JPS6377359A - 発電機用地絡検出装置 - 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」 本発明は発電機用地絡検出装置に係り、特にブラシレス
発電機における非接触形の回転子コイル地絡検出装置に
関するものである。

「従来の技術」 従来、ブラシレス発電機における回転子コイル地絡検出
装置は、第６図に示すように、地絡検出のための電源の
供給する電源トランス（１）の２次コイル（２）を回転
子鉄心に巻回し、この２次コイル（２）に回転トランス
からなる地絡検出装置（３）の１次コイル（４）と限流
抵抗（５）を直列に結合し、この直列回路の一端を回転
軸やスパイダに接地し。

他端を主発電機界磁コイル（６）に結合していた。

なお、（７）は励磁コイル、（８）は電機子コイル、（
９）は回転整流器、（１０）は固定子コイル、（１１）
　（１２）　（１３）は出力端子である。

このような構成において１点線のように、主発電機の界
磁コイル（６）に地絡が生じると、電源供給用２次コイ
ル（２）、地絡検出用１次コイル（４）、限流抵抗（５
）を経て、接地へと１００ｍＡ程度の電流が流れ、この
電流が地絡検出装置（３）にて検出され、この検出信号
でリレー等を駆動し回路を遮断していた。

「発明が解決しようとする問題点」 しかるに、従来は、地絡検出装置が回転トランスによっ
て構成されていたため、装置が大型になり、中容量以上
の機器向きとされ、小容量では構造上この種の装置の取
付けが困難で、したがって、地絡検出するのに小さなブ
ラシを取付ける必要があり、折角のブラシレス励磁装置
を使用しながら完全なブラシレスになり得なかった。

ｒ問題点を解決するための手段」 本発明は上述のような問題点を解決するためになされた
もので、交流励磁機の固定子鉄心に界磁コイルを設け、
前記交流励磁機の回転子鉄心に電機子コイルを設け、こ
の電機子コイルを回転整流器を介して主発電機の界磁コ
イルに結合し、この主発電機の界磁コイルに磁気結合し
た固定子巻線より交流電源を得るようにした交流発電機
において、前記回転子鉄心に、２π／ｎ（ｎは正の整流
、以下同じ）の間隔でπ／ｎの範囲内のスロットに単相
発電機となるｎ個の地絡検出用電源コイルを配置し、こ
の電源コイルの一端を整流器を介して主発電機の界磁コ
イルに結合し、他端を回転子鉄心に接地し、前記回転子
鉄心に、π／ｎの間隔でＮＳ極にまたがって２ｎ個の地
絡検出コイルを配置し、この地絡検出コイルを互いに逆
相にして合成部に結合してなるものである。

「作用」 励磁機の磁極を例えば１２１４とし、２個の地絡検出用
電源コイルを中心角７Ｃ（１８０度）の間隔でπ／２（
９０度）の範囲内に配置し、４個の地絡検出コイルを中
心角π／２（９０度）の間隔で配置し、かっπ（１８０
度）で相対する毎に直列結合して２組を形成する。

つまり、地絡検出コイルは相対するコイル同士を直列結
合した２組からなり、かつ互いに逆相にする。すると、
地絡発生前は電機子コイルの磁束により電圧が誘起され
ても両者の合成電流は略零となる。ここで地絡が発生す
ると、地絡検出用電源コイル、回転整流器、主発電機の
界磁コイル、回転軸またはスパイダ、限流抵抗、さらに
電源コイルへ戻る閉回路を構成する。そのため発電機の
運転中は電源コイルに１回転で２回の電圧が誘起され、
前記閉回路に数１０ｍＡから数１００ｍＡの電流が流れ
る。そして、この電圧が比較検出部で設定値と比較され
、その出力でトランジスタをオンにし。

リレーを作動し１回路を遮断する。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。なお
、第６図と同一部分は同一符号とする。

第１図において、（７）は交流励磁機の界磁コイル、（
８）は同上３相の電機子コイルである。この電機子コイ
ル（８）は３相余波の回転整流器（９）を介して主発電
機の界磁コイル（６）に結合されている。

