JPH0516867Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の技術分野） 本考案は、誘導子発電機、特にエンジン等によ
つて駆動される誘導子発電機を用いて熔接等を行
う際に、電機子巻線に流れる負荷電流によつて起
電圧に影響を受けることが少ない位置に励磁巻線
を設け、該励磁巻線に発生した交流電圧を整流し
界磁巻線に印加することによりいわば他励発電機
に近い特性を与えて熔接等に適した垂下特性に得
ると共に、電機子に生じる電磁力を均等に作用す
るようにした誘導子発電機に関するものである。

（技術の背景と問題点） 従来、エンジンによつて駆動される誘導子発電
機からの交流出力を整流して熔接を行う場合に、
短絡時および熔接時に適切な垂下特性を持つた電
流が流れるように他の直流電源から界磁を行う、
いわゆる他励を行う場合が多い。

しかし、ある種の誘導子発電機では、自励型に
構成されて電機子巻線を巻回したスロツトに重畳
して励磁用の直流電源を得るための励磁巻線を設
け、該励磁巻線によつて生じた交流出力を整流し
て界磁巻線に流すことが行われている。これは、
前記他励の場合に比べて別個の独立した電源を必
要としないからである。

しかし、該自励型の場合、熔接等を行う際に短
絡が生じた際に、電機子巻線に流れる短絡電流の
影響を受け、前記励磁巻線に発生する交流電圧が
低下して界磁磁束が減少し、電機子巻線に流れる
電流がますます減少し、いわゆる熔接に適しない
巻込み特性になつてしまうという問題点があつ
た。

また、エンジンによつて駆動される誘導子発電
機では、その性質上無負荷時には一般にエンジン
の回転数を低下させるアイドリング状態にして燃
料の節約を図つている。このため、アイドリング
状態では誘導子発電機の出力電圧が低くなり熔接
を即時に開始し難く、一旦定格回転速度に上昇さ
せてから熔接等を開始しなければならないという
煩雑さがあつた。

さらに、複数の作業者が同時に熔接作業を行え
るように、発電機固定子に、１つの界磁巻線内に
夫々独立した複数の電機子巻線を配置し、各電機
子巻線の出力を夫々独立した整流器により整流
し、複数の独立した出力を得るようにしている。

１人の人が総出力の1/2を使用する場合、或い
は２人の人が同時に熔接する場合等、従来は、発
電機固定子の内周に沿つて、例えば４個の電機子
巻線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に夫々独立して巻回され
ているものとすると、隣り合つた電機子巻線Ａと
Ｂとを用いて総出力の1/2を取り出し、残りの隣
り合つた電機子巻線ＣとＤとを用いて総出力の1/
２を取り出す結線法が採られていた。このような
従来の結線法では、電機子巻線Ａ，Ｂ側の出力に
対して、電機子巻線Ｃ，Ｄ側の出力が異なると、
すなわちＡ，Ｂの電機子巻線に流れる負荷電流と
Ｃ，Ｄの電機子巻線に流れる負荷電流とが異なる
と、電機子反作用に基づく磁気的アンバランスが
生じ、誘導子に加わる吸引力がアンバランスとな
つて振動の増加や磁気振動音を引き起こす欠点が
あつた。また２極誘導子型発電機の場合は、界磁
の磁気回路が長くなり、磁束の変動による鉄心内
の損失が増加する欠点もあつた。

（考案の目的と構成） 本考案の目的は、前記問題点を解決することに
あり、電機子巻線に流れる負荷電流によつて起電
圧に影響を受けることが少ない位置に励磁巻線を
設けると共に、使用負荷の態様に応じて電機子巻
線に均等に負荷電流を流す切換えスイツチを設け
ることにより、簡単な構成で熔接等を行うために
適した垂下特性を得ると同時に、電機子反作用に
基づく電磁力を均等に作用せしめる誘導子発電機
を提供することを目的としている。そしてそのた
め本考案の誘導子発電機は、回転軸に同軸に固定
されると共に外周面に磁極が形成される誘導子
と、該誘導子の磁極に対面して設けられた円筒状
の電機子鉄心と、該電機子鉄心に巻装された３相
電機子巻線と、上記誘導子の磁極に対面して設け
られ上記電機子鉄心に巻装された励磁巻線と、上
記３相電機子巻線と上記励磁巻線とに夫々界磁を
与える界磁巻線とをそなえ、 上記３相電機子巻線と上記励磁巻線と上記界磁
巻線の各巻線が一組の発電単位となつて４組構成
された誘導子発電機において、 上記各組の励磁巻線は、当該組の上記３相電機
子巻線に流れる電機子電流によつて生じる磁束が
上記誘導子の磁極を介して鎖交することのない、
上記３相電機子巻線が巻装されるスロツトとは異
なるスロツトに巻装されると共に、 上記４組の発電単位のうちの２つの発電単位
が、互いに、上記誘導子をはさんで対称な位置に
巻装されてなり、当該２つの発電単位における上
記３相電機子巻線からの出力を整流した出力端子
が並列に接続されて構成され、かつ当該並列に接
続された群の夫々の出力端子相互間に当該出力端
子相互間を接続・切離し自在に構成する切換スイ
ツチをそなえた ことを特徴としている。以下図面を参照しつつ説
明する。

