JPH0865976A - ブラシレス自励三相同期発電機 - Google Patents
ブラシレス自励三相同期発電機Info
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- JPH0865976A JPH0865976A JP6212044A JP21204494A JPH0865976A JP H0865976 A JPH0865976 A JP H0865976A JP 6212044 A JP6212044 A JP 6212044A JP 21204494 A JP21204494 A JP 21204494A JP H0865976 A JPH0865976 A JP H0865976A
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- windings
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
- H02K19/28—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings for self-excitation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 電機子反作用磁界の空間高調波成分の次数に
関係なく、回転子と固定子のスロット数を決定できるブ
ラシレス自励三相同期発電機を得る。 【構成】 固定子コアに、４極の三相主発電巻線ＷU ，
ＷV ，ＷW が、巻装され、且つ前記主発電巻線の極数の
３倍（奇数倍）の１２極の固定子励磁巻線Ｗe が集中全
節巻に巻装されている。この固定子励磁巻線Ｗe は制御
整流装置５を介して三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の
中間タップｕ，ｖ，ｗに接続されている。回転子コアに
は、６個の４極界磁巻線Ｗf が巻装され、各々が前記三
相主発電巻線の電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 に基づく電機子反
作用磁界の奇数次の空間高調波成分および前記固定子励
磁巻線の電流Ｉe に基づく静止磁界の空間基本波成分の
双方とそれぞれ磁気的結合を成すスロット位置に配列さ
れており、前記６個の界磁巻線は各々がダイオ−ドＤを
介して短絡されている。
関係なく、回転子と固定子のスロット数を決定できるブ
ラシレス自励三相同期発電機を得る。 【構成】 固定子コアに、４極の三相主発電巻線ＷU ，
ＷV ，ＷW が、巻装され、且つ前記主発電巻線の極数の
３倍（奇数倍）の１２極の固定子励磁巻線Ｗe が集中全
節巻に巻装されている。この固定子励磁巻線Ｗe は制御
整流装置５を介して三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の
中間タップｕ，ｖ，ｗに接続されている。回転子コアに
は、６個の４極界磁巻線Ｗf が巻装され、各々が前記三
相主発電巻線の電流Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 に基づく電機子反
作用磁界の奇数次の空間高調波成分および前記固定子励
磁巻線の電流Ｉe に基づく静止磁界の空間基本波成分の
双方とそれぞれ磁気的結合を成すスロット位置に配列さ
れており、前記６個の界磁巻線は各々がダイオ−ドＤを
介して短絡されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電機構造が簡単にし
て堅牢であり、電磁振動や騒音が小さく、発電機本体内
に直巻励磁機能を有して負荷の変動に対して平複巻特性
の電圧を出力し、かつ無負荷時および負荷時のそれぞれ
の出力電圧を任意に調整し得るブラシレス自励三相同期
発電機に関する。
て堅牢であり、電磁振動や騒音が小さく、発電機本体内
に直巻励磁機能を有して負荷の変動に対して平複巻特性
の電圧を出力し、かつ無負荷時および負荷時のそれぞれ
の出力電圧を任意に調整し得るブラシレス自励三相同期
発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電機が本体内に直巻励磁機能を有し、
平複巻特性の電圧を出力するブラシレス自励同期発電機
としては特開平３−２４５７５５号公報により開示され
た発電機と特開平４−２８５４５４号公報により開示さ
れた発電機とが知られており、これらのブラシレス自励
同期発電機を図７と図８にそれぞれ示す。
平複巻特性の電圧を出力するブラシレス自励同期発電機
としては特開平３−２４５７５５号公報により開示され
た発電機と特開平４−２８５４５４号公報により開示さ
れた発電機とが知られており、これらのブラシレス自励
同期発電機を図７と図８にそれぞれ示す。
【０００３】特開平３−２４５７５５号公報のブラシレ
ス自励同期発電機は、固定子鉄心２０に集中全節巻乃至
集中全節巻に準ずる巻線態様の２極（実施例）の主発電
巻線Ｕ，Ｖ，Ｗと該主発電巻線の極数の５倍（実施例）
の極数を有する１０極（実施例）の固定子界磁巻線２１
とが巻装され、回転子鉄心２２には前記主発電巻線の極
数と等しい極数を有する２極（実施例）の回転子界磁巻
線２３と前記固定子界磁巻線の極数と等しい極数を有
し、且つ前記主発電巻線の電流が作る電機子反作用磁界
の第５次空間高調波成分（１０極磁界）とも磁気的結合
を成す１０極（実施例）の回転子励磁巻線２４とが巻装
されて、前記主発電巻線と前記固定子界磁巻線２１とは
主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の中間タップｕ，ｖ，ｗに
接続された制御整流装置ＶＲ（三相全波整流器２５およ
び可変抵抗器Ｒf ）を介して接続され、前記回転子励磁
巻線２４と前記回転子界磁巻線２３とはダイオ−ドブリ
ッジ回路２６を介して接続されている。
ス自励同期発電機は、固定子鉄心２０に集中全節巻乃至
集中全節巻に準ずる巻線態様の２極（実施例）の主発電
巻線Ｕ，Ｖ，Ｗと該主発電巻線の極数の５倍（実施例）
の極数を有する１０極（実施例）の固定子界磁巻線２１
とが巻装され、回転子鉄心２２には前記主発電巻線の極
数と等しい極数を有する２極（実施例）の回転子界磁巻
線２３と前記固定子界磁巻線の極数と等しい極数を有
し、且つ前記主発電巻線の電流が作る電機子反作用磁界
の第５次空間高調波成分（１０極磁界）とも磁気的結合
を成す１０極（実施例）の回転子励磁巻線２４とが巻装
されて、前記主発電巻線と前記固定子界磁巻線２１とは
主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の中間タップｕ，ｖ，ｗに
接続された制御整流装置ＶＲ（三相全波整流器２５およ
び可変抵抗器Ｒf ）を介して接続され、前記回転子励磁
巻線２４と前記回転子界磁巻線２３とはダイオ−ドブリ
ッジ回路２６を介して接続されている。
【０００４】この構成のブラシレス自励同期発電機の作
用を以下に説明する。回転子を回転させると回転子鉄心
２２の残留磁気によって主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに起電力
が誘導される。この誘導起電力は三相全波整流器２５に
よって整流されて固定子界磁巻線２１に直流電流Ｉfsが
流れると共に主発電巻線に交流電流が流れて、回転子励
磁巻線２４には直流電流Ｉfsが作る静止磁界に基づく起
電力と、主発電巻線の交流電流が作る電機子反作用磁界
の第５次空間高調波成分に基づく起電力とが重畳して誘
導し、該重畳起電力がダイオ−ドブリッジ回路２６によ
って整流されて回転子界磁巻線２３に直流電流Ｉf が流
れ、主磁界が増磁して主発電巻線の起電力が増加する。
そしてこの動作を繰り返して出力電圧が自己確立する。
なお、このとき回転子鉄心２２の残留磁気が不足の場合
にはバッテリ−Ｂによって初期励磁を行う。
用を以下に説明する。回転子を回転させると回転子鉄心
２２の残留磁気によって主発電巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに起電力
が誘導される。この誘導起電力は三相全波整流器２５に
よって整流されて固定子界磁巻線２１に直流電流Ｉfsが
流れると共に主発電巻線に交流電流が流れて、回転子励
磁巻線２４には直流電流Ｉfsが作る静止磁界に基づく起
電力と、主発電巻線の交流電流が作る電機子反作用磁界
の第５次空間高調波成分に基づく起電力とが重畳して誘
導し、該重畳起電力がダイオ−ドブリッジ回路２６によ
って整流されて回転子界磁巻線２３に直流電流Ｉf が流
れ、主磁界が増磁して主発電巻線の起電力が増加する。
そしてこの動作を繰り返して出力電圧が自己確立する。
なお、このとき回転子鉄心２２の残留磁気が不足の場合
にはバッテリ−Ｂによって初期励磁を行う。
【０００５】更に、このブラシレス自励同期発電機は三
相の抵抗および誘導性（遅れ力率）負荷においてそれぞ
れ負荷が増減すると、負荷電流の増減に比例して電機子
反作用磁界の第５次空間高調波成分が増減し、結果的に
回転子界磁巻線２１の直流電流Ｉf が増減して出力電圧
の変動が抑制され、負荷の増減に対して平複巻特性の出
力電圧が得られる。また、発電機に三相不平衡負荷ある
いは単相負荷を接続した場合は、電機子反作用磁界の第
５次空間高調波成分による直巻励磁効果は三相平衡負荷
時に比べて減少するが、三相不平衡負荷時あるいは単相
負荷時には電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波成分
によって回転子界磁巻線２３に起電力が誘導し、該起電
力はダイオ−ドブリッジ回路２６によって半波整流され
て前記直巻励磁効果の減少に基づく回転子界磁巻線２３
の直流電流Ｉf の減少分を補償するので、三相不平衡負
荷あるいは単相負荷時の出力電圧も三相平衡負荷時と同
様に平複巻特性となる。更に前記ブラシレス自励同期発
電機は、無負荷時および負荷時のそれぞれの出力電圧の
任意調整が、固定子界磁巻線２１に接続された直流の可