また、　（１０）は主発電機の固定子コイル、（１１）
　（１２）（１３）は出力端子である。

前記電機子コイル（８）の巻回された回転子鉄心（１４
）は、第２図に示すように回転軸（１６）の外周のスパ
イダ（１７）に固定的に設けられ、外周には例えば２４
個のスロット（２６）・・・が等間隔で設けられている
。このスロット（２６）・・・内には前記電機子コイル
（８）が単層巻で挿入されるとともに、１８０度の間隔
で、かつ中心角が９０度以内のスロット（２６）には地
絡検出用電源コイル（１５）の２個のコイル（１５ａ）
　（１５ｂ）が単層巻でそれぞれ配置され、全体として
２層巻の構成となっている。この地絡検出用電源コイル
（１５）の一端は第１図に示すように限流抵抗（５）を
介して回転軸（１６）またはスパイダ（１７）に接地さ
れ、他端は回転整流器（１８）を介して前記主発電機の
界磁コイル（６）に結合されている。

前記交流励磁機の固定子鉄心（１９）は、等間隔の１２
個の界磁極鉄心（１９）・・・からなり、これらの界磁
極鉄心（１９）・・・には市記界磁コイル（７）が巻回
されているとともに、この界磁極鉄心（１９）・・・の
ＮＳ極にまたがって、かつ９０度の間隔で前記地絡検出
コイル（２０）の４つのコイル（Ａｌ）　（Ｂｌ）（Ａ
２）　（Ｂ２）が配置されている。この地絡検出コイル
（２０）は９０度の間隔で配置された４個のコイル（Ａ
ｔ）　（Ｂｌ）　（Ａ２）　（８２）のうち、第１と第
３コイル（Ａｌ）　（Ａ２）を直列結合したコイルＡと
、第２と第４コイル（Ｂｌ）　（Ｂ２）を直列結合した
コイルＢとからなり、これらのコイルＡ、Ｂは電気的に
逆相で結合されている。そしてこれらのコイルＡ％Ｂは
一端が合成部（２１）に結合され、さらに、この合成部
（２１）は増幅部（２２）を経て比較検出部（２３）に
結合され、この比較検出部（２３）は駆動用トランジス
タ（２４）を介して回路遮断用リレー（２５）に結合さ
れている。

以上のような構成における作用を説明する。

地絡発生前の正常な回転時において、電機子コイル（８
）に電流が流れると、地絡検出コイル（２０）の両コイ
ル（Ａ）　（Ｂ）に、それぞれ第３図（ａ）に示すよう
な電圧が発生する。この両コイル（Ａ）　（Ｂ）は互い
に逆極性となっているため、合成部（２１）の出力は、
（ｂ）に示すように略零となり、増幅部（２２）で増幅
しても比較検出部（２３）では設定値まで達せずリレー
（２５）は駆動しない。

ここで、第１図の点線のように地絡が発生すると、地絡
検出用電源コイル（１５）、整流器（１８）、主発電機
の界磁コイル（６）、スパイダ（１７）または回転軸（
１６）、限流抵抗（５）を経て前記電源コイル（１５）
へ戻るという閉回路が形成され、この閉回路内に数１０
ｍＡから数１００＋ａＡの電流が流れる。すると、地絡
検出コイル（２０）には、電機子コイル（８）の磁束に
よる誘起電圧と電源コイル（１５）の磁束による誘起電
圧が発生する。地絡検出コイル（Ａ）と（Ｂ）では電機
子コイル（８）の磁束による電圧は互いに打消されるが
、電源コイル（１５）の磁束による電圧は打消されるこ
となく、合成部（２１）には１回転中に。

地絡検出コイル（Ａ）と（Ｂ）に第３図（ｃ）のように
１回ずつ電圧を誘起する。この電圧は増幅部（２２）で
増幅され、比較検出部（２３）で設定値と比較され、ト
ランジスタ（２４）をオンし、リレー（２５）を作動し
回路を遮断する。

第１図および第２図の実施例ではスロット（２６）内に
電機子コイル（８）を単層巻とし、さらに同一スロット
（２６）内に電源コイル（１５）を単層で挿入して２層
に組込んだ、そのため、外観上は２層巻交流励磁機と同
一構成となり大きさもほとんど変りがない。しかし、単
層巻よりやや大きくなるがそれぞれを２層巻コイルにし
て同一スロット内にコイルを４層に組込むこともできる
。

第１図および第２図の実施例では、地絡検出コイル（２
０）を４個に分割して９０度間隔で組込み、かつ電源コ
イル（１５）を２個に分割して１８０度間隔で組込んだ
。このような構成とすることにより機器製作と組立の影
響をなくすことができる。しかし、これに限られるもの
ではない。例えば、第４図に示すように、電源コイル（
１５）は、１個だけとして電機子鉄心（１４）のスロッ
ト（２６）に１８０度の範囲内で組込み、地絡検出コイ
ル（２０）はＡ、８２つに２個だけとして１８０度間隔
でＮＳ極にまたがって取付ける。このようにすれば、地
絡発生時は、１回転中に１回だけ電源コイル（１５）の
磁束による電圧が誘起される。