（考案の実施例） 第１図は本考案に係る誘導子発電機の１実施例
断面図、第２図は本考案に係る誘導子発電機をエ
ンジン・ウエルダに用いた１実施例構成、第３図
は負荷の使用態様に応じて切換えスイツチにより
切換えられる第２図の電機子巻線部と整流回路部
との１実施例構成、第４図は本考案に係る誘導子
発電機を説明する説明図、第５図は従来の誘導子
発電機を説明する説明図を示している。

図中、１は誘導子、２は電機子鉄心、３は界磁
巻線、４，５，６は励磁巻線、７は誘導子発電
機、８はエンジン、９はバツテリ、１０は電流検
出器、１１は遅延回路、１２は電機子巻線部、１
３は整流回路部、１４，１５は出力端子を表して
いる。

本考案の１実施例を説明するに先だつて第５図
を用いて従来の誘導子発電機の巻線及びスロツト
について説明しておく。

第５図Ａには従来の３相誘導子発電機の誘導
子、電機子巻線、励磁巻線および界磁巻線の概要
を示してある。

図中１は誘導子であつて、エンジン等によつて
矢印方向に回転移動するものであり、磁性体であ
る鉄等によつて構成されている。

図中２は電機子鉄心であつて、本例では３相
（Ｕ，ＶおよびＷ相）電機子巻線ｕ，ｖおよびｗ
を巻回するスロツトおよび直流界磁を与える界磁
巻線３を巻回するスロツト等が設けられているも
のである。３相電機子巻線、例えば電機子巻線ｗ
を巻回するスロツトに重畳して自励用の励磁巻線
４が設けてある。

このように構成された誘導子発電機において
は、界磁巻線３を附勢することによつて発生され
た磁束が電機子鉄心２の磁極と誘導子１とを環流
するが、誘導子１がエンジン等によつて矢印方向
に駆動されると、電機子鉄心２の磁極と誘導子１
に設けられた磁極との間の磁気抵抗が変化して、
３相電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに夫々３相交流電
圧の形の位相のずれた電圧が発生される。この
際、電機子巻線ｗと同一スロツトに巻回された励
磁巻線４にも同様に交流電圧が発生され、該電圧
を整流して前記界磁巻線３に供給するいわゆる自
励型の構成となつている。

このため、例えば前記３相電機子巻線ｕ，ｖお
よびｗに発生した３相交流電圧を整流して熔接す
る際に、短絡を生じた場合には電機子巻線ｕ，ｖ
およびｗに短絡電流が流れ、電機子反作用により
磁束が減少し、電機子巻線ｗと同一スロツトに巻
回されている励磁巻線４に発生する交流電圧が低
下して界磁巻線３に供給する電流が減少してしま
い、第５図Ｂ図示特性のように短絡時の電流が減
少してしまうという問題点があつた。

そこで、本考案では、電機子巻線が巻回された
スロツトに励磁巻線を巻回することなく、誘導子
の極ピツチを適当に取ることによつて短絡電流が
電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに流れても電機子反作
用の影響を受けることが少ない位置に新たに独自
のスロツトを設けて自励用の巻線を巻回すること
としている。また、必要に応じて前記独自のスロ
ツトに第１の励磁巻線を巻回すると共に更に別の
スロツトに第２図の励磁巻線を巻回し、該第１、
第２の励磁巻線に生じた電圧を用いて、アイドリ
ング時の出力電圧を上昇させるために使用するこ
とにより、アイドリング状態から即時に熔接等を
開始出来るようにしている。また、電機子反作用
による電磁力のアンバランスを出来得る限りバラ
ンスするように電機子反作用を動作させるように
している。以下本考案について説明する。