変抵抗器Ｒf によって簡単に行える。
相の抵抗および誘導性（遅れ力率）負荷においてそれぞ
れ負荷が増減すると、負荷電流の増減に比例して電機子
反作用磁界の第５次空間高調波成分が増減し、結果的に
回転子界磁巻線２１の直流電流Ｉf が増減して出力電圧
の変動が抑制され、負荷の増減に対して平複巻特性の出
力電圧が得られる。また、発電機に三相不平衡負荷ある
いは単相負荷を接続した場合は、電機子反作用磁界の第
５次空間高調波成分による直巻励磁効果は三相平衡負荷
時に比べて減少するが、三相不平衡負荷時あるいは単相
負荷時には電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波成分
によって回転子界磁巻線２３に起電力が誘導し、該起電
力はダイオ−ドブリッジ回路２６によって半波整流され
て前記直巻励磁効果の減少に基づく回転子界磁巻線２３
の直流電流Ｉf の減少分を補償するので、三相不平衡負
荷あるいは単相負荷時の出力電圧も三相平衡負荷時と同
様に平複巻特性となる。更に前記ブラシレス自励同期発
電機は、無負荷時および負荷時のそれぞれの出力電圧の
任意調整が、固定子界磁巻線２１に接続された直流の可
変抵抗器Ｒf によって簡単に行える。
【０００６】特開平４−２８５４５４号公報のブラシレ
ス自励同期発電機は、固定子鉄心２７に集中全節巻乃至
集中全節巻に準ずる巻線態様の２極（実施例）の電機子
巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを巻装し、該電機子巻線からの引き出し
端にリアクトル２８を接続して、前記電機子巻線と前記
リアクトル２８とによる閉回路を形成し、回転子鉄心２
９は前記電機子巻線が作る電機子反作用磁界の第５次空
間高調波成分と磁気的結合をなす１０極（実施例）の回
転子励磁巻線３０と該回転子励磁巻線３０の起電力が直
流に変換された後に供与され、且つ前記電機子巻線と同
一極数の２極（実施例）の回転子界磁巻線３１とを巻装
すると共に、回転子鉄心２９には前記回転子励磁巻線３
０の起電力を直流に変換するための整流器３２を備えて
いる。
ス自励同期発電機は、固定子鉄心２７に集中全節巻乃至
集中全節巻に準ずる巻線態様の２極（実施例）の電機子
巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを巻装し、該電機子巻線からの引き出し
端にリアクトル２８を接続して、前記電機子巻線と前記
リアクトル２８とによる閉回路を形成し、回転子鉄心２
９は前記電機子巻線が作る電機子反作用磁界の第５次空
間高調波成分と磁気的結合をなす１０極（実施例）の回
転子励磁巻線３０と該回転子励磁巻線３０の起電力が直
流に変換された後に供与され、且つ前記電機子巻線と同
一極数の２極（実施例）の回転子界磁巻線３１とを巻装
すると共に、回転子鉄心２９には前記回転子励磁巻線３
０の起電力を直流に変換するための整流器３２を備えて
いる。
【０００７】この構成のブラシレス自励同期発電機の作
用を以下に説明する。回転子を回転させると回転子鉄心
２９の残留磁気によって電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに起電力
が生じ、電機子巻線とリアクトル２８にリアクトル励磁
電流が流れる。この励磁電流による電機子反作用磁界の
第５次空間高調波成分は回転子励磁巻線３０に起電力を
誘導し、この起電力は回転子励磁巻線３０と界磁巻線３
１間に接続された整流器３２によって全波整流されて直
流電流が界磁巻線３１に流れ、主磁界が増磁して電機子
巻線の起電力が増加する。そしてこの動作を繰り返して
出力電圧が自己確立する。なおこのときリアクトル２８
を可変リアクトルとしリアクトル励磁電流を調整すれ
ば、無負荷電圧を任意に設定し得る。
用を以下に説明する。回転子を回転させると回転子鉄心
２９の残留磁気によって電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに起電力
が生じ、電機子巻線とリアクトル２８にリアクトル励磁
電流が流れる。この励磁電流による電機子反作用磁界の
第５次空間高調波成分は回転子励磁巻線３０に起電力を
誘導し、この起電力は回転子励磁巻線３０と界磁巻線３
１間に接続された整流器３２によって全波整流されて直
流電流が界磁巻線３１に流れ、主磁界が増磁して電機子
巻線の起電力が増加する。そしてこの動作を繰り返して
出力電圧が自己確立する。なおこのときリアクトル２８
を可変リアクトルとしリアクトル励磁電流を調整すれ
ば、無負荷電圧を任意に設定し得る。
【０００８】次に三相負荷時においては、電機子巻線に
負荷電流とリアクトル励磁電流とのベクトル和の電流が
流れる。従って、電機子巻線を流れる電流（電機子電
流）の大きさは、負荷電流の大きさが一定であってもリ
アクトルの効用によって負荷の力率が遅れ力率になるほ
ど増大し、負荷の力率が進み力率になるほど減少する。
したがって、この発電機は負荷力率が遅れ力率になるほ
ど界磁の直巻励磁効果が増大して出力電圧の低下が抑制
され、また負荷力率が進み力率になるほど界磁の直巻励
磁効果が減少して進相電流による自己励磁現象に基づく
出力電圧の上昇が抑制される。すなわち、この発電機
は、負荷力率の変化に適切に対応できる自動電圧調整機
能を発電機自体が有している。なお、この発電機は、三
相不平衡負荷時、あるいは単相負荷時の場合にも電機子
反作用磁界の逆相分の空間基本波成分が界磁の直巻作用
に加わる以外は、前記三相負荷時の動作と同様の動作を
行う。
負荷電流とリアクトル励磁電流とのベクトル和の電流が
流れる。従って、電機子巻線を流れる電流（電機子電
流）の大きさは、負荷電流の大きさが一定であってもリ
アクトルの効用によって負荷の力率が遅れ力率になるほ
ど増大し、負荷の力率が進み力率になるほど減少する。
したがって、この発電機は負荷力率が遅れ力率になるほ
ど界磁の直巻励磁効果が増大して出力電圧の低下が抑制
され、また負荷力率が進み力率になるほど界磁の直巻励
磁効果が減少して進相電流による自己励磁現象に基づく
出力電圧の上昇が抑制される。すなわち、この発電機
は、負荷力率の変化に適切に対応できる自動電圧調整機
能を発電機自体が有している。なお、この発電機は、三
相不平衡負荷時、あるいは単相負荷時の場合にも電機子
反作用磁界の逆相分の空間基本波成分が界磁の直巻作用
に加わる以外は、前記三相負荷時の動作と同様の動作を
行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の特開平３−２４５７５５号公報に開示されたブラシ
レス自励同期発電機及び特開平４−２８５４５４号公報
に開示されたブラシレス自励同期発電機にはそれぞれ次
のような問題がある。
術の特開平３−２４５７５５号公報に開示されたブラシ
レス自励同期発電機及び特開平４−２８５４５４号公報
に開示されたブラシレス自励同期発電機にはそれぞれ次
のような問題がある。
【００１０】特開平３−２４５７５５号公報及び特開平
４−２８５４５４号公報に開示されたブラシレス自励同
期発電機は、両発電機とも回転子鉄心に回転子界磁巻線
と回転子励磁巻線の２種類の巻線を巻装しなければなら
ないという問題がある。これは、回転子鉄心に巻装する
巻線が多種になるということであり、回転子構造が複雑
になることは明らかである。更に、これは機械的強度が
低下することになり、また絶縁劣化等による短絡焼損事
故の発生率が高くなる。したがって、発電機の堅牢性お
よび信頼性の向上のためには回転子鉄心に巻装する巻線
は単種であることが望ましい。
４−２８５４５４号公報に開示されたブラシレス自励同
期発電機は、両発電機とも回転子鉄心に回転子界磁巻線
と回転子励磁巻線の２種類の巻線を巻装しなければなら
ないという問題がある。これは、回転子鉄心に巻装する
巻線が多種になるということであり、回転子構造が複雑
になることは明らかである。更に、これは機械的強度が
低下することになり、また絶縁劣化等による短絡焼損事
故の発生率が高くなる。したがって、発電機の堅牢性お
よび信頼性の向上のためには回転子鉄心に巻装する巻線
は単種であることが望ましい。
【００１１】更に、特開平３−２４５７５５号公報に開
示されたブラシレス自励同期発電機は、主発電巻線が作
る電機子反作用磁界の空間高調波成分のうち、特定の次
数の高調波成分を利用して界磁の直巻励磁効果をもたら
す方式のため、特定の次数の空間高調波成分と磁気的結
合を成す回転子励磁巻線、また該回転子励磁巻線と磁気
的結合を成す固定子界磁巻線を、それぞれの極数が特定
次数の高調波成分の極数と同一になるようにそれぞれ巻
装する必要がある。例えば三相２極発電機において、電
機子反作用磁界の第５次空間高調波成分を直巻励磁作用
として利用する場合には、固定子界磁巻線及び回転子励
磁巻線をそれぞれ１０極に、また三相４極発電機におい
てはそれらを２０極にそれぞれ巻装する必要がある。そ
のため発電機はこれらの巻線を巻装するために設ける固
定子及び回転子コアのスロット数が、界磁の直巻励磁作
用に利用する空間高調波成分の特定次数に伴ってそれぞ
れ特定される。
示されたブラシレス自励同期発電機は、主発電巻線が作
る電機子反作用磁界の空間高調波成分のうち、特定の次
数の高調波成分を利用して界磁の直巻励磁効果をもたら
す方式のため、特定の次数の空間高調波成分と磁気的結
合を成す回転子励磁巻線、また該回転子励磁巻線と磁気
的結合を成す固定子界磁巻線を、それぞれの極数が特定
次数の高調波成分の極数と同一になるようにそれぞれ巻
装する必要がある。例えば三相２極発電機において、電
機子反作用磁界の第５次空間高調波成分を直巻励磁作用
として利用する場合には、固定子界磁巻線及び回転子励
磁巻線をそれぞれ１０極に、また三相４極発電機におい
てはそれらを２０極にそれぞれ巻装する必要がある。そ
のため発電機はこれらの巻線を巻装するために設ける固
定子及び回転子コアのスロット数が、界磁の直巻励磁作
用に利用する空間高調波成分の特定次数に伴ってそれぞ
れ特定される。
【００１２】つまり、前記三相２極発電機は、主発電巻
線の巻装も考慮に入れて固定子コアのスロット数が３０
