(57)【要約】【課題】界磁電流の脈動、高調波銅損の発生、固定子鉄心と回転子鉄心への高調波鉄損の発生および電機子巻線起電力波形の歪みなどが防止すことを課題とする。【解決手段】固定子１０と回転子１１とから成り、固定子１０に直流電源用電機子巻線１２を巻回し、回転子１１に前記電機子巻線１２と極数が等しい界磁巻線１３を巻回して成る発電機において、前記直流電源用電機子巻線１２は、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌは３または６）１２ａと、この直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａの巻線軸１７に対して０度＜δ≦３０度または−３０度≦δ＜０度の範囲で選択される電気角δだけずらし位置に巻回され、極数が直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍは３または６）１２ｂとから成り、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂのそれぞれにダイオードまたは通電率制御素子による整流器１４ａ，１４ｂを接続し、それぞれの整流器から同時に負荷１５に直流電力を供給するようにしたことを特徴とする直流電源用発電機。【選択図】　　図１
2004007933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とから成り、固定子に直流電源用電機子巻線を巻回し、回転子に前記直流電源用電機子巻線と極数が等しい界磁巻線を巻回して成る発電機において、前記直流電源用電機子巻線は、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌは３または６）と、この直流電源用Ｌ相電機子巻線の巻線軸に対して０度＜δ≦３０度または−３０度≦δ＜０度の範囲で選択される電気角δだけずらし位置に巻回され、極数が直流電源用Ｌ相電機子巻線と等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍは３または６）とから成り、直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線のそれぞれにダイオードまたは通電率制御素子による整流器を接続し、それぞれの整流器から同時に負荷に直流電力を供給するように構成したことを特徴とする直流電源用発電機。
【請求項２】
固定子と回転子とから成り、固定子に直流電源用電機子巻線とこの直流電源用電機子巻線と極数が等しい商用周波数電源用電機子巻線とを巻回し、回転子に前記直流電源用電機子巻線と極数が等しい界磁巻線を巻回して成る発電機において、前記直流電源用電機子巻線は、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌは３または６）と、この直流電源用Ｌ相電機子巻線の巻線軸に対して０度＜δ≦３０度または−３０度≦δ＜０度の範囲で選択される電気角δだけずらし位置に巻回され、極数が前記直流電源用Ｌ相電機子巻線と等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍは３または６）とから成り、直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線のそれぞれにダイオードまたは通電率制御素子による整流器を接続し、それぞれの整流器から同時に負荷に直流電力を供給するように構成したことを特徴とする直流電源用発電機。
【請求項３】
直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線は、Ｌ＝Ｍ＝３であり、直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線のそれぞれに接続する整流器が、３相全波整流器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源用発電機。
【請求項４】
直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線は、Ｌ＝Ｍ＝３であり、直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線のそれぞれに接続する整流器が、３相半波整流器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源用発電機。
【請求項５】
直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線は、Ｌ＝３、Ｍ＝６であり、直流電源用Ｌ相電機子巻線に接続する整流器が３相全波整流器であり、直流電源用Ｍ相電機子巻線に接続する整流器が６相半波整流器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源用発電機。
【請求項６】