第４図Ａにおいて、図中１ないし３は第１図図
示のものと同一あるいは等効のものであるので説
明を省略する。

図中５は自励用の第１の励磁巻線であつて、本
考案に係るものである。該励磁巻線５は電機子巻
線を巻回するスロツトとは別に独自に設けたスロ
ツトに巻回する。従つて、たとえ電機子巻線ｕ，
ｖおよびｗに短絡電流が流れても、励磁巻線５に
生じる出力電圧は殆ど低下することはなく界磁巻
線３に所定の直流電流を供給することが出来る。
このため、本考案の誘導子発電機の垂下特性は第
４図Ｂに示すように短絡電流が流れる際に電圧に
無関係にほぼ定電流特性となり、熔接に適したも
のとなる。

また、エンジン・ウエルダとして本考案の誘導
子発電機を用いかつ無負荷時にエンジンをアイド
リング状態にして燃料の節約を図るものにあつて
は、前記自励用の励磁巻線５あるいは別に設けた
第２の励磁巻線６に生じた電圧を整流してアイド
リング状態の時のみ前記第１の励磁巻線５と第２
の励磁巻線６とで重畳して前記界磁巻線３に電流
を供給して出力電圧を所定電圧、例えば熔接開始
するに適した電圧である約45ボルトに上昇させて
アイドリング状態から即時に熔接可能とするよう
にする。

第１図は本考案の１実施例断面図を示し、自励
用の励磁巻線をおさめる専用のスロツトを設けた
３相４極の誘導子発電機の場合が示されている。

図中１ないし３，５，６は第４図のものに対応
し、u₁ないしu₄、v₁ないしv₄およびw₁ないしw₄
は第４図のｕ，ｖ，ｗに夫々対応している。

電機子巻線u₁，v₁およびw₁は誘導子１をはさ
んで電機子巻線u₃，v₃およびw₃と相対向する位
置に巻回されており、電機子巻線u₂，v₂および
w₂は誘導子１をはさんで電機子巻線u₄，v₄およ
びw₄と相対向する位置に巻回されている。

誘導子１の凸部が右方向に回転するに伴い３相
電機子巻線、例えばu₁，v₁，w₁と鎖交する磁束
および励磁巻線５，６と鎖交する磁束が変化して
夫々交流電圧を発生する。即ち、界磁巻線３に直
流電流を流すことにより電機子鉄心２と誘導子１
との間に界磁巻線３の巻数および電流の積に相当
する起磁力がかかり、該起磁力を例えば励磁巻線
５の巻回された磁極部の磁気抵抗で除算した値が
前記鎖交磁束となる。従つて、例えば励磁巻線５
に発生する電圧は、誘導子１が回転移動した際に
電機子鉄心２と誘導子１との間で磁気抵抗が変化
した前記交流電圧として発生される。該励磁巻線
５に生じた交流の出力電圧は整流されて前記界磁
巻線３に自励の形で供給される。

第１の励磁巻線５は電機子巻線u₁，v₁あるい
w₁から離れた位置に設けられた別のスロツトに
巻回されているため、たとえ電機子巻線u₁，v₁あ
るいw₁に熔接時の短絡電流が流れたとしても電
機子反作用による鎖交磁束が減少する影響を殆ど
受けることがなく所定の出力電圧を発生してい
る。このため、第５図を用いて説明した従来の自
励の場合に生じていた非所望の垂下特性でなく、
熔接等に適したいわば他励の場合と同様な第４図
Ｂ図示垂下特性を有するものが得られる。

また、第２図の励磁巻線６はエンジンにより駆
動される誘導子発電機がアイドリング状態の時に
熔接を即時開始する等のために設けられているも
のである。即ち、エンジンがアイドリング状態で
あるいという信号に基づいて励磁巻線６に発生し
た交流電圧を整流した直流電圧を界磁巻線３に印
加するようにし、界磁巻線３に第１の励磁巻線５
からの直流電流を重畳して供給するようにする。
即ちアイドリング状態時に低下する形となる電機
子巻線u₁，v₁およびw₁からの出力電圧を強制的
に上昇させて熔接が可能な電圧、例えば45ボルト
にしている。このため、従来のようにアイドリン
グ状態から定格速度にエンジンの回転数を上昇さ
せる時間、例えば３秒待つてから熔接の点弧等が
開始されるという不便がない。