ｎ（ｎ：正の整数）個に、また回転子コアのスロット数
が界磁巻線の巻装も考慮に入れて１０ｍ（ｍ：正の整
数）個にそれぞれ特定される。また三相４極発電機は、
固定子コアのスロット数が６０ｎ（ｎ：正の整数）個
に、回転子コアのスロット数が２０ｍ（ｍ：正の整数）
個にそれぞれ特定される。ただし、スロット数は両コア
ともコアの周辺上にスロットを等間隔に設けるものとし
た場合を示す。
線の巻装も考慮に入れて固定子コアのスロット数が３０
ｎ（ｎ：正の整数）個に、また回転子コアのスロット数
が界磁巻線の巻装も考慮に入れて１０ｍ（ｍ：正の整
数）個にそれぞれ特定される。また三相４極発電機は、
固定子コアのスロット数が６０ｎ（ｎ：正の整数）個
に、回転子コアのスロット数が２０ｍ（ｍ：正の整数）
個にそれぞれ特定される。ただし、スロット数は両コア
ともコアの周辺上にスロットを等間隔に設けるものとし
た場合を示す。
【００１３】このように、固定子及び回転子コアに設け
るスロットの個数を特定の数に限定しなければならない
場合は、発電機に次のような問題を生じる。すなわち回
転機は固定子コアのスロット数と回転子コアのスロット
数との組合せ如何によって大きな電磁振動や騒音を発生
する場合がある。従って回転機では一般に電磁振動、騒
音が軽減されるスロット数の組合せが選定されている。
しかし、前記ブラシレス自励同期発電機は、固定子コア
と回転子コアのそれぞれのスロット数が、任意に選択し
た次数の高調波成分によって特定の数に限定されるた
め、電磁振動や騒音を軽減するためのスロット数の組合
せを自由に選択することができないことから、空間高調
波成分の特定次数に伴って特定されるスロット数の組合
せによっては大きな電磁振動や騒音を発生する恐れがあ
る。
るスロットの個数を特定の数に限定しなければならない
場合は、発電機に次のような問題を生じる。すなわち回
転機は固定子コアのスロット数と回転子コアのスロット
数との組合せ如何によって大きな電磁振動や騒音を発生
する場合がある。従って回転機では一般に電磁振動、騒
音が軽減されるスロット数の組合せが選定されている。
しかし、前記ブラシレス自励同期発電機は、固定子コア
と回転子コアのそれぞれのスロット数が、任意に選択し
た次数の高調波成分によって特定の数に限定されるた
め、電磁振動や騒音を軽減するためのスロット数の組合
せを自由に選択することができないことから、空間高調
波成分の特定次数に伴って特定されるスロット数の組合
せによっては大きな電磁振動や騒音を発生する恐れがあ
る。
【００１４】また、特開平４−２８５４５４号公報に開
示されたブラシレス自励同期発電機も、主発電巻線が作
る電機子反作用磁界の空間高調波成分の内、特定の次数
の高調波成分を利用して界磁の直巻励磁効果をもたらす
方式のため、特定の空間高調波成分と磁気的結合を成す
回転子励磁巻線が回転子に設けてあり、このことによっ
て回転子コアのスロット数が特定されている。したがっ
て、発電機としても固定子コアのスロット数と回転子コ
アのスロット数との組合せの選択幅が小さく、前記特開
平３−２４５７５５号公報の発電機が持つ電磁振動や騒
音が発生するという問題をこの発電機も有している。
示されたブラシレス自励同期発電機も、主発電巻線が作
る電機子反作用磁界の空間高調波成分の内、特定の次数
の高調波成分を利用して界磁の直巻励磁効果をもたらす
方式のため、特定の空間高調波成分と磁気的結合を成す
回転子励磁巻線が回転子に設けてあり、このことによっ
て回転子コアのスロット数が特定されている。したがっ
て、発電機としても固定子コアのスロット数と回転子コ
アのスロット数との組合せの選択幅が小さく、前記特開
平３−２４５７５５号公報の発電機が持つ電磁振動や騒
音が発生するという問題をこの発電機も有している。
【００１５】以上のことから、本発明では、回転子が回
転子励磁巻線を不要とし、更に、電機子反作用磁界の空
間高調波成分の次数に関係なく回転子のスロット数を決
定でき且つ主発電巻線を特定次数の空間高調波成分を発
生させる巻線態様にする必要のないブラシレス自励三相
同期発電機の提供を目的とする。
転子励磁巻線を不要とし、更に、電機子反作用磁界の空
間高調波成分の次数に関係なく回転子のスロット数を決
定でき且つ主発電巻線を特定次数の空間高調波成分を発
生させる巻線態様にする必要のないブラシレス自励三相
同期発電機の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、固定子
コアに主発電巻線と該主発電巻線の極数の奇数倍の極数
を有する励磁巻線とを巻装した固定子と、回転子コアに
前記主発電巻線の極数と同極数の界磁巻線を複数個巻装
すると共に該複数個の界磁巻線は前記励磁巻線が作る静
止磁界と前記主発電巻線が作る電機子反作用磁界の奇数
次の空間高調波成分との双方と磁気的結合を成す位置に
配列して巻装した回転子と、前記主発電巻線の誘導起電
力を全波整流して前記励磁巻線に直流を流すよう前記主
発電巻線と前記励磁巻線との間に設けた制御整流装置及
び、前記複数個の界磁巻線の各々の誘導起電力を半波整
流して界磁巻線に直流を流すよう前記複数個の界磁巻線
の各々に直列に設けた半導体整流素子とからブラシレス
自励同期発電機を構成したことにより前記課題を解決す
るための手段とした。
コアに主発電巻線と該主発電巻線の極数の奇数倍の極数
を有する励磁巻線とを巻装した固定子と、回転子コアに
前記主発電巻線の極数と同極数の界磁巻線を複数個巻装
すると共に該複数個の界磁巻線は前記励磁巻線が作る静
止磁界と前記主発電巻線が作る電機子反作用磁界の奇数
次の空間高調波成分との双方と磁気的結合を成す位置に
配列して巻装した回転子と、前記主発電巻線の誘導起電
力を全波整流して前記励磁巻線に直流を流すよう前記主
発電巻線と前記励磁巻線との間に設けた制御整流装置及
び、前記複数個の界磁巻線の各々の誘導起電力を半波整
流して界磁巻線に直流を流すよう前記複数個の界磁巻線
の各々に直列に設けた半導体整流素子とからブラシレス
自励同期発電機を構成したことにより前記課題を解決す
るための手段とした。
【００１７】また、固定子コアに主発電巻線を巻装した
固定子と、該固定子の主発電巻線の出力端に負荷と並列
に接続したリアクトルと、回転子コアに前記主発電巻線
の極数と同極数の界磁巻線を複数個巻装すると共に該複
数個の界磁巻線は前記主発電巻線が作る電機子反作用磁
界の奇数次の空間高調波成分と磁気的結合を成す位置に
配列して巻装した回転子及び、前記複数個の界磁巻線の
各々の誘導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流す
よう前記複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体
整流素子とからブラシレス自励三相同期発電機を構成し
たことにより前記課題を解決するための手段とした。
固定子と、該固定子の主発電巻線の出力端に負荷と並列
に接続したリアクトルと、回転子コアに前記主発電巻線
の極数と同極数の界磁巻線を複数個巻装すると共に該複
数個の界磁巻線は前記主発電巻線が作る電機子反作用磁
界の奇数次の空間高調波成分と磁気的結合を成す位置に
配列して巻装した回転子及び、前記複数個の界磁巻線の
各々の誘導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流す
よう前記複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体
整流素子とからブラシレス自励三相同期発電機を構成し
たことにより前記課題を解決するための手段とした。
【００１８】
【作用】固定子コアに主発電巻線と該主発電巻線の極数
の奇数倍の極数を有する励磁巻線とを巻装した固定子
と、回転子コアに前記主発電巻線の極数と同極数の界磁
巻線を複数個巻装すると共に該複数個の界磁巻線は前記
励磁巻線が作る静止磁界と前記主発電巻線が作る電機子
反作用磁界の奇数次の空間高調波成分との双方と磁気的
結合を成す位置に配列して巻装した回転子と、前記主発
電巻線の誘導起電力を全波整流して前記励磁巻線に直流
を流すよう前記主発電巻線と前記励磁巻線との間に設け
た制御整流装置及び、前記複数個の界磁巻線の各々の誘
導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流すよう前記
複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体整流素子
とからブラシレス自励同期発電機を構成した。この構成
における作用を以下に説明する。
の奇数倍の極数を有する励磁巻線とを巻装した固定子
と、回転子コアに前記主発電巻線の極数と同極数の界磁
巻線を複数個巻装すると共に該複数個の界磁巻線は前記
励磁巻線が作る静止磁界と前記主発電巻線が作る電機子
反作用磁界の奇数次の空間高調波成分との双方と磁気的
結合を成す位置に配列して巻装した回転子と、前記主発
電巻線の誘導起電力を全波整流して前記励磁巻線に直流
を流すよう前記主発電巻線と前記励磁巻線との間に設け
た制御整流装置及び、前記複数個の界磁巻線の各々の誘
導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流すよう前記
複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体整流素子
とからブラシレス自励同期発電機を構成した。この構成
における作用を以下に説明する。
【００１９】以上の構成の発電機において、回転子を回
転させると回転子コアの残留磁気によって主発電巻線に
僅かの誘導起電力が生じる。該誘導起電力は主発電巻線
と固定子励磁巻線間に接続した制御整流装置（三相全波
整流器と可変抵抗器）によって整流され、固定子励磁巻
線に直流電流が流れて静止磁界（これが分巻励磁効果を
もたらす）が生じる。また主発電巻線には前記誘導起電
力に基づいて三相交流電流が流れて電機子反作用磁界
（これが直巻励磁効果をもたらす）が生じる。そして前
記静止磁界と前記電機子反作用磁界との重畳磁界は、前