直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線は、Ｌ＝Ｍ＝６であり、直流電源用Ｌ相電機子巻線と直流電源用Ｍ相電機子巻線のそれぞれに接続する整流器が、６相半波整流器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流電源用発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に直流電力を供給するための直流電源用発電機に関するものであり、さらに必要に応じて商用周波数（６０Ｈｚまたは５０Ｈｚ）電力を供給するための商用周波数電源用電機子巻線を備えたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般の直流電源用発電機は、図１０に示すように、固定子１に巻回した一つの直流電源用３相電機子巻線２にダイオードまたは通電率制御素子による整流器３を接続し、電機子電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃを前記整流器３によって直流電流１ｄに変換し、前記整流器３の直流側に接続した負荷４に直流電力を供給するようにしたものがほとんどであった。図１０では、整流器３としてダイオードによる３相全波整流器を直流電源用３相電機子巻線２に接続した例を示している。なお、図１０に示す符号５は固定子１に巻回した商用周波数電源用電機子巻線、６は回転子７に巻回した界磁巻線である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に前記のように、整流器３が接続された３相電機子巻線２の電機子電流は正弦波にならず、基本波電流に第５次、第７次時間高調波電流が重畳した歪み波電流となる。
基本波電流は固定子１の中で基本波電機子起磁力を形成する。基本波電機子起磁力は回転子７の回転と同じ方向に同じ速度で回転する。
第５次時間高調波電流は固定子１の中で第５次時間高調波電機子起磁力を形成する。その波長は基本波電機子起磁力と等しく、回転子７の回転とは反対方向に５倍の速度で回転する。
第７次時間高調波電流は固定子１の中で第７次時間高調波電機子起磁力を形成する。その波長は基本波電機子起磁力と等しく、回転子７の回転と同じ方向に７倍の速度で回転する。
前記の起磁力の中で、基本波電機子起磁力は電機子反作用起磁力として回転機一般に見られるものであり問題となるものではないが、従来技術による直流電源用発電機では、前記時間高調波電機子起磁力の影響による次のような問題があった。
（１）前記時間高調波電機子起磁力は回転子７に対して６倍の回転速度で鎖交し、界磁巻線６に基本波周波数（商用周波数に等しい）の６倍の周波数の電流を誘導する。この結果、本来直流であるべき界磁電流Ｉｆが脈動し、界磁巻線６の銅損および温度が上昇する。
（２）固定子１に形成された第５次、第７次時間高調波電機子起磁力の影響と界磁巻線６に誘導された前記（１）記載の６倍周波数の電流による起磁力の影響が相俟って、図１０に示すような固定子１に巻回されている直流電源用３相電機子巻線２および商用周波数電源用電機子巻線５の起電力波形が歪む。特に商用周波数電源用電機子巻線５の起電力波形の歪みは、商用周波数電源用電機子巻線５に接続される電気機器の特性に悪影響を与えていた。
（３）前記（１）、（２）記載の問題を解決するために、回転子７にダンパ巻線（図示しない）を設けたり、発電機の容量を直流負荷容量の２〜３倍と大型化するなどの手段が採られることが多かったが、コスト高になることに加え、改善効果はいずれも不十分なものであった。
（４）前記時間高調波電機子起磁力は、ダンパ巻線に高調波銅損を発生させ、固定子と回転子の鉄心に高調波鉄損を発生させ、発電機の効率を低下させる要因となっていた。
本発明の目的は、第５次、第７次時間高調波電機子起磁力の発生を防止し、前記の問題を解決した直流電源用発電機を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、固定子１０と回転子１１とから成り、固定子１０に直流電源用電機子巻線１２を巻回し、回転子１１に前記直流電源用電機子巻線１２と極数が等しい界磁巻線１３を巻回して成る発電機において、前記直流電源用電機子巻線１２は、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌは３または６）１２ａと、この直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａの巻線軸１７に対して０度＜δ≦３０度または−３０度≦δ＜０度の範囲で選択される電気角δだけずらし位置に巻回され、極数が前記直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍは３または６）１２ｂとから成り、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂのそれぞれにダイオードまたは通電率制御素子による整流器１４ａ，１４ｂを接続し、それぞれの整流器から同時に負荷１５に直流電力を供給するように構成した。
また、請求項２に係る発明は、固定子１０と回転子１１とから成り、固定子１０に直流電源用電機子巻線１２とこの直流電源用電機子巻線１２と極数が等しい商用周波数電源用電機子巻線１６とを巻回し、回転子１１に前記直流電源用電機子巻線１２と極数が等しい界磁巻線１３を巻回して成る発電機において、前記直流電源用電機子巻線１２は、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌは３または６）１２ａと、この直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａの巻線軸１７に対して０度＜δ≦３０度または−３０度≦δ＜０度の範囲で選択される電気角δだけずらし位置に巻回され、極数が直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍは３または６）１２ｂとから成り、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂのそれぞれにダイオードまたは通電率制御素子による整流器１４ａ，１４ｂを接続し、それぞれの整流器から同時に負荷１５に直流電力を供給するように構成した。
