JP5334167B2 - 磁石式発電機 - Google Patents
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Description
例えば、界磁に永久磁石を使用した磁石式発電機(三相同期発電機)の場合、スロット数や巻線数ターンの設計値、磁石寸法等により出力電圧電流が決められるが、従来、設定された所望の電圧仕様に基づいたスロット数や巻線数ターンを有する電機子コアが製造されることが行われていた。
すなわち、磁石式発電機においては、必要とする出力電圧特性により、それぞれ対応した電機子コア仕様と同じく界磁マグネット仕様を用意しなければならなかった。これは、電機子巻線と界磁側マグネットの仕様が一種類で可変することができないからである。そのため、磁石式発電機における種々の出力電圧仕様に対して、磁石発電機の巻線及びマグネット配置の仕様が多種となり、多種の在庫及び金型・製造設備治具等を用意しなければならず、量産効果を出しにくいという現象が生じていた。
したがって、固定子電機子巻線を共通にしたまま、外部接続電線を取り替えることで、複数通りの出力電圧仕様を得ることができるので、電機子巻線を備えたステータ構造体を量産し易くなり、結果として発電機の製造コストの削減を図ることができる。
懇願する次第であります。
本発明は、発電機や電動機の巻線構造に関するものであるが、以下、磁石式発電機の電機子巻線構造に適用した例について、図1乃至図12を参照しながら説明する。
ステータコア10は、環状の基部と、この基部から放射状に突出形成された30個の突極とから構成される。ステータコア10は珪素鋼の薄板からコアプレートを打ち抜き成型し、これを複数重ねることで構成されている。
図1は、カプラ20をステータコア10に取り付け、このステータコア10の突極に合成樹脂等の絶縁材料からなるボビンを介してステータ巻線5を巻回し、更に、各突極を巻回したステータ巻線5の端部(引き出し口)をカプラ20の所定位置に装着された導電性の各接続端子25に接続することでターミナルT1〜T30が構成された状態のステータ構造体1を示している。
接続端子25は、各ターミナルT1〜T30に装着可能な形状の導電性の金属片(専用端子)で構成され、ステータ巻線5の端部を接続固定してステータ巻線5に対するタップとしての接続端子若しくは中間接続端子が形成できるようになっている。
なお、主巻線の三相出力は、インバータ回路(図示せず)で所定周波数の交流に変換される等、目的に合わせた変換処理を経て電極負荷に提供される。
突極U1を巻回する巻線51aの両端に接続端子となるターミナルT1,T2を形成する。突極U2を巻始めとし突極U5で巻き終わりとするように巻回する巻線52aの両端に接続端子となるにターミナルT7(突極U2側),T13(突極U5側)を形成し、突極U2の反ターミナルT7形成側に中間接続端子としてのターミナルT8を形成する。
突極V1を巻回する巻線51bの両端に接続端子となるターミナルT3,T4を形成する。突極V2を巻始めとし突極V5で巻き終わりとするように巻回する巻線52bの両端に接続端子となるにターミナルT9(突極V2側),T14(突極V5側)を形成し、突極V2の反ターミナルT9形成側に中間接続端子としてのターミナルT10を形成する。
突極W1を巻回する巻線51cの両端に接続端子となるターミナルT5,T6を形成する。突極W2を巻始めとし突極W5で巻き終わりとするように巻回する巻線52cの両端に接続端子となるにターミナルT11(突極W2側),T15(突極W5側)を形成し、突極W2の反ターミナルT11形成側に中間接続端子としてのターミナルT12を形成する。
突極V6を巻回する巻線51eの両端に接続端子となるターミナルT18,T19を形成する。突極V7を巻始めとし突極V10で巻き終わりとするように巻回する巻線52eの両端に接続端子となるにターミナルT24(突極V7側),T29(突極V10側)を形成し、突極V7の反ターミナルT24形成側に中間接続端子としてのターミナルT25を形成する。
突極W6を巻回する巻線51fの両端に接続端子となるターミナルT20,T21を形成する。突極W7を巻始めとし突極W10で巻き終わりとするように巻回する巻線52fの両端に接続端子となるにターミナルT26(突極W7側),T30(突極W10側)を形成し、突極W7の反ターミナルT26形成側に中間接続端子としてのターミナルT27を形成する。
上述したように、U相巻線5a,V相巻線5b,W相巻線5c,U相巻線5d,V相巻線5e,W相巻線5fに接続端子及び中間接続端子(ターミナルT1〜T30)を設けることにより、図1のステータ構造体1の等価回路図は図5のようになる。
図6におけるターミナルT1〜T30に対して、T13,T14,T15,T28,T29,T30を外部接続電線30Aで接続し、これらを中性点端子(N−2)に接続する一方、T1とT7、T2とT8,T16とT22、T17とT23を外部接続電線30Aによりそれぞれ接続し、T1,T7,T16,T22をU相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(R−1)に、T2,T8を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(R−2)に接続する。
そして、T3とT9、T4とT10,T18とT24、T19とT25を外部接続電線30Aによりそれぞれ接続し、T3,T9,T18,T24をV相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(W−1)に、T4,T10を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(W−2)に接続する。
また、T5とT11、T6とT12,T20とT26、T21とT27を外部接続電線30Aによりそれぞれ接続し、T5,T11,T20,T26をW相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(L−1)に、T6,T12を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(L−2)に接続する。