記静止磁界及び前記電機子反作用磁界の奇数次の高調波
成分の全てと磁気的結合を成す回転子の複数個の界磁巻
線の各々に起電力を誘導する。この複数個の界磁巻線の
各々の起電力は界磁巻線の各々に直列に設けた半導体整
流素子によって各々が半波整流されて回転子コアの主磁
束を増磁する。さらにこの主磁束の増磁は主発電巻線の
前記誘導起電力を増加させることになり、この動作の繰
り返しによって主発電巻線の無負荷電圧が自己確立す
る。ここで、前記制御整流装置を調整すると、固定子励
磁巻線に流れる直流電流が制御されて発電機の無負荷電
圧が任意に可変設定できる。なお、回転子コアに前記残
留磁気が無いときには、固定子励磁巻線にバッテリ−を
瞬時投入して初期励磁を得る。
転させると回転子コアの残留磁気によって主発電巻線に
僅かの誘導起電力が生じる。該誘導起電力は主発電巻線
と固定子励磁巻線間に接続した制御整流装置（三相全波
整流器と可変抵抗器）によって整流され、固定子励磁巻
線に直流電流が流れて静止磁界（これが分巻励磁効果を
もたらす）が生じる。また主発電巻線には前記誘導起電
力に基づいて三相交流電流が流れて電機子反作用磁界
（これが直巻励磁効果をもたらす）が生じる。そして前
記静止磁界と前記電機子反作用磁界との重畳磁界は、前
記静止磁界及び前記電機子反作用磁界の奇数次の高調波
成分の全てと磁気的結合を成す回転子の複数個の界磁巻
線の各々に起電力を誘導する。この複数個の界磁巻線の
各々の起電力は界磁巻線の各々に直列に設けた半導体整
流素子によって各々が半波整流されて回転子コアの主磁
束を増磁する。さらにこの主磁束の増磁は主発電巻線の
前記誘導起電力を増加させることになり、この動作の繰
り返しによって主発電巻線の無負荷電圧が自己確立す
る。ここで、前記制御整流装置を調整すると、固定子励
磁巻線に流れる直流電流が制御されて発電機の無負荷電
圧が任意に可変設定できる。なお、回転子コアに前記残
留磁気が無いときには、固定子励磁巻線にバッテリ−を
瞬時投入して初期励磁を得る。
【００２０】さて、この発電機に三相の抵抗負荷、ある
いは誘導性負荷を接続すると、三相負荷の増加に対して
発電機の出力電圧が次のように補償される。すなわち、
三相負荷の接続によって主発電巻線から負荷電流が流出
するため、負荷電流によって主発電巻線が作る電機子反
作用磁界が増大する。したがって、電機子反作用磁界の
奇数次の空間高調波成分も負荷電流の大きさに比例して
増大することになり、奇数次の空間高調波の増大が前記
複数個の界磁巻線の各々の誘導起電力の増加、つまり各
々の半波整流電流の増加をもたらし、回転子コアの主磁
束が増磁して主発電巻線の誘導起電力が増加する。その
結果、負荷電流による主発電巻線のインピ−ダンス電圧
降下が誘導起電力の増加によって補われることになり、
発電機の出力電圧は三相負荷の増加に対してほぼ一定値
となる。
いは誘導性負荷を接続すると、三相負荷の増加に対して
発電機の出力電圧が次のように補償される。すなわち、
三相負荷の接続によって主発電巻線から負荷電流が流出
するため、負荷電流によって主発電巻線が作る電機子反
作用磁界が増大する。したがって、電機子反作用磁界の
奇数次の空間高調波成分も負荷電流の大きさに比例して
増大することになり、奇数次の空間高調波の増大が前記
複数個の界磁巻線の各々の誘導起電力の増加、つまり各
々の半波整流電流の増加をもたらし、回転子コアの主磁
束が増磁して主発電巻線の誘導起電力が増加する。その
結果、負荷電流による主発電巻線のインピ−ダンス電圧
降下が誘導起電力の増加によって補われることになり、
発電機の出力電圧は三相負荷の増加に対してほぼ一定値
となる。
【００２１】なお、前記ブラシレス自励三相同期発電機
は、前述したように主発電巻線の電流に基づく電機子反
作用磁界の空間高調波成分に比例して界磁の主磁束が増
減する原理のため、主発電巻線に負荷を接続し、負荷電
流が流れている状態での電圧自己確立も可能である。更
に、この発電機は負荷が三相不平衡負荷、あるいは単相
負荷の場合でも、主発電巻線の三相不平衡電流によって
新たに生じた電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波成
分が複数個の界磁巻線の各々に起電力を誘導して界磁の
直巻励磁効果をもたらすため、三相不平衡電流に原因す
る電機子反作用磁界の空間高調波成分の減少に基づく界
磁の直巻励磁効果の減少分が補償されることになり、発
電機の出力電圧は負荷の変動に対してほぼ一定値に保た
れる。
は、前述したように主発電巻線の電流に基づく電機子反
作用磁界の空間高調波成分に比例して界磁の主磁束が増
減する原理のため、主発電巻線に負荷を接続し、負荷電
流が流れている状態での電圧自己確立も可能である。更
に、この発電機は負荷が三相不平衡負荷、あるいは単相
負荷の場合でも、主発電巻線の三相不平衡電流によって
新たに生じた電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波成
分が複数個の界磁巻線の各々に起電力を誘導して界磁の
直巻励磁効果をもたらすため、三相不平衡電流に原因す
る電機子反作用磁界の空間高調波成分の減少に基づく界
磁の直巻励磁効果の減少分が補償されることになり、発
電機の出力電圧は負荷の変動に対してほぼ一定値に保た
れる。
【００２２】次に、固定子コアに主発電巻線を巻装した
固定子と、該固定子の主発電巻線の出力端に負荷と並列
に接続したリアクトルと、回転子コアに前記主発電巻線
の極数と同極数の界磁巻線を複数個巻装すると共に該複
数個の界磁巻線は前記主発電巻線が作る電機子反作用磁
界の奇数次の空間高調波成分と磁気的結合を成す位置に
配列して巻装した回転子及び、前記複数個の界磁巻線の
各々の誘導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流す
よう前記複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体
整流素子とから構成したブラシレス自励三相同期発電機
の作用を以下に説明する。
固定子と、該固定子の主発電巻線の出力端に負荷と並列
に接続したリアクトルと、回転子コアに前記主発電巻線
の極数と同極数の界磁巻線を複数個巻装すると共に該複
数個の界磁巻線は前記主発電巻線が作る電機子反作用磁
界の奇数次の空間高調波成分と磁気的結合を成す位置に
配列して巻装した回転子及び、前記複数個の界磁巻線の
各々の誘導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流す
よう前記複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体
整流素子とから構成したブラシレス自励三相同期発電機
の作用を以下に説明する。
【００２３】以上の構成の発電機において、回転子を回
転させると回転子コアの残留磁気によって主発電巻線に
僅かの誘導起電力が生じる。該誘導起電力によって電機
子巻線と該電機子巻線の出力端に負荷と並列に接続した
リアクトルとにリアクトル励磁電流が流れる。このリア
クトル励磁電流により電機子反作用磁界が生じ、電機子
反作用磁界の奇数次の空間高調波成分の全てと磁気的結
合を成す回転子の複数個の界磁巻線の各々に起電力を誘
導する。この複数個の界磁巻線の各々の起電力は界磁巻
線の各々に直列に設けた半導体整流素子によって各々が
半波整流されて回転子コアの主磁束を増磁する。さらに
この主磁束の増磁は主発電巻線の前記誘導起電力を増加
させることになり、この動作の繰り返しによって主発電
巻線の無負荷電圧が自己確立する。なおこのときリアク
トルを可変リアクトルにしてリアクトル励磁電流を調整
すれば、無負荷電圧を任意に設定し得る。
転させると回転子コアの残留磁気によって主発電巻線に
僅かの誘導起電力が生じる。該誘導起電力によって電機
子巻線と該電機子巻線の出力端に負荷と並列に接続した
リアクトルとにリアクトル励磁電流が流れる。このリア
クトル励磁電流により電機子反作用磁界が生じ、電機子
反作用磁界の奇数次の空間高調波成分の全てと磁気的結
合を成す回転子の複数個の界磁巻線の各々に起電力を誘
導する。この複数個の界磁巻線の各々の起電力は界磁巻
線の各々に直列に設けた半導体整流素子によって各々が
半波整流されて回転子コアの主磁束を増磁する。さらに
この主磁束の増磁は主発電巻線の前記誘導起電力を増加
させることになり、この動作の繰り返しによって主発電
巻線の無負荷電圧が自己確立する。なおこのときリアク
トルを可変リアクトルにしてリアクトル励磁電流を調整
すれば、無負荷電圧を任意に設定し得る。
【００２４】さて、この発電機に三相の抵抗負荷、誘導
性負荷あるいは容量性負荷を接続すると、三相負荷の力
率の変化に対して発電機の出力電圧が次のように補償さ
れる。すなわち、三相負荷の接続によって主発電巻線に
負荷電流も流れるため、主発電巻線には負荷電流とリア
クトル励磁電流とのベクトル和の電流が流れる。従って
主発電巻線を流れる電流は、負荷電流の大きさが一定で
あってもリアクトルの効用により、負荷の力率が遅れ力
率になるほど増大し、負荷の力率が進み力率になるほど
減少する。つまりこの発電機は、負荷力率が遅れ力率に
なるほど主発電巻線の電流が増加して電機子反作用磁界
の空間高調波成分も増大し、界磁の直巻励磁効果が増大
して出力電圧の低下が抑制され、また負荷力率が進み力
率になるほど主発電巻線の電流が減少して電機子反作用
磁界の空間高調波成分も減少し、界磁の直巻励磁効果が
減少して進相電流による自己励磁現象に基づく出力電圧
の上昇が抑制される。従って、主発電巻線の出力端に負
荷と並列にリアクトルを接続した発電機は、負荷力率の
変化に適切に対応できる自動電圧調整機能を発電機自体
が有していることになる。なお、この発電機は、三相不
平衡負荷あるいは単相負荷の場合にも電機子反作用磁界
の逆相分の空間基本波成分が界磁の直巻励磁作用に加わ
る以外は、前記三相負荷時の動作と同様の動作を行う。
性負荷あるいは容量性負荷を接続すると、三相負荷の力
率の変化に対して発電機の出力電圧が次のように補償さ