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂは、Ｌ＝Ｍ＝３とし、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂのそれぞれに接続する整流器を３相全波整流器１４ａ，１４ｂとした。
また、請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂは、Ｌ＝Ｍ＝３とし、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂのそれぞれに接続する整流器を３相半波整流器１４ａ′，１４ｂ′とした。
また、請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂは、Ｌ＝３、Ｍ＝６とし、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａに接続する整流器を３相全波整流器１４ａとし、直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂに接続する整流器を６相半波整流器１４ｂ″とした。
また、請求項６に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂは、Ｌ＝Ｍ＝６とし、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂのそれぞれに接続する整流器を６相半波整流器１４ａ″，１４ｂ″とした。
【０００５】
このように構成したことにより、直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａによる第５次、第７次時間高調波電機子起磁力と直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂによる第５次、第７次時間高調波電機子起磁力とは、両直流電源用電機子巻線１２ａ，１２ｂの巻線軸が電気角でδだけずれていることによって互いに打ち消し合う関係となり、第５次、第７次時間高調波電機子起磁力は減少または消滅する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の直流電源用発電機の実施の形態について図面を参照して詳直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂ直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線１２ｂ細に説明する。図１は本発明の直流電源用発電機の第１の実施の形態（請求項１に係る発明）を示す。
この第１の実施の形態においては、固定子１０と回転子１１とから成り、固定子１０に直流電源用電機子巻線１２を巻回し、回転子１１に前記直流電源用電機子巻線１２と極数が等しい界磁巻線１３を巻回して成る発電機において、固定子１０に直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａと、この直流電源用Ｌ相電機子巻線１２ａと極数が等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂを巻回している。また、前記直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａにダイオードによる３相全波整流器１４ａを接続し、直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂにはダイオードによる３相全波整流器１４ｂを接続している。それぞれの３相全波整流器１４ａ，１４ｂを直流側で並列に接続し、その直流電力を負荷１５に供給する電気回路を構成している。すなわち、前記のように負荷１５を接続すると、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂのそれぞれに電機子電流が流れる。
【０００７】
図２に示す本発明の直流電源用発電機の第２の実施の形態は、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａ、および直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂと極数が等しい商用周波数電源用電機子巻線１６を固定子１０に巻回している。この商用周波数電源用電機子巻線１６は第２の実施の形態では単相巻線としているが、必要に応じて３相またはその他の多相巻線とすることができる。この商用周波数電源用電機子巻線１６は請求項２に係る発明の構成要素としている。前記回転子１１には前記直流電源用電機子巻線１２と極数が等しい界磁巻線１３を巻回している。
【０００８】