さらに第５図に示すように、電源コイル（１５）は（１
５ａ）　（１５ｂ）　（１５ｅ）の３個に分割して１２
０度間隔で。

６０度の範囲内のスロット（２６）に組込み、地絡検出
コイル（２０）は（Ａｌ）　（Ｂｌ）　（Ｃ１）　（Ａ
２）　（８２）　（Ｃ２）の６個に分割して６０度間隔
でＮＳ極にまたがって組込む。

このようにすれば、地絡発生時は、１回転中に電源コイ
ル（１５）の磁束により３回の電圧が誘起される。

「発明の効果」 （１）地絡信号は、回転子鉄心に組込んだ地絡検出用電
源コイルの磁束の変化を、固定子鉄心に組込んだ地絡検
出コイルで検出するようにしたので。

従来のような回転トランスに比し構造が簡単でかつ小形
化できる。

（２）地絡検出用電源コイルは電機子コイルとともに単
層巻の２層配列とすることにより、特別な電源用トラン
スを必要とせず小形化できる。

（３）地絡検出コイルにより検出するようにしたので、
電気的な雑音その他の外乱の影響を受けず信頼性が極め
て高い。

（４）地絡電流は軸受メタルを通らないので、信頼性の
高い検出装置が得られ、大容量はもちろん中容量、小容
量の発電機にも実用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による発電機用地絡検出装置の一実施例
を示す電気回路図、第２図は回転子と固定子の正面図、
第３図は地絡検出コイルの出力波形図、第４図および第
５図はそれぞれ本発明の異なる実施例の正面図、第６図
は従来の装置の電気回路図である。 （１）・・・電源トランス、（２）・・・２次コイル、
（３）・・・地絡検出装置、（４）・・・１次コイル、
（５）・・・限流抵抗、（６）・・・界磁コイル、（７
）・・・励磁機の界磁コイル、（８）・・・励磁機の電
機子コイル、（９）・・・回転整流器、（１０）・・・
固定子コイル、　（１１）（１２）（１３）・・・出力
端子、　（１４）・・・回転子（電機子）鉄心、　（１
５）（１５ａ）（１５ｂ）・・・地絡検出用電源コイル
、　（１６）・・・回転軸、　（１７）・・・スパイダ
、（１８）・・・整流器、　（１９）・・・固定子（界
磁極）鉄心、（２０）（Ａ）　（Ｂ）　（ＡＩ）　（Ｂ
ｌ）（Ａ２）　（Ｂ２）　（Ｃ１）　（Ｃ２）・・・地
絡検出コイル、（２１）・・・合成部、（２２）・・・
増幅部、（２３）・・・比較検出部、（２４）・・・ト
ランジスタ、（２５）・・・リレー、　（２６）・・・
スロット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流励磁機の固定子鉄心に界磁コイルを設け、前
   記交流励磁機の回転子鉄心に電機子コイルを設け、この
   電機子コイルを回転整流器を介して主発電機の界磁コイ
   ルに結合し、この主発電機の界磁コイルに磁気結合した
   固定子巻線より交流電源を得るようにした交流発電機に
   おいて、前記回転子鉄心に、２π／ｎ（ｎは正の整数、
   以下同じ）の間隔でπ／ｎの範囲内のスロットに単相発
   電機となるｎ個の地絡検出用電源コイルを配置し、この
   電源コイルの一端を整流器を介して主発電機の界磁コイ
   ルに結合し、他端を回転子鉄心に接地し、前記回転子鉄
   心に、π／ｎの間隔でＮＳ極にまたがって２ｎ個の地絡
   検出コイルを配置し、この地絡検出コイルを互いに逆相
   にして合成部に結合してなることを特徴とする発電機用
   地絡検出装置。
2. （２）回転子鉄心のスロットに、電機子コイルと地絡検
   出用電源コイルとをそれぞれ単層巻で組込んで外観上２
   層巻と同一構成とした特許請求の範囲第１項記載の発電
   機用地絡検出装置。
3. （３）２ｎ個の地絡検出コイルは相対する毎に直列に結
   合してなる特許請求の範囲第１項記載の発電機用地絡検
   出装置。