れる。すなわち、三相負荷の接続によって主発電巻線に
負荷電流も流れるため、主発電巻線には負荷電流とリア
クトル励磁電流とのベクトル和の電流が流れる。従って
主発電巻線を流れる電流は、負荷電流の大きさが一定で
あってもリアクトルの効用により、負荷の力率が遅れ力
率になるほど増大し、負荷の力率が進み力率になるほど
減少する。つまりこの発電機は、負荷力率が遅れ力率に
なるほど主発電巻線の電流が増加して電機子反作用磁界
の空間高調波成分も増大し、界磁の直巻励磁効果が増大
して出力電圧の低下が抑制され、また負荷力率が進み力
率になるほど主発電巻線の電流が減少して電機子反作用
磁界の空間高調波成分も減少し、界磁の直巻励磁効果が
減少して進相電流による自己励磁現象に基づく出力電圧
の上昇が抑制される。従って、主発電巻線の出力端に負
荷と並列にリアクトルを接続した発電機は、負荷力率の
変化に適切に対応できる自動電圧調整機能を発電機自体
が有していることになる。なお、この発電機は、三相不
平衡負荷あるいは単相負荷の場合にも電機子反作用磁界
の逆相分の空間基本波成分が界磁の直巻励磁作用に加わ
る以外は、前記三相負荷時の動作と同様の動作を行う。
【００２５】以上のことから本発明では、従来技術にお
いて必要であったブラシレス自励同期発電機の回転子励
磁巻線を不要として、界磁巻線と半導体整流素子とから
なる簡単な構造のブラシレス自励三相同期発電機の回転
子の提供を可能とし、さらに、従来技術において問題で
あった固定子コアのスロット数と回転子コアのスロット
数との組合せに原因した電磁振動や騒音の発生を抑制
し、更に、前記回転子の回転子励磁巻線を不要とするた
め、回転子回路のＲ，Ｌの時定数が小さくなり、電圧制
御の応答が速くなるという多大な効果を有するブラシレ
ス自励三相同期発電機が提供できた。
いて必要であったブラシレス自励同期発電機の回転子励
磁巻線を不要として、界磁巻線と半導体整流素子とから
なる簡単な構造のブラシレス自励三相同期発電機の回転
子の提供を可能とし、さらに、従来技術において問題で
あった固定子コアのスロット数と回転子コアのスロット
数との組合せに原因した電磁振動や騒音の発生を抑制
し、更に、前記回転子の回転子励磁巻線を不要とするた
め、回転子回路のＲ，Ｌの時定数が小さくなり、電圧制
御の応答が速くなるという多大な効果を有するブラシレ
ス自励三相同期発電機が提供できた。
【００２６】
【実施例】本発明による好適な第１の実施例を図１から
図３によって説明する。まず図１に第１の実施例のブラ
シレス自励三相同期発電機１の回路図と、図２に第１の
実施例による固定子のスロットを示し、図３に第１の実
施例による回転子のスロットを示す。まず固定子２の回
路構成について説明すると、固定子コア３に等間隔に設
けられた４８個のスロット４に電気角で１２０゜の位相
差を設けて、４極の三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，Ｗ
W が、該三相主発電巻線が作る電機子反作用磁界の空間
高調波成分を適度に発生させるためにそれぞれ３スロッ
ト（毎極毎相当たり）分布全節巻に巻装され、かつ前記
スロット４に前記主発電巻線の極数の３倍（奇数倍）の
１２極の固定子励磁巻線Ｗe が集中全節巻に巻装されて
いる。なお、図２では三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW
のうちＵ相の主発電巻線ＷU と固定子励磁巻線Ｗe のみ
を図示し、その他の主発電巻線ＷV ，ＷW は省略してあ
る。前記固定子励磁巻線Ｗe は制御整流装置５を介して
三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の中間タップｕ，ｖ，
ｗに接続されている。制御整流装置５はダイオ−ドによ
る三相全波整流器ＲD と可変抵抗器Ｒr とから構成して
いる。またこの制御整流装置５は発電機１外部に設けら
れる。なお前記三相主発電巻線は、界磁の直巻励磁作用
に利用し得る適度の電機子反作用磁界の奇数次の空間高
調波成分を発生させるための巻線態様であれば、本実施
例の分布全節巻に限定されることはない。また、三相全
波整流器ＲD を制御可能なサイリスタ等の半導体整流素
子で構成した場合には前記可変抵抗器Ｒr は不要とな
る。
図３によって説明する。まず図１に第１の実施例のブラ
シレス自励三相同期発電機１の回路図と、図２に第１の
実施例による固定子のスロットを示し、図３に第１の実
施例による回転子のスロットを示す。まず固定子２の回
路構成について説明すると、固定子コア３に等間隔に設
けられた４８個のスロット４に電気角で１２０゜の位相
差を設けて、４極の三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，Ｗ
W が、該三相主発電巻線が作る電機子反作用磁界の空間
高調波成分を適度に発生させるためにそれぞれ３スロッ
ト（毎極毎相当たり）分布全節巻に巻装され、かつ前記
スロット４に前記主発電巻線の極数の３倍（奇数倍）の
１２極の固定子励磁巻線Ｗe が集中全節巻に巻装されて
いる。なお、図２では三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW
のうちＵ相の主発電巻線ＷU と固定子励磁巻線Ｗe のみ
を図示し、その他の主発電巻線ＷV ，ＷW は省略してあ
る。前記固定子励磁巻線Ｗe は制御整流装置５を介して
三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の中間タップｕ，ｖ，
ｗに接続されている。制御整流装置５はダイオ−ドによ
る三相全波整流器ＲD と可変抵抗器Ｒr とから構成して
いる。またこの制御整流装置５は発電機１外部に設けら
れる。なお前記三相主発電巻線は、界磁の直巻励磁作用
に利用し得る適度の電機子反作用磁界の奇数次の空間高
調波成分を発生させるための巻線態様であれば、本実施
例の分布全節巻に限定されることはない。また、三相全
波整流器ＲD を制御可能なサイリスタ等の半導体整流素
子で構成した場合には前記可変抵抗器Ｒr は不要とな
る。
【００２７】次に回転子６の回路構成について説明する
と、回転子コア７には等間隔に設けられた２４個のスロ
ット８に６個の４極界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，
Ｗf5，Ｗf6が巻装され、６個の界磁巻線は各々が前記三
相主発電巻線の電流 Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 に基づく電機子
反作用磁界の奇数次の空間高調波成分および前記固定子
励磁巻線の電流Ｉe に基づく静止磁界の空間基本波成分
の双方とそれぞれ磁気的結合を成すスロット位置に配列
されており、前記６個の界磁巻線は各々がダイオ−ドＤ
1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 を介して短絡されて
いる。
と、回転子コア７には等間隔に設けられた２４個のスロ
ット８に６個の４極界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，
Ｗf5，Ｗf6が巻装され、６個の界磁巻線は各々が前記三
相主発電巻線の電流 Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 に基づく電機子
反作用磁界の奇数次の空間高調波成分および前記固定子
励磁巻線の電流Ｉe に基づく静止磁界の空間基本波成分
の双方とそれぞれ磁気的結合を成すスロット位置に配列
されており、前記６個の界磁巻線は各々がダイオ−ドＤ
1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 を介して短絡されて
いる。
【００２８】以上の構成において、界磁巻線Ｗf1，
Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6を巻装した回転子６を回
転させると、回転子コア７の残留磁気が作用して主発電
巻線ＷU，ＷV ，ＷW に若干の起電力が誘導し、それに
よる交流電流が主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW に流れて電
機子反作用磁界が生じる。またこのとき、固定子励磁巻
線Ｗe には主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の中間タップ
ｕ，ｖ，ｗと固定子励磁巻線Ｗe 間に接続した制御整流
装置５の三相全波整流器ＲD によって、前記主発電巻線
ＷU ，ＷV ，ＷW の誘導起電力を全波整流して得られた
直流電流Ｉe が流れ、固定子励磁巻線Ｗe は静止磁界を
作る。そして、これらの磁界は磁気的に結合する回転子
６の６個の界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗ
f6の各々に重畳起電力を誘導する。ここに誘導される起
電力は、各々に直列に設けたダイオ−ドＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ
3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 によって各々が半波整流されて回
転子６の主磁界を増磁し、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW
の起電力を増大させることになる。この動作の繰り返し
により、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の発電電圧が確立
する。なお、このとき前記可変抵抗器Ｒr を調整する
と、固定子励磁巻線Ｗe に流れる電流Ｉe が制御され
て、結果的に発電機１の無負荷電圧を任意に可変設定で
きる。
Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6を巻装した回転子６を回