前記直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａの巻線軸１７と直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂの巻線軸とは、この実施の形態では電気角で３０度ずらしてあり、このことにより直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂに流れる電機子電流は位相が異なったものとなる。以上のような本発明による実施の形態の動作を以下に説明する。
【０００９】
直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａの巻線軸１７に対する直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂの巻線軸のずらし電気角を一般にδとしたときの両直流電源用電機子巻線１２ａ，１２ｂによる合成電機子起磁力を表す式を解析によって求め、前記δを３０度としたとき、第５次、第７次時間高調波電機子起磁力が消滅することを示す。
直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａのａ相、ｂ相、ｃ相を流れる電機子電流をｉａ１、ｉｂ１、ｉｃ１とし、第７次時間高調波電流まで考慮すると、それぞれ次式で表される。
【００１０】
【数１】
2004007933.tif 000003
【００１１】
ここで、φ：無負荷起電力と電機子電流との位相差
Ｉ１、Ｉ５、Ｉ７：各次数の電流実効値
（１）式に基づく各相の電機子起磁力Ｆａ１、Ｆｂ１、Ｆｃ１は次式で表される。
【００１２】
【数２】
2004007933.tif 000004
【００１３】
ここで、Ｎ：直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａおよび直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂの有効巻数／相、Ｐ：極数
直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａに対してδだけずらし位置に巻回した直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂに流れる電機子電流をｉａ２、ｉｂ２、ｉｃ２とし、第７次時間高調波電流まで考慮すると、それぞれ次式で表される。
【００１４】
【数３】
2004007933.tif 000005
【００１５】
（３）式に基づく各相の電機子起磁力Ｆａ２、Ｆｂ２、Ｆｃ２は次式で表される。
【００１６】
【数４】
2004007933.tif 000006
【００１７】
（１）式、（２）式に基づく電機子起磁力Ｆ１および（３）式、（４）式に基づく電機子起磁力Ｆ２は、それぞれ次式のようになる。
【００１８】
【数５】
2004007933.tif 000007
【００１９】
【数６】
2004007933.tif 000008
【００２０】
ここで、Ｆｍ１＝２１／２ＮＩ１／Ｐ、Ｆｍ５＝２１／２ＮＩ５／Ｐ、Ｆｍ７＝２１／２ＮＩ７／Ｐ
【００２１】
従来技術による直流電源用発電機では（５）式による電機子起磁力Ｆ１のみが形成されるが、本発明ではこれに（６）式による電機子起磁力が加わる。従って、両直流電源用電機子巻線１２ａ，１２ｂによる合成電機子起磁力Ｆ（＝Ｆ１＋Ｆ２）は次式のようになる。
【００２２】
【数７】
Ｆ＝３Ｆｍ１Ｓｉｎ（ωｔ−θ−φ）＋（３／２）Ｆｍ５｛ｓｉｎ（５ωｔ＋θ−５φ）＋ｓｉｎ（５ωｔ＋θ−５φ−６δ）｝＋（３／２）Ｆｍ７｛ｓｉｎ（７ωｔ−θ−７φ）＋ｓｉｎ（７ωｔ−θ−７φ−６δ）｝・・・・・（７）
【００２３】
（７）式において、右辺第１項は基本波電機子起磁力、第２項は第５次時間高調波電機子起磁力、第３項は第７次時間高調波電機子起磁力を表している。δを±３０度とすると右辺の第２項と第３項の中括弧の中は０になる。すなわち第５次、第７次時間高調波電機子起磁力が消滅し、本発明の目的が達成される。δに正と負の二つの角度が示されるのは、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａの巻線軸１７に対する直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂのずらし位置を、回転子の回転方向としても、反対方向としても同様の効果が得られるということである。
【００２４】
次に、請求項２に係る発明の効果を実験によって検証した結果を従来技術による実験結果と比較して示す。
図１１および図１２は、それぞれ負荷に直流電力を供給している状態における従来技術による商用周波数電源用電機子巻線起電力Ｅの波形および界磁電流の周波数分析結果である。
図８および図９は、それぞれ請求項２に係る発明による商用周波数電源用電機子巻線起電力Ｅの波形および界磁電流の周波数分析結果である。両者の間で、直流電源用電機子巻線の巻数、巻線係数および直流電流Ｉｄなどの値を等しく設定した比較であることはいうまでもない。
図１１の波形の歪み率は９．８％であり、時間高調波電機子起磁力に起因する特有の歪みが発生している。図８の波形の歪み率は２．６％であり、本発明によって商用周波数電源用電機子巻線起電力Ｅの波形の歪みが防止され、ほぼ正弦波と言える波形が商用周波数電源用として実現できている。
図１２において基本波周波数（５０Ｈｚ）の６倍の３００Ｈｚの電流成分が見られるが、本発明による図９においては見られない。これは、本発明が功を奏し、界磁電流を脈動させる第５次、第７次時間高調波電機子起磁力が消滅したことを示している。
