつて最大値から零に至るまでの交流電圧
が、また次の1/4回転によつて零から逆極性の最
大値に至るまでの交流電圧が、さらに次の1/4回
転によつて逆極性の最大値から零に至るまでの交
流電圧が電機子巻線3に順次誘起されることにな
る。
このように、本発明の適用対象となる基本構造
による単相同期発電機では、電機子巻線3として
集中巻によるものを採用してもその電機子鉄心4
の利用率が高く、出力波形が正弦波に近似した良
好なものになる。また、負荷時における電機子巻
線3の発熱を抑制してエネルギ損失を軽減させて
発電効率を向上させるとともに、小形軽量化を図
りかつ製造時の作業性を向上させることができる
ようになる。
以上のような単相同期発電機において、本発明
では、特に負荷時における電機子反作用による影
響を考慮し、前述のように電機子鉄心4を特殊形
状にすることによつて発生する磁束飽和の問題を
解消するようにしている。
すなわち、電機子鉄心4の爪部aにあつては、
第2図の状態時に最大磁束が電機子巻線3が巻回
されている電機子鉄心4のA部分を通過し、その
後界磁鉄心5の回転に応じてその磁束数が徐々に
減少していくように、その先端にいくほど磁気抵
抗を大きくすべく断面積を徐々に変化させるよう
に形成されており、その際磁束が飽和しないよう
に、A部分の最大磁束時に界磁鉄心5の左半分の
磁束が通るのに必要最小限の断面積をもつて決定
されている。
しかし、このようにして電機子鉄心4の爪部a
の断面積を決定すると、負荷時に電機子巻線3に
電流が流れたときにその負荷電流による磁界が発
生し、それによつて生ずる電機子反作用により電
機子巻線3中の磁束φが最大になる点が無負荷時
(第2図)に比べてやや遅れることから、(第6図
参照)いま第7図a,bに示すように、電機子巻
線3に抵抗負荷RLが接続されて出力電圧と電機
子巻線3に流れる負荷電流が同相となる条件にお
いて、その負荷電流によつて発生する磁束φA
より界磁磁束が影響されてその磁束分布を変化さ
せる偏磁作用(交差磁化作用)をきたしてしま
う。すなわち、発電機における機械的零点と電気
的零点とが必ずしも一致しないので、第8図に示
すように、電機子巻線3を通過する負荷時の電機
子反作用によつて形成される合成磁束φLが最大
となる点が無負荷時の通過磁束φoが最大となる
点よりも電気角αだけ遅れ、負荷時の出力電圧V
Lの最大点が無負荷磁の出力電圧Voの最大点より
も位相α分だけ遅れる。なお、第7図aは第8図
におけるイ点での状態を示し、第7図bは第8図
におけるハ点での状態を示している。イ、ハ点で
は、それぞれφAはφLの向きの量を増加させる。
第8図中、矢印は界磁鉄心5の回転方向を示して
いる。
したがつて、界磁鉄心5の磁極中心O上の電機
子鉄心4部分を通過する磁束量が無負荷時のそれ
よりも多くなり、その部分の磁束密度が高くなつ
てしまう。その際、電機子鉄心4に用いられてい
る鉄板(電気鉄板)としては、普通第5図に示す
ような磁束飽和特性をもつており、磁束密度Bが
ある値以上になると起磁力ATが急激に上昇す
る。すなわち、起磁力ATを多く必要とするとい
うことは、それだれ余計に界磁電流が要求されて
界磁巻線6が発熱し、発電機効率が悪くなつてし
まう結果になる。
そのため本発明による単相同期発電機では、第
6図に示すように、負荷時に電機子巻線3中の磁
束φが最大になる点が遅れた場合(最大磁束磁の
位相の遅れ角α)でも電機子鉄心4の爪部aの部
分で磁束が飽和しないように、予めその磁極断面
X2を第2図に示す電機子鉄心4の磁極断面X1
よりも大きくすることにより、界磁電流を少なく
して界磁巻線6の発熱を抑制し、発電効率の向上
を図るようにしている。
効 果 以上、本発明による単相同期発電機にあつて
は、一辺に電機子巻線が集中巻で巻装され、かつ
先端に向かつて断面積が漸次減少する4つの爪部
を、各対向する爪部間にギヤツプが形成されるよ
うにそれぞれ円周方向に突出させることによつて
界磁鉄心の収納室が形成された電機子鉄心と、界
磁巻線が集中巻で巻装され、2極構造による磁極
の各端部がそれぞれ円周方向に突出された前記界
磁鉄心とからなり、電機子鉄心の磁極にあつて、
負荷時に電機子巻線を通過する磁束が最大になる
点が無負荷時に比べて遅れることによつて磁束密
度が高くなる一方側の磁極断面積を対向する他方
側の磁極断面積よりも大きくするようにしたもの
で、正弦波状の良好な特性をもつた出力電圧を得
ることができ、特に界磁巻線の発熱を抑制して発
電効率を向上させることができるという優れた利
点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の分布巻による電機子巻線構造を
もつた発電機の簡略構成図、第2図は本発明の適
用対象となる単相同期発電機の基本的な構造を示
す簡略構成図、第3図および第4図は同発電機の
動作状態をそれぞれ示す図、第5図は一般的な電
機子鉄心の磁束飽和特性を示す図、第6図は本発
明を適用した単相同期発電機の一実施例を示す簡
略構成図、第7図a,bは電機子巻線に流れる負
荷電流により発生する磁束の状態をそれぞれ示す
図、第8図は無負荷および負荷時における電機子
巻線を通過する磁束および出力電圧の特性を示す
波形図である。 3……電機子巻線、4……電機子鉄心、5……
界磁鉄心、6……界磁巻線、a〜d……爪部、X
1,X2……ポール断面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一辺に電機子巻線が集中巻で巻装され、かつ
    先端に向かつて断面積が漸次減少する4つの爪部
    を、各対向する爪部間にギヤツプが形成されるよ
    うにそれぞれ円周方向に突出させることによつて
    界磁鉄心の収納室が形成された電機子鉄心と、界
    磁巻線が集中巻で巻装され、2極構造による磁極
    の各端部がそれぞれ円周方向に突出された前記界
    磁鉄心とからなり、電機子鉄心の磁極にあつて、
    負荷時に電機子巻線を通過する磁束が最大になる
    点が無負荷時に比べて遅れることによつて磁束密
    度が高くなる一方側の磁極断面積を対向する他方
    側の磁極断面積よりも大きくするようにした単相
    同期発電機。
JP16731379A 1979-12-22 1979-12-22 Generator Granted JPS5691663A (en)

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JPS5969679U (ja) * 1982-11-02 1984-05-11 本田技研工業株式会社 自励式発電機
JPS5982149A (ja) * 1982-11-02 1984-05-12 Nippon Steel Corp 超急冷金属製造用冷却ロ−ル
JPS6132774U (ja) * 1984-07-26 1986-02-27 澤藤電機株式会社 発電機

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