転させると、回転子コア７の残留磁気が作用して主発電
巻線ＷU，ＷV ，ＷW に若干の起電力が誘導し、それに
よる交流電流が主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW に流れて電
機子反作用磁界が生じる。またこのとき、固定子励磁巻
線Ｗe には主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の中間タップ
ｕ，ｖ，ｗと固定子励磁巻線Ｗe 間に接続した制御整流
装置５の三相全波整流器ＲD によって、前記主発電巻線
ＷU ，ＷV ，ＷW の誘導起電力を全波整流して得られた
直流電流Ｉe が流れ、固定子励磁巻線Ｗe は静止磁界を
作る。そして、これらの磁界は磁気的に結合する回転子
６の６個の界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗ
f6の各々に重畳起電力を誘導する。ここに誘導される起
電力は、各々に直列に設けたダイオ−ドＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ
3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 によって各々が半波整流されて回
転子６の主磁界を増磁し、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW
の起電力を増大させることになる。この動作の繰り返し
により、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の発電電圧が確立
する。なお、このとき前記可変抵抗器Ｒr を調整する
と、固定子励磁巻線Ｗe に流れる電流Ｉe が制御され
て、結果的に発電機１の無負荷電圧を任意に可変設定で
きる。
【００２９】ところで、回転子６に残留磁気が無いとき
には、固定子励磁巻線にバッテリ−を瞬時投入して回転
子の界磁巻線に起電力を誘導させ、この起電力の半波整
流電流によって回転子に主磁界を発生させる。
には、固定子励磁巻線にバッテリ−を瞬時投入して回転
子の界磁巻線に起電力を誘導させ、この起電力の半波整
流電流によって回転子に主磁界を発生させる。
【００３０】次に、この発電機１に三相抵抗負荷あるい
は誘導性負荷を接続すると以下のように作用する。つま
り、三相抵抗負荷あるいは誘導性負荷の接続により主発
電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW から負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3
が流出することになり、この負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3
によって主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW が作る電機子反作
用磁界が増大する。したがって電機子反作用磁界の空間
高調波成分も増大し、この空間高調波成分と磁気的結合
を成す位置にそれぞれ個別に巻装されている界磁巻線Ｗ
f1，Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6の各々の起電力が増
加して界磁巻線に流れる界磁電流Ｉf1，Ｉf2，Ｉf3，Ｉ
f4，Ｉf5，Ｉf6が増し、主発電巻線の誘導起電力が増加
してインピ−ダンス電圧降下の増加に対する出力電圧の
変動を補償する。つまり、本発明による発電機は、負荷
の増減にともなう負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3の増減が回
転子の界磁電流Ｉf1，Ｉf2，Ｉf3，Ｉf4，Ｉf5，Ｉf6の
増減をもたらすことになり、結果的に主発電巻線ＷU ，
ＷV ，ＷW の誘導起電力が増減して主発電巻線のインピ
−ダンス電圧降下の増減を補償し、負荷の増減に対して
ほぼ一定値（平複巻特性）の発電機出力が得られる。
は誘導性負荷を接続すると以下のように作用する。つま
り、三相抵抗負荷あるいは誘導性負荷の接続により主発
電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW から負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3
が流出することになり、この負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3
によって主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW が作る電機子反作
用磁界が増大する。したがって電機子反作用磁界の空間
高調波成分も増大し、この空間高調波成分と磁気的結合
を成す位置にそれぞれ個別に巻装されている界磁巻線Ｗ
f1，Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6の各々の起電力が増
加して界磁巻線に流れる界磁電流Ｉf1，Ｉf2，Ｉf3，Ｉ
f4，Ｉf5，Ｉf6が増し、主発電巻線の誘導起電力が増加
してインピ−ダンス電圧降下の増加に対する出力電圧の
変動を補償する。つまり、本発明による発電機は、負荷
の増減にともなう負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3の増減が回
転子の界磁電流Ｉf1，Ｉf2，Ｉf3，Ｉf4，Ｉf5，Ｉf6の
増減をもたらすことになり、結果的に主発電巻線ＷU ，
ＷV ，ＷW の誘導起電力が増減して主発電巻線のインピ
−ダンス電圧降下の増減を補償し、負荷の増減に対して
ほぼ一定値（平複巻特性）の発電機出力が得られる。
【００３１】更に、この発電機は負荷が三相不平衡負荷
あるいは単相負荷の場合でも、主発電巻線の三相不平衡
電流によって新たに生じた電機子反作用磁界の逆相分の
空間基本波成分が複数個の界磁巻線の各々に起電力を誘
導して界磁の直巻励磁効果をもたらすため、三相不平衡
電流に原因する電機子反作用磁界の空間高調波成分の減
少に基づく界磁の直巻励磁効果の減少分が補償されるこ
とになり、発電機の出力電圧は負荷の変化に対して補償
される。
あるいは単相負荷の場合でも、主発電巻線の三相不平衡
電流によって新たに生じた電機子反作用磁界の逆相分の
空間基本波成分が複数個の界磁巻線の各々に起電力を誘
導して界磁の直巻励磁効果をもたらすため、三相不平衡
電流に原因する電機子反作用磁界の空間高調波成分の減
少に基づく界磁の直巻励磁効果の減少分が補償されるこ
とになり、発電機の出力電圧は負荷の変化に対して補償
される。
【００３２】さて、本発明のブラシレス自励三相同期発
電機の回転子に巻装した界磁巻線の作用について説明す
る。回転子の複数個の界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，
Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6は、該界磁巻線個々を前記主発電巻線
ＷU ，ＷV ，ＷW の磁極間隔と等しい磁極間隔となる電
気角で１８０゜のピッチにして、固定子励磁巻線Ｗ
e （実施例では１２極）が作る静止磁界の空間基本波成
分と磁気的結合を成すように前記回転子コア３に等間隔
に設けた任意数のスロット４に順次配列して巻装してあ
る。この時の主発電巻線（実施例では４極）が作る電機
子反作用磁界の空間調波成分の中で基本波及び第５次空
間高調波（低次高調波）と前記固定子励磁巻線が作る静
止磁界の空間基本波成分の分布、また複数個の界磁巻線
の内の一つの界磁巻線１４の配設状態を図４に示す。以
下に、前記電機子反作用磁界の第５次空間高調波成分と
前記静止磁界の空間基本波成分とによる回転子の界磁巻
線の誘導起電力を例示し、本発明に係る回転子と特にそ
の界磁巻線の作用を説明する。
電機の回転子に巻装した界磁巻線の作用について説明す
る。回転子の複数個の界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，
Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6は、該界磁巻線個々を前記主発電巻線
ＷU ，ＷV ，ＷW の磁極間隔と等しい磁極間隔となる電
気角で１８０゜のピッチにして、固定子励磁巻線Ｗ
e （実施例では１２極）が作る静止磁界の空間基本波成
分と磁気的結合を成すように前記回転子コア３に等間隔
に設けた任意数のスロット４に順次配列して巻装してあ
る。この時の主発電巻線（実施例では４極）が作る電機
子反作用磁界の空間調波成分の中で基本波及び第５次空
間高調波（低次高調波）と前記固定子励磁巻線が作る静
止磁界の空間基本波成分の分布、また複数個の界磁巻線
の内の一つの界磁巻線１４の配設状態を図４に示す。以
下に、前記電機子反作用磁界の第５次空間高調波成分と
前記静止磁界の空間基本波成分とによる回転子の界磁巻
線の誘導起電力を例示し、本発明に係る回転子と特にそ
の界磁巻線の作用を説明する。
【００３３】三相主発電巻線の三相平衡電流による電機
子反作用磁界の空間分布は、前記三相主発電巻線が奇数
次の空間高調波成分を生む巻線態様であることから、そ
の空間分布は次の「式１」で与えられる。
子反作用磁界の空間分布は、前記三相主発電巻線が奇数
次の空間高調波成分を生む巻線態様であることから、そ
の空間分布は次の「式１」で与えられる。
【００３４】
【式１】 一方、固定子励磁巻線Ｗe の直流電流による静止磁界の
空間分布は、実施例（１２極）では次の「式２」で与え
られる。
空間分布は、実施例（１２極）では次の「式２」で与え
られる。
【００３５】
【式２】 ここで「式１」の第５次空間高調波成分と「式２」の空
間基本波成分とによって誘導する界磁巻線Ｗe （Ｃ1 ，
Ｃ7 ）の起電力を求めてみると次の「式３」のようにな
る。
間基本波成分とによって誘導する界磁巻線Ｗe （Ｃ1 ，
Ｃ7 ）の起電力を求めてみると次の「式３」のようにな