このようなことは他の電機子巻線u₂，v₂，w₂
ないし電機子巻線u₄，v₄，w₄についても全く同
様である。

第２図は本考案に係る誘導子発電機をエンジ
ン・ウエルダに用いた１実施例構成が示されてお
り、図中、電機子巻線部１２は第１図図示の電機
子鉄心２に各巻線が巻回されている。該電機子巻
線部１２については後に説明する第３図で詳細に
述べる。

誘導子１がエンジン８によつて駆動されること
により、３相電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに３相交
流電圧が発生する。図示の場合には、電機子鉄心
２等に残留磁気がない場合でも電圧が正しく立ち
上がるようにバツテリ９からダイオードを介して
界磁巻線３に電流が供給されている。始動後は第
１の励磁巻線５に発生した交流電圧を整流した直
流電圧がバツテリ電圧よりも高くなるのでバツテ
リ９から電流が供給されることはない。

３相電機子巻線ｕ，ｖおよびｗに発生した３相
交流電圧は電流回路部１３により３相両波整流さ
れて直流電圧に変換された後、出力端子１４，１
５を介して図示熔接棒および母材に供給される。
該熔接棒に供給される電流は電流変成器（CT）
によつて検出され、電流検出器１０に入力され
る。該電流検出器１０は負荷電流が例えば流れて
いない場合に信号を送出して図示ソレノイドを作
動させてエンジン８をアイドリング状態にすると
共に、遅延回路１１を介して図示ソレノイドを作
動させて接点を閉状態にして第２の励磁巻線６か
ら発生した交流電圧を整流器に供給し、整流した
直流電流を界磁巻線３に重畳して供給する。

このようにすることにより、無負荷時、例えば
熔接を行つていない待機状態にある場合にエンジ
ン８をアイドリング状態にして燃料の節約を図る
と共に、アイドリング状態でも即時熔接可能な直
流電圧例えば45ボルトに発電機出力電圧が保持さ
れているため、エンジン８を一旦定格速度に上昇
させて熔接するに十分な電圧が発生するまで待つ
必要がない。

また、遅延回路１１はアイドリング移行時に誘
導子１がいまだ比較的高速回転している間に励磁
巻線６からの電流が界磁巻線３に重畳して供給さ
れることによる界磁巻線３に流れる過大電流を防
止する役割を果たす。そして、該過大電流が突入
することによる振動や過大に増大する発電機出力
電圧によつて界磁巻線３あるいは電機子巻線等が
絶縁劣化等したり、発電機等が瞬間的に大きな音
を発生したりするのを防止するために設けられて
いる。即ち、電流検出器１０によつて検出された
信号に基づき図示ソレノイドが作動して例えばエ
ンジン８に供給する燃料の量を少なくした場合、
即ちアイドリング状態にすべく動作を開始した場
合に、エンジン８あるいは誘導子１の慣性により
少し時間が経なければ誘導子１は低速にならない
が、前記遅延回路１１は当該誘導子１が低速にな
るに十分な時間、例えば２秒遅延させてから界磁
巻線３に重畳した電流が供給されるようにする。

第３図は負荷の使用態様に応じて切換えスイツ
チにより切換えられる第２図の電機子巻線部と整
流回路部との１実施例構成を示している。同図の
電機子巻線u₁，v₁，w₁は第１図図示の如く誘導
子１をはさんで電機子巻線u₃，v₃，w₃と相対向
する位置に巻回され、電機子巻線u₂，v₂，w₂は
誘導子１をはさんで電機子巻線u₄，v₄，w₄と相
対向する位置に巻回されている。各電機子巻線に
対応して夫々三相全波整流をなす整流回路が設け
られ、その各負極側は互いに結ばれて出力端子１
５或いは１５′に接続されている。一方正極側に
ついては電機子巻線u₁，v₁，w₁と電機子巻線u₃，
v₃，w₃と結線され、出力端子１４に接続されて
いる。電機子巻線u₂，v₂，w₂と電機子巻線u₄，
v₄，w₄との正極側が互いに結ばれ、出力端子１
４′或いは切換えスイツチ１６を介して出力端子
１４と接続されている。

今、当該誘導子発電機７を１人の人が使用する
場合、切換えスイツチ１６をオン状態にして使用
する。このとき電機子巻線u₁，v₁，w₁ないし電
子巻線u₄，v₄，w₄にほぼ均等に負荷電流が流れ
る形となり、電機子反作用によつて惹起される電
磁力はバランスが保たれる。