【００２５】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す。
本発明では、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａと直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂの電機子電流を、整流器を通じて同時に負荷に供給する。従って、図３に例示するように、３相全波整流器１４ａおよび３相全波整流器１４ｂのそれぞれに独立した負荷１５ａ，１５ｂを接続する場合でも同様の効果が得られる。この場合、両直流電源用電機子巻線１２ａ，１２ｂの巻数および巻線係数などに関する仕様および両負荷容量が等しいとき、本発明として最大の効果が発揮できるが、仮にそれらが異なっていたとしても従来技術に勝る相応の効果が得られる。
【００２６】
図４は本発明の第４の実施の形態を示す。
前記３相全波整流器１４ａまたは１４ｂの何れかが、整流器負荷１５′の一部として既に負荷に接続された形態を例示する。整流器負荷とは、商用周波数電源から受電した交流電力を直流電力に変換するための整流器を初めから搭載している電気機器のことである。従って、整流器負荷１５′は図４に示すように、３相全波整流器１４ａとその直流側に接続され直流で機能する負荷１５とで構成されている。この整流器負荷の実例としては、
（１）インバータ
この装置は商用周波数電源から受電した交流電力を、搭載している整流器で一旦直流電力に変換した後、サイリスタなどの電力変換素子を用いて直流電力を加工し、新たな周波数の交流電力を作り出す。交流受電部に整流器があることから整流器負荷の一種と言える。
（２）バッテリ充電装置
バッテリを充電するには直流電力が必要である。商用周波数電源から受電した交流電力を、内部に搭載した整流器で直流電力に変換してバッテリに供給する。（３）空調機（インバータ搭載）
空調のパワーを微調整するために、空調モータの回転数をインバータによる周波数変換で変化させる。インバータが搭載されていることから、（１）と同様に整流器負荷となる。
（４）コンピュータ
コンピュータ内部の電子回路は直流で機能する。商用周波数電源の交流電力はコンピュータ内部の整流器により直流に変換されるため整流器負荷となる。
このような整流器負荷の場合、図４に示すように、３相全波整流器１４ａの交流側が整流器負荷１５′の入力端子１、２、３となっているから、それらの入力端子に直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａを接続すると共に、３相全波整流器１４ａの直流側を、直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂに接続した３相全波整流器１４ｂの直流側に並列接続すれば、本発明による実施の形態１の電気回路と同様となる。
【００２７】
図５は、本発明の第５の実施の形態を示し、すなわち、請求項４に係る発明の実施の形態を示す図であり、図１ないし図４に示した３相全波整流器１４ａ，１４ｂを３相半波整流器１４ａ′，１４ｂ′に置換するものである。
このようにした場合、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａのａ相、ｂ相、ｃ相を流れる電機子電流ｉａ１′，ｉｂ１′，ｉｃ１′および直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）１２ｂのａ相、ｂ相、ｃ相を流れる電機子電流ｉａ２′，ｉｂ２′，ｉｃ２′は、図１ないし図４に基づいて表記した前記（１）式および（３）式のそれぞれに半波整流による直流成分を追加したものと考えれば良く、第５次、第７次時間高調波電流については全く同じ形式で表記される。従って、第５の実施の形態においても第５次、第７次時間高調波電機子起磁力に対する本発明の効果が図１ないし図４の場合と同様に発揮されることが導かれる。
【００２８】
図６は、本発明の第６の実施の形態を示し、すなわち、請求項５に係る発明の実施の形態を示す図であり、３相全波整流回路と６相半波整流回路が電気的に共通性があり、電機子起磁力に関しても類似の現象を示すという周知の事実を利用した本発明の実施の形態を示している。すなわち、この第６の実施の形態では、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａと、この直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａと極数が等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝６）１２ｂ′を巻回し、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）１２ａに３相全波整流器１４ａを接続して３相全波整流回路を構成し、直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝６）１２ｂ′に６相半波整流器１４ｂ″を接続して６相半波整流回路を構成している。他の符号の意味するものは第２の実施の形態と同様である。図６では負荷の形態を第１または第２の実施の形態と同じものにしているが、第３、第４の実施の形態で示した負荷の接続形態を採ることが可能であることはいうまでもない。
【００２９】