る。
【００３６】
【式３】 従って、この界磁巻線Ｗe （Ｃ1 ，Ｃ7 ）には、「式
３」の起電力が誘導され、界磁巻線Ｗe に直列に設けた
ダイオ−ドＤ1 （半導体整流素子）によって半波整流さ
れた直流が流れ、回転子に主磁極が形成されることにな
る。更に詳説すると、前述した「式１」及び「式２」が
それぞれ含むその他の奇数次の空間高調波成分も全てこ
の電気角１８０゜のピッチに配設された界磁巻線に起電
力を誘導し、界磁極の形成に寄与することは明らかであ
る。なお、三相主発電巻線に三相不平衡電流が流れた場
合には、新たに電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波
成分による誘導起電力が界磁巻線に加わる。
３」の起電力が誘導され、界磁巻線Ｗe に直列に設けた
ダイオ−ドＤ1 （半導体整流素子）によって半波整流さ
れた直流が流れ、回転子に主磁極が形成されることにな
る。更に詳説すると、前述した「式１」及び「式２」が
それぞれ含むその他の奇数次の空間高調波成分も全てこ
の電気角１８０゜のピッチに配設された界磁巻線に起電
力を誘導し、界磁極の形成に寄与することは明らかであ
る。なお、三相主発電巻線に三相不平衡電流が流れた場
合には、新たに電機子反作用磁界の逆相分の空間基本波
成分による誘導起電力が界磁巻線に加わる。
【００３７】ところで、ＡＶＲ（自動電圧調整装置）を
固定子励磁巻線Ｗe に併用して、励磁が不足する場合に
ＡＶＲでまかなうようにすることもあり、この他、固定
子の直流励磁に関する公知技術は利用可能で、本実施例
に限定されることはない。
固定子励磁巻線Ｗe に併用して、励磁が不足する場合に
ＡＶＲでまかなうようにすることもあり、この他、固定
子の直流励磁に関する公知技術は利用可能で、本実施例
に限定されることはない。
【００３８】本発明による好適な第２の実施例を図５と
図６とによって説明する。図５に第２の実施例のブラシ
レス自励三相同期発電機９の回路図と、図６に第２の実
施例による固定子１０のスロット１２を示す。なお、第
２の実施例による回転子は第１の実施例による回転子と
同様となるので図３を代用して省略する。まず、固定子
１０の回路構成について説明すると、固定子コア１１に
等間隔に設けられた４８個のスロット１２に電気角で１
２０゜の位相差を設けて、４極の三相主発電巻線Ｗu ，
Ｗv ，Ｗw が、該三相主発電巻線が作る電機子反作用磁
界の空間高調波成分を適度に発生させるためにそれぞれ
３スロット（毎極毎相当たり）分布全節巻に巻装されて
いる。図６では三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW のうち
Ｕ相の主発電巻線ＷU のみを図示し、その他の主発電巻
線ＷV ，ＷW は省略してある。また、この三相主発電巻
線の出力端Ｕ，Ｖ，Ｗに負荷と並列に可変リアクトル１
３を接続してある。なお、前記三相主発電巻線は、界磁
の直巻励磁作用に利用し得る適度の電機子反作用磁界の
奇数次の空間高調波成分を発生させるための巻線態様で
あれば、本実施例の分布全節巻に限定されることはな
い。ところで本実施例の回転子の回路構成は、前述した
第１の実施例の回転子６と同様の構成であり、ここでの
回転子の詳細な説明は省略する。
図６とによって説明する。図５に第２の実施例のブラシ
レス自励三相同期発電機９の回路図と、図６に第２の実
施例による固定子１０のスロット１２を示す。なお、第
２の実施例による回転子は第１の実施例による回転子と
同様となるので図３を代用して省略する。まず、固定子
１０の回路構成について説明すると、固定子コア１１に
等間隔に設けられた４８個のスロット１２に電気角で１
２０゜の位相差を設けて、４極の三相主発電巻線Ｗu ，
Ｗv ，Ｗw が、該三相主発電巻線が作る電機子反作用磁
界の空間高調波成分を適度に発生させるためにそれぞれ
３スロット（毎極毎相当たり）分布全節巻に巻装されて
いる。図６では三相主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW のうち
Ｕ相の主発電巻線ＷU のみを図示し、その他の主発電巻
線ＷV ，ＷW は省略してある。また、この三相主発電巻
線の出力端Ｕ，Ｖ，Ｗに負荷と並列に可変リアクトル１
３を接続してある。なお、前記三相主発電巻線は、界磁
の直巻励磁作用に利用し得る適度の電機子反作用磁界の
奇数次の空間高調波成分を発生させるための巻線態様で
あれば、本実施例の分布全節巻に限定されることはな
い。ところで本実施例の回転子の回路構成は、前述した
第１の実施例の回転子６と同様の構成であり、ここでの
回転子の詳細な説明は省略する。
【００３９】以上の構成において、界磁巻線Ｗf1，
Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6を巻装した回転子６を回
転させると、回転子コア７の残留磁気が作用して主発電
巻線ＷU，ＷV ，ＷW に若干の起電力が誘導し、主発電
巻線と可変リアクトル１３にリアクトル励磁電流ＩL1，
ＩL2，ＩL3が流れる。この電流が主発電巻線ＷU ，
ＷV ，ＷW に流れると電機子反作用磁界が生じる。そし
て、この磁界の奇数次の空間高調波成分と磁気的に結合
する回転子６の６個の界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，
Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6の各々に起電力が誘導する。ここに誘
導される起電力は、各々に直列に設けたダイオ−ド
Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 によって各々が半
波整流されて回転子６の主磁界を増磁し、主発電巻線Ｗ
U ，ＷV ，ＷW の起電力を増大させることになる。この
動作の繰り返しにより、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の
発電電圧が確立する。なお、このとき前記可変リアクト
ル１３を調整すると、該可変リアクトル１３に流れるリ
アクトル電流ＩL1，ＩL2，ＩL3が制御されて、結果的に
発電機１の無負荷電圧を任意に可変設定できる。
Ｗf2，Ｗf3，Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6を巻装した回転子６を回
転させると、回転子コア７の残留磁気が作用して主発電
巻線ＷU，ＷV ，ＷW に若干の起電力が誘導し、主発電
巻線と可変リアクトル１３にリアクトル励磁電流ＩL1，
ＩL2，ＩL3が流れる。この電流が主発電巻線ＷU ，
ＷV ，ＷW に流れると電機子反作用磁界が生じる。そし
て、この磁界の奇数次の空間高調波成分と磁気的に結合
する回転子６の６個の界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，
Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6の各々に起電力が誘導する。ここに誘
導される起電力は、各々に直列に設けたダイオ−ド
Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 ，Ｄ6 によって各々が半
波整流されて回転子６の主磁界を増磁し、主発電巻線Ｗ
U ，ＷV ，ＷW の起電力を増大させることになる。この
動作の繰り返しにより、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW の
発電電圧が確立する。なお、このとき前記可変リアクト
ル１３を調整すると、該可変リアクトル１３に流れるリ
アクトル電流ＩL1，ＩL2，ＩL3が制御されて、結果的に
発電機１の無負荷電圧を任意に可変設定できる。
【００４０】ところで、回転子６に残留磁気が無いとき
には、主発電巻線にバッテリ−を瞬時投入して回転子界
磁巻線に起電力を誘導させ、この起電力の半波整流電流
によって回転子に若干の主磁界を発生させる。
には、主発電巻線にバッテリ−を瞬時投入して回転子界
磁巻線に起電力を誘導させ、この起電力の半波整流電流
によって回転子に若干の主磁界を発生させる。
【００４１】次に、この発電機９に三相の誘導性負荷あ
るいは容量性負荷を接続すると以下のように作用する。
つまり、三相負荷の接続により主発電巻線ＷU ，ＷV ，
ＷWには負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3とリアクトル電流Ｉ
L1，ＩL2，ＩL3とのベクトル和の電流が流れる。従っ
て、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW を流れる電流の大きさ
は、負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3の大きさが一定であって
もリアクトルの効用によって負荷の力率が遅れ力率にな
るほど増大し、負荷の力率が進み力率になるほど減少す
る。このベクトル和の電流の増減によって主発電巻線Ｗ
U ，ＷV ，ＷW が作る電機子反作用磁界が増減する。し
たがって電機子反作用磁界の空間高調波成分も増減し、
この空間高調波成分と磁気的結合を成す位置にそれぞれ
個別に巻装されている界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，
Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6の各々の起電力が増減して界磁巻線の
半波整流電流Ｉf1，Ｉf2，Ｉf3，Ｉf4，Ｉf5，Ｉf6が増
減し、結果的に主発電巻線の誘導起電力が増減する。し
たがって、この第２の実施例の発電機は負荷力率が遅れ
力率になるほど界磁の直巻励磁効果が増大して出力電圧
の低下が抑制され、また負荷力率が進み力率になるほど
界磁の直巻励磁効果が減少して進相電流による自己励磁
現象に基づく出力電圧の上昇が抑制される。つまり、こ