当該誘導子発電機７を２人の人が使用する場合
は、切換えスイツチ１６をオフ状態にした上で出
力端子１４，１５と１４′，１５′とに負荷を接続
する。このとき電機子巻線u₁，v₁，w₁および電
機子巻線u₃，v₃，w₃との組と、電機子巻線u₂，
v₂，w₂と電機子巻線u₄，v₄，w₄との組とは独立
しているので、上述した垂下特性を他からの影響
を受けることなく得ることができる。しかも電機
子巻線u₁，v₁，w₁と電機子巻線u₃，v₃，w₃およ
び電機子巻線u₂，v₂，w₂と電機子巻線u₄，v₄，
w₄とは誘導子１をはさんで互いに相対して巻回
されているので、たとえ２人の間で負荷電流の相
違があつたとしても電機子反作用による電磁力は
バランスが保たれる。

以上の説明は２出力系の４極について説明した
が、２出力系の場合は４×Ｎ、３出力系の場合は
６×Ｎ（Ｎは１以上の整数）極を界磁巻線とし磁
気的に対称となるように電機子巻線を行つた上
で、負荷の使用態様に応じて切換えスイツチで切
換えるようにしておけば、電機子反作用による電
磁力のアンバランスを修正することができる。

また、上記説明から明らかな様に多極とするこ
とにより磁気回路が短くなり、機械的に誘導子１
がアンバランスで回転しても鉄心内の損失は減少
する。

（考案の効果） 以上説明した如く、本考案によれば、誘導子発
電機の電機子巻線に流れる負荷電流による電機子
反作用の影響が少ない位置に設けたスロツトに励
磁巻線を巻回し、該励磁巻線に発生した交流電圧
を整流して界磁巻線に流して界磁を発生させてい
るため、熔接に適した第４図Ｂ図示等のような特
性を持つた垂下特性を得ることが出来ると共に簡
単な構成により所定の特性を得ることが出来る。

また、切換えスイツチを使用負荷に応じて適宜
に切換えることにより、振動の発生及び磁気振動
音の発生を抑圧することができる。そして多極化
することにより鉄損を減少させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る誘導子発電機の１実施例
断面図、第２図は本考案に係る誘導子発電機をエ
ンジン・ウエルダに用いた１実施例構成、第３図
は負荷の使用態様に応じて切換えスイツチにより
切換えられる第２図の電機子巻線部と整流回路部
との１実施例構成、第４図は本考案に係る誘導子
発電機を説明する説明図、第５図は従来の誘導子
発電機を説明する説明図を示している。 図中、１は誘導子、２は電機子鉄心、３は界磁
巻線、４，５，６は励磁巻線、７は誘導子発電
機、８はエンジン、９はバツテリ、１０は電流検
出器、１１は遅延回路、１２は電機子巻線部、１
３は整流回路部、１４，１４′，１５，１５′は出
力端子を表している。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 回転軸に同軸に固定されると共に外周面に磁極
   が形成される誘導子と、該誘導子の磁極に対面し
   て設けられた円筒状の電機子鉄心と、該電機子鉄
   心に巻装された３相電機子巻線と、上記誘導子の
   磁極に対面して設けられ上記電機子鉄心に巻装さ
   れた励磁巻線と、上記３相電機子巻線と上記励磁
   巻線とに夫々界磁を与える界磁巻線とをそなえ、 上記３相電機子巻線と上記励磁巻線と上記界磁
   巻線の各巻線が一組の発電単位となつて４組構成
   された誘導子発電機において、 上記各組の励磁巻線は、当該組の上記３相電機
   子巻線に流れる電機子電流によつて生じる磁束が
   上記誘導子の磁極を介して鎖交することのない、
   上記３相電機子巻線が巻装されるスロツトとは異
   なるスロツトに巻装されると共に、 上記４組の発電単位のうちの２つの発電単位
   が、互いに、上記誘導子をはさんで対称な位置に
   巻装されてなり、当該２つの発電単位における上
   記３相電機子巻線からの出力を整流した出力端子
   が並列に接続されて構成され、かつ当該並列に接
   続された群の夫々の出力端子相互間に当該出力端
   子相互間を接続・切離し自在に構成する切換スイ
   ツチをそなえた ことを特徴とする誘導子発電機。