図8におけるターミナルT1〜T30に対して、T13,T14,T15,T28,T29,T30を外部接続電線30Bで接続し、これらを中性点端子(N−2)に接続する一方、T2とT7、T17とT22を外部接続電線30Bによりそれぞれ接続し、T1とT16をU相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(R−1)に、T8を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(R−2)に接続する。
そして、T4とT9、T19とT24を外部接続電線30Bによりそれぞれ接続し、T3,T18をV相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(W−1)に、T10を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(W−2)に接続する。
また、T6とT11、T21とT26を外部接続電線30Bによりそれぞれ接続し、T5,T20をW相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(L−1)に、T12を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(L−2)に接続する。
第2の接続例によれば、第1の接続例に比較して各相におけるU1,U2、U6,U7、V1,V2、V6,V7、W1,W2、W6,W7部分が並列から直列に置き換わっているので、出力電圧をその分だけ大きくすることができる。
図10におけるターミナルT1〜T30に対して、T28,T29,T30を外部接続電線30Cで接続し、これらを中性点端子(N−2)に接続する一方、T2とT7、T13とT16、T17とT22を外部接続電線30Cによりそれぞれ接続し、T1をU相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(R−1)に、T23を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(R−2)に接続する。
そして、T4とT9、T14とT18,T19とT24を外部接続電線30Cによりそれぞれ接続し、T3をV相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(W−1)に、T25を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(W−2)に接続する。
また、T6とT11、T15とT20,T21とT26を外部接続電線30Cによりそれぞれ接続し、T5をW相における電機子巻線全ターンからの出力電圧を得るための端子(L−1)に、T27を前記出力電圧の分圧を得るための中間タップとしての端子(L−2)に接続する。
第3の接続例によれば、各相において10個のコイルが直列に接続されるので、第2の接続例に比較して略倍程度の出力電圧を得ることができる。
したがって、外部接続電線30A,30B,30Cに対応する配線回路を有するハーネス30を接続(配線回路が異なるハーネス30を選択)するだけで、ステータ構造体1における電機子巻線構造が同一であっても異なる電機子巻線回路を得ることができる。
したがって、固定子電機子巻線部分の構造を共通にしたまま、外部接続電線による接続で出力電圧仕様を複数通りに容易に切り換えることができるため、出力特性に応じた電機子巻線の製造が不要となる。その結果、ステータ構造体1における電機子巻線の製造工程において、他の電圧仕様に切り換えるための段取り替えが発生しないため、段取り替え工程が削減され、多品種管理のコストも削減できる効果がある。
また、タップを設けることができる接続端子(専用端子)やカプラ構造であれば、その部分を除く電機子巻線を巻く部分を他の仕様にも使用できるので、他仕様が必要となった場合に接続端子とカプラの金型のみで他仕様の製造ができるので、最小の金型投資で済ませることが可能となる。
この構造に対して、コイル毎(電機子巻線のスロット毎)にその両端に接続端子を設けるようにしてもよい。この場合、コイル1個毎に外部接続電線により接続することが可能となるので、回路構成について多彩なバリエーションを得ることができ、それに応じて種々の出力特性が得られる。
Claims (2)
- 電機子巻線と磁石を備えた磁石式発電機において、
前記電機子巻線は、三相電機子巻線を複数回路有して構成し、
前記三相電機子巻線の各相巻線のコイル群を2つ以上に分割し夫々のコイル群に接続端子を設けるとともに、各相巻線における一つ又は複数のコイル群に中間接続端子を設け、
前記各相巻線同士について前記接続端子及び中間接続端子の接続箇所を選択することで、前記各相巻線の複数コイルが並列接続された巻線群に対して複数コイルが直列接続された巻線群が接続されて各相回路が構成される外部接続電線と、前記各相巻線の各相コイルが直列に接続して各相コイル群を形成し該各相コイル群が並列に接続されて各相回路が構成される外部接続電線と、前記各相巻線の全てのコイルが直列に接続されて各相回路が構成される外部接続電線と、を含む複数種類の外部接続電線を備えるとともに、
前記各外部接続電線は、前記接続端子及び中間接続端子の全ての端子にそれぞれ接続可能な端子を有するコネクタを備え、
前記外部接続電線を取り替えて前記コネクタの各端子を前記接続端子及び中間接続端子の全部又は一部に接続することで発電機の出力電圧特性を変化させる
ことを特徴とする磁石式発電機。 - 前記接続端子及び中間接続端子は、磁石式発電機の固定子側の電機子巻線に装着されたカプラに設けた専用端子でタップを構成する請求項1に記載の磁石式発電機。
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