の発電機は負荷力率の変化に適切に対応できる自動電圧
調整機能を発電機自体が有している。
るいは容量性負荷を接続すると以下のように作用する。
つまり、三相負荷の接続により主発電巻線ＷU ，ＷV ，
ＷWには負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3とリアクトル電流Ｉ
L1，ＩL2，ＩL3とのベクトル和の電流が流れる。従っ
て、主発電巻線ＷU ，ＷV ，ＷW を流れる電流の大きさ
は、負荷電流Ｉx1，Ｉx2，Ｉx3の大きさが一定であって
もリアクトルの効用によって負荷の力率が遅れ力率にな
るほど増大し、負荷の力率が進み力率になるほど減少す
る。このベクトル和の電流の増減によって主発電巻線Ｗ
U ，ＷV ，ＷW が作る電機子反作用磁界が増減する。し
たがって電機子反作用磁界の空間高調波成分も増減し、
この空間高調波成分と磁気的結合を成す位置にそれぞれ
個別に巻装されている界磁巻線Ｗf1，Ｗf2，Ｗf3，
Ｗf4，Ｗf5，Ｗf6の各々の起電力が増減して界磁巻線の
半波整流電流Ｉf1，Ｉf2，Ｉf3，Ｉf4，Ｉf5，Ｉf6が増
減し、結果的に主発電巻線の誘導起電力が増減する。し
たがって、この第２の実施例の発電機は負荷力率が遅れ
力率になるほど界磁の直巻励磁効果が増大して出力電圧
の低下が抑制され、また負荷力率が進み力率になるほど
界磁の直巻励磁効果が減少して進相電流による自己励磁
現象に基づく出力電圧の上昇が抑制される。つまり、こ
の発電機は負荷力率の変化に適切に対応できる自動電圧
調整機能を発電機自体が有している。
【００４２】本発明の第１と第２の実施例の回転子は、
そのスロット数を２４としたが、例えばスロット数を２
０スロットに形成して、奇数次の空間高調波成分のうち
第５次空間高調波成分と最大に磁気的結合を成すように
複数の回転子界磁巻線を回転子のスロットに配設するこ
とも可能であり、この場合にも第５次空間高調波成分に
比較すると小さくなるが、他の奇数次空間高調波成分と
も磁気的結合を成している。このように、特定次数の空
間高調波成分との磁気的結合を主目的とした回転子界磁
巻線の配設とした場合でも本発明の要旨との違いは発生
しない。つまり、固定子主巻線の極数と同極数の界磁巻
線を回転子コアに複数個巻装するとき、その複数個の界
磁巻線が奇数次の空間調波成分と磁気的結合を成すよう
に回転子コアに配設すればよい。
そのスロット数を２４としたが、例えばスロット数を２
０スロットに形成して、奇数次の空間高調波成分のうち
第５次空間高調波成分と最大に磁気的結合を成すように
複数の回転子界磁巻線を回転子のスロットに配設するこ
とも可能であり、この場合にも第５次空間高調波成分に
比較すると小さくなるが、他の奇数次空間高調波成分と
も磁気的結合を成している。このように、特定次数の空
間高調波成分との磁気的結合を主目的とした回転子界磁
巻線の配設とした場合でも本発明の要旨との違いは発生
しない。つまり、固定子主巻線の極数と同極数の界磁巻
線を回転子コアに複数個巻装するとき、その複数個の界
磁巻線が奇数次の空間調波成分と磁気的結合を成すよう
に回転子コアに配設すればよい。
【００４３】更に、この発電機は負荷が三相不平衡負
荷、あるいは単相負荷の場合でも、主発電巻線の三相不
平衡電流によって新たに生じた電機子反作用磁界の逆相
分の空間基本波成分が複数個の界磁巻線の各々に起電力
を誘導して界磁の直巻励磁効果をもたらすため、三相不
平衡電流に原因する電機子反作用磁界の空間高調波成分
の減少に基づく界磁の直巻励磁効果の減少分が補償され
ることになり、発電機の出力電圧は負荷の変動に対して
ほぼ一定に保たれる。
荷、あるいは単相負荷の場合でも、主発電巻線の三相不
平衡電流によって新たに生じた電機子反作用磁界の逆相
分の空間基本波成分が複数個の界磁巻線の各々に起電力
を誘導して界磁の直巻励磁効果をもたらすため、三相不
平衡電流に原因する電機子反作用磁界の空間高調波成分
の減少に基づく界磁の直巻励磁効果の減少分が補償され
ることになり、発電機の出力電圧は負荷の変動に対して
ほぼ一定に保たれる。
【００４４】
【発明の効果】以上のことから本発明では、従来技術に
おいて必要であったブラシレス自励同期発電機の回転子
励磁巻線を不要としたので、まず、回転子界磁巻線と半
導体整流素子とからなる簡単且つ堅牢な回転子構成を可
能とした。次に回転子のスロット数の制約が無くなり、
固定子コアと回転子コアとのスロット数の組合せに原因
した電磁振動や騒音の発生が抑制された。そして、付随
効果として、回転子励磁巻線を取り除いたことにより回
転子回路の時定数が小さくなり、電圧制御の応答を速く
することができた。
おいて必要であったブラシレス自励同期発電機の回転子
励磁巻線を不要としたので、まず、回転子界磁巻線と半
導体整流素子とからなる簡単且つ堅牢な回転子構成を可
能とした。次に回転子のスロット数の制約が無くなり、
固定子コアと回転子コアとのスロット数の組合せに原因
した電磁振動や騒音の発生が抑制された。そして、付随
効果として、回転子励磁巻線を取り除いたことにより回
転子回路の時定数が小さくなり、電圧制御の応答を速く
することができた。
【００４５】また、電機子反作用磁界及び静止磁界それ
ぞれの奇数次の空間調波成分と磁気的結合を成しうる回
転子構造としたので、三相平衡負荷時、三相不平衡負荷
時及び単相負荷時のいずれの場合においても直巻励磁効
果を一層高めることができ、よって発電機の出力電圧は
負荷の変化に対してより安定的に補償されるようになっ
た。
ぞれの奇数次の空間調波成分と磁気的結合を成しうる回
転子構造としたので、三相平衡負荷時、三相不平衡負荷
時及び単相負荷時のいずれの場合においても直巻励磁効
果を一層高めることができ、よって発電機の出力電圧は
負荷の変化に対してより安定的に補償されるようになっ
た。
【００４６】以上のように、本発明によって多大な効果
を奏することのできるブラシレス自励三相同期発電機を
提供することができた。
を奏することのできるブラシレス自励三相同期発電機を
提供することができた。
【図１】本発明によるブラシレス三相自励同期発電機の
回路図。
回路図。
【図２】本発明によるブラシレス三相自励同期発電機の
固定子のスロットを示す図。
固定子のスロットを示す図。
【図３】本発明によるブラシレス三相自励同期発電機の
回転子のスロットを示す図。
回転子のスロットを示す図。
【図４】本発明によるブラシレス三相自励同期発電機の
空間高調波の基本波成分と奇数次の高調波成分を示す
図。
空間高調波の基本波成分と奇数次の高調波成分を示す
図。
【図５】本発明による第２の実施例のブラシレス三相自
励同期発電機の回路図。
励同期発電機の回路図。
【図６】本発明による第２の実施例のブラシレス三相自
励同期発電機の固定子のスロットを示す図。
励同期発電機の固定子のスロットを示す図。
【図７】従来のブラシレス自励同期発電機。
【図８】従来のブラシレス自励同期発電機。
１ ブラシレス自励三相同期発電機 ２ 固定子 ３ 固定子コア ４ 固定子スロット ５ 制御整流装置 ６ 回転子 ７ 回転子コア ８ 回転子スロット ９ ブラシレス自励三相同期発電機 １０ 固定子 １１ 固定子コア １２ 固定子スロット １３ 可変リアクトル １４ 界磁巻線 １５ 空間基本波成分 １６ 空間高調波成分 ２０ 固定子鉄心 ２１ 固定子界磁巻線 ２２ 回転子鉄心 ２３ 回転子界磁巻線 ２４ 回転子励磁巻線 ２５ 三相全波整流器 ２６ ダイオ−ドブリッジ回路 ２７ 固定子鉄心 ２８ リアクトル ２９ 回転子鉄心 ３０ 回転子励磁巻線 ３１ 回転子界磁巻線 ３２ 整流器
Claims (6)
- 【請求項１】 固定子コアに主発電巻線と該主発電巻線
の極数の奇数倍の極数を有する励磁巻線とを巻装した固
定子と、回転子コアに前記主発電巻線の極数と同極数の
界磁巻線を複数個巻装すると共に該複数個の界磁巻線は
前記励磁巻線が作る静止磁界と前記主発電巻線が作る電
機子反作用磁界の奇数次の空間高調波成分との双方と磁
気的結合を成す位置に配列して巻装した回転子と、前記
主発電巻線の誘導起電力を全波整流して前記励磁巻線に
直流を流すよう前記主発電巻線と前記励磁巻線との間に
設けた制御整流装置及び、前記複数個の界磁巻線の各々
の誘導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流すよう
前記複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体整流
素子とから構成したことを特徴とするブラシレス自励三
相同期発電機。 - 【請求項２】 制御整流装置は三相全波整流器と可変抵
抗器からなることを特徴とする請求項１記載のブラシレ
ス自励三相同期発電機。 - 【請求項３】 制御整流装置は制御可能な半導体整流素
子で構成した三相全波整流器からなることを特徴とする
請求項１記載のブラシレス自励三相同期発電機。 - 【請求項４】 固定子コアに主発電巻線を巻装した固定
子と、該固定子の主発電巻線の出力端に負荷と並列に接
続したリアクトルと、回転子コアに前記主発電巻線の極
数と同極数の界磁巻線を複数個巻装すると共に該複数個
の界磁巻線は前記主発電巻線が作る電機子反作用磁界の
奇数次の空間高調波成分と磁気的結合を成す位置に配列
して巻装した回転子及び、前記複数個の界磁巻線の各々
の誘導起電力を半波整流して界磁巻線に直流を流すよう
前記複数個の界磁巻線の各々に直列に設けた半導体整流
素子とから構成したことを特徴とするブラシレス自励三
相同期発電機。 - 【請求項５】 リアクトルはリアクトル励磁電流を調整
可能な可変リアクトルであることを特徴とする請求項４
記載のブラシレス自励三相同期発電機。 - 【請求項６】 回転子の複数個の界磁巻線は、該複数個
の界磁巻線個々を前記主発電巻線の磁極間隔と等しい磁
極間隔となる電気角で１８０゜のピッチにして、前記回
転子コアに等間隔に設けた任意数のスロットに順次配列
して巻装したことを特徴とする請求項１または４記載の
ブラシレス自励三相同期発電機。
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