図７は、本発明の第７の実施の形態を示し、すなわち、請求項６に係る発明の実施の形態を示す図であり、前記第６の実施の形態と同様、３相全波整流回路と６相半波整流回路が電気的に共通性があり、電機子起磁力に関しても類似の現象を示すという周知の事実を利用した本発明の実施の形態を示している。すなわち、この第７の実施の形態では、直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝６）１２ａ′と、この直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝６）１２ａ′と極数が等しい直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝６）１２ｂ′とを巻回し、それぞれに６相半波整流器１４ａ″および６相半波整流器１４請求項１または請求項２に記載の直流電源用発電機において、ｂ″を接続して二つの６相半波整流回路を構成している。他の符号の意味するものは第２の実施の形態と同様である。図６では負荷の形態を第１または第２の実施の形態と同じものにしているが、第３の実施の形態で示した負荷の接続形態を採ることが可能であることはいうまでもない。
【００３０】
以上の実施の形態においてδを３０度としたが、本発明では０度＜δ≦３０度または−３０度≦δ＜０度の範囲で選択的に採用することが可能である。このときδ＝±３０度において本発明の効果が最も大きく、その他の値においても相応の効果が期待できることが（７）式によって証明できる。製造上の都合でδ＝±３０度が採用でき得ない場合に、前記δの範囲内で選択すれば良い。例えば、固定子のスロット数が３６であり、回転子の界磁巻線の極数が４であるような仕様のものに本発明を適用する場合、隣接するスロット間隔は電気角で２０度であるから、δ＝±３０度を採用するとことができない。本発明はこのような場合においてはδ＝±２０度を採用して相応の効果を上げることを可能にするものである。
また、整流器は全てダイオードによって構成されたものとしたが、本発明ではこれに限ることなく、サイリスタなどの通電率制御素子を用いた場合にも適用できる。なぜならば、通電率を１００％としたサイリスタはダイオードと同じであり、通電率を下げた場合でも電機子電流には必ず第５次、第７次時間高調波電流が含まれることはダイオードの場合と同じだからである。
さらに、負荷に印加する直流電圧を調整するために、整流器の交流側にトランスを介在させる場合があり得るが、この場合も本発明の効果は発揮される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、第５次、第７次時間高調波電機子起磁力を低減または消滅させることができるから、界磁電流の脈動、高調波銅損の発生などが防止できる。また、前記時間高調波電機子起磁力の影響を低減するために設けていたダンパ巻線は不要となり、発電機の容量も負荷容量に見合ったもので済むようになるから、高効率、低コスト、高電力品質の直流電源用発電機を提供することが可能となる。また、商用周波数電源用電機子巻線を備えた場合は、この商用周波数電源用電機子巻線に得られる起電力の波形に歪みが発生せず、ほぼ正弦波と言える波形の商用周波数電源を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の直流電源用発電機の第１の実施の形態の電気回路図である。
【図２】
本発明の直流電源用発電機の第２の実施の形態の電気回路図である。
【図３】
本発明の直流電源用発電機の第３の実施の形態の電気回路図である。
【図４】
本発明の直流電源用発電機の第４の実施の形態の電気回路図である。
【図５】
本発明の直流電源用発電機の第５の実施の形態の電気回路図である。
【図６】
本発明の直流電源用発電機の第６の実施の形態の電気回路図である。
【図７】
本発明の直流電源用発電機の第７の実施の形態の電気回路図である。
【図８】
本発明による商用周波数電源用電機子巻線起電力の波形を示す図である。
【図９】
本発明による界磁電流の周波数分析結果を示す図である。
【図１０】
従来一般の直流電源用発電機の電気回路図である。
【図１１】
従来技術による商用周波数電源用電機子巻線起電力の波形を示す図である。
【図１２】
従来技術による界磁電流の周波数分析結果を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　固定子
１１　　　回転子
１２　　　直流電源用電機子巻線
１２ａ　　直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝３）
１２ａ′　直流電源用Ｌ相電機子巻線（Ｌ＝６）
１２ｂ　　直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝３）
１２ｂ′　直流電源用Ｍ相電機子巻線（Ｍ＝６）
１３　　　界磁巻線
１４ａ　　３相全波整流器
１４ａ′　３相半波整流器
１４ａ″　６相半波整流器
１４ｂ　　３相全波整流器
１４ｂ′　３相半波整流器
１４ｂ″　６相半波整流器
１５　　　負荷
１５ａ　　負荷
１５ｂ　　負荷
１５′　　整流器負荷
１６　　　商用周波数電源用電機子巻線
１７　　　直流電源用Ｌ相電機子巻線の巻線軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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