(57)【要約】【課題】発電に際して周波数を一定とし調整制御装置をできるだけ少なくして低コスト小重量の交流整流子発電装置を得ること。【解決手段】界磁巻線１に交流電源を接続し、整流子７を形成する各整流子片７１を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、ブラシ８を整流子７に接触させつつ回転子６に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成し、ブラシ８には上記交流電源とは別の交流出力端を接続したこと。各整流子片７１のスキューの角度は、ブラシ８の軸方向移動範囲内にてブラシ８を移動させた状態で、このブラシ８と接触する整流子片数がその整流子片７１につながる回転子巻線４の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定すること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁巻線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子巻線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す交流整流子発電装置において、
界磁巻線に交流電源を接続し、
整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、
ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成し、
ブラシには上記交流電源とは別の交流出力端を接続したことを特徴とする交流整流子発電装置。
【請求項２】
ブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３】
各整流子片のスキューの角度は、ブラシの軸方向移動範囲内にてブラシを移動させた状態で、このブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求項２に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４】
ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求項２に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５】
ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うことを特徴とする請求項２に記載の交流整流子発電装置。
【請求項６】
アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシの軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求項５に記載の交流整流子発電装置。
【請求項７】
コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシの軸方向移動位置が基準位置となるブラシ位置に制御することを特徴とする請求項６に記載の交流整流子発電装置。
【請求項８】
テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする請求項６に記載の交流整流子発電装置。
【請求項９】
各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする請求項４または５に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１０】
回転子は、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１１】
各整流子片のスキューの角度は、回転子の軸方向移動範囲内にて回転子を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求項１０に記載の交
流整流子発電装置。
【請求項１２】
回転子の軸方向移動は、回転子を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求項１０に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１３】
回転子の軸方向移動は、アクチュエータを駆動させて行うことを特徴とする請求項１０に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１４】
アクチュエータは、回転子の回転数に対する回転子の軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求項１３に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１５】
コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにて回転子の軸方向移動位置が基準位置となる回転子位置に制御することを特徴とする請求項１４に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１６】
テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする請求項１４に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１７】
各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする請求項１２または１３に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１８】
回転子およびブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項１９】
各整流子片のスキューの角度は、ブラシおよび回転子の軸方向移動範囲内にてブラシおよび回転子の少なくとも一方を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求項１８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２０】
回転子およびブラシの少なくとも一方の軸方向移動は、回転子および整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダの少なくとも一方を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求項１８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２１】
整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うブラシの軸方向移動とアクチュエータにて駆動させて行う回転子の軸方向移動との双方を行うことを特徴とする請求項１８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２２】
アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシ及び回転子相互の相対的軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求項２１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２３】
コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシおよび回転子の少なくとも一つの相対的軸方向移動位置が基準位置となるように制御することを特徴とする請求項２２に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２４】
テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする請求項２２に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２５】
各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする請求項２０または２１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２６】
ブラシに接続される交流出力端および界磁回路の少なくとも一つには、可変移相手段が備えられることを特徴とする請求項１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２７】
回転子巻線の巻線数は、この回転子巻線に誘導される変圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とする請求項１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項２８】
界磁巻線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子巻線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す交流整流子発電装置において、
界磁巻線に交流電源を接続し、
整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、
ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成し、
ブラシに接続される交流出力端は上記交流電源に接続したことを特徴とする交流整流子発電装置。
【請求項２９】
ブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする請求項２８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３０】
各整流子片のスキューの角度は、ブラシの軸方向移動範囲内にてブラシを移動させた状態で、このブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求項２９に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３１】
ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求項２９に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３２】
ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うことを特徴とする請求項２９に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３３】
アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシの軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求項３２に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３４】
コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシの軸方向移動位置が基準位置となるブラシ位置に制御することを特徴とする請求項３３に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３５】
テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする請求項３３に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３６】
各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする請求項３１または３２に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３７】
回転子は、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする請求項２８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３８】
各整流子片のスキューの角度は、回転子の軸方向移動範囲内にて回転子を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求項３７に記載の交流整流子発電装置。
【請求項３９】
動させて行うことを特徴とする請求項３７に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４０】
回転子の軸方向移動は、アクチュエータにて駆動させて行うことを特徴とする請求項３７に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４１】
アクチュエータは、回転子の回転数に対する回転子の軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求項４０に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４２】
コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにて回転子の軸方向移動位置が基準位置となる回転子位置に制御することを特徴とする請求項４１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４３】
テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする請求項４１に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４４】
各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする請求項３９または４０に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４５】
回転子およびブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする請求項２８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４６】
各整流子片のスキューの角度は、ブラシおよび回転子の軸方向移動範囲内にてブラシおよび回転子の少なくとも一方を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする請求項４５に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４７】
回転子およびブラシの少なくとも一方の軸方向移動は、回転子および整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダの少なくとも一方を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする請求項４５に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４８】
整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うブラシの軸方向移動とアクチュエータにて駆動させて行う回転子の軸方向移動との双方を行うことを特徴とする請求項４５に記載の交流整流子発電装置。
【請求項４９】
アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシ及び回転子相互の相対的軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする請求項４８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５０】
コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシおよび回転子の少なくとも一つの相対的軸方向移動位置が基準位置となるように制御することを特徴とする請求項４９に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５１】
テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする請求項４９に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５２】
各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする請求項４７または４８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５３】
ブラシに接続される交流出力端、界磁回路、回転子回路の少なくとも一つには、可変移相手段が備えられることを特徴とする請求項２８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５４】
回転子巻線の巻線数は、この回転子巻線に誘導される変圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とする請求項２８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５５】
界磁回路には界磁巻線に対して直列共振を生ずる容量のコンデンサを接続して可変移相手段としたことを特徴とする請求項２６または５３に記載の交流整流子発電装置。
【請求項５６】
固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電圧を整流して基準電圧と比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整する交流整流子発電装置。
【請求項５７】
固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電圧と基準交流電圧とを比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整する交流整流子発電装置。
【請求項５８】
固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電流と基準電流とを比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整する交流整流子発電装置。
【請求項５９】
交流励磁電源の電圧波形に対応した同一波形を交流出力電源にて出力することを目的とすることを特徴とする請求項５６または５７に記載の交流整流子発電装置。
【請求項６０】
交流出力端あるいは交流出力電源に対しては、ＵＰＳとしての用いることを特徴とする請求項１、２８、５６、５７、または５８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項６１】
ブラシから交流出力端に取り出される電圧が一入力端に印加されるパワーアンプを備え、このパワーアンプの出力端が界磁巻線に接続され、このパワーアンプの他の入力端には界磁巻線端子電圧の負帰還入力を戻したことを特徴とする請求項１または２８に記載の交流整流子発電装置。
【請求項６２】
ブラシから交流出力端に流れる電流値にてパワーアンプの一入力端に備えたＡＧＣ回路の出力制御を行うことを特徴とする請求項６１に記載の交流整流子発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原動機の入力である回転駆動力の大小にかかわらず、一定周波数で所望の発電出力を得る交流整流子発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば水力発電や火力発電の原理としては、水車やタービンの回転駆動力を交流発電機に伝え、この交流発電機の回転子の回転に基づき発電し、交流電力を出力するものである。この場合、発電機出力としての交流電力を得るためには、一定の周波数になること、定格を超えない電圧に調整されていること、更には使用電力や送電線路の送電容量に応じた電流および位相が調整されること、等種々の調整制御が必要になる。このために、例えば発電機入力である水車やタービンの回転力を調整するためガスや水量の調整制御すなわちガバナによる調整制御、原動機の羽根の角度調整、等の種々の機械的調整や制御が必要になる。また、系統連系にあっては、負荷短絡時の防護のための高速遮断器等の連係保護装置が必要となり、更には雷害や地絡等の異常電圧防護措置を講ずる必要もある。
【０００３】
このようなことを勘案すると、発電のためには発電機本体である交流発電機以外にも検出器、調整装置、制御装置、保護装置等極めて多くの装置や設備が必要となり、電力の好適な供給のためには単に発電機本体のみならずこれら多くの装置や設備を含めた発電装置が必要になる。そして、この発電装置としては大電力になるほど大規模な発電プラントが構築されることとなり、同時に保守点検作業も頻繁に行う必要が生じてくる。
【０００４】
他方、最近の趨勢として、小水力発電、風力発電などの小出力の発電装置（風力発電は最近では大出力のものも出現している）も種々商品化されており、自然環境下でのいわゆるクリーンなエネルギを余すところなく電力に変えようとする動向に沿うものである。そして、これら小出力の発電装置にあってもガバナ等の装置や設備が必要となり保守点検も面倒となるのであるが、更にはこれらの発電装置の設置については、前述の火力発電等と同等あるいはそれ以上に予め設置環境を考慮することにより効率よくエネルギを取得できる設置場所を厳密に選択するという必要も生ずる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７０５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように大規模な発電プラントにあっても、あるいは小出力の発電装置にあっても、設備コストの低減、装置の簡素化、係員による保守点検の軽減等のために交流発電機以外の検出器、調整装置、制御装置、保護装置等極めて多く存在する装置や設備をできるだけ複合化して簡素化しあるいはできれば除去することによって発電装置のスリム化を図りたいという要請がある。
【０００７】
また、小出力の発電装置における設置場所の選択についても、常設の発電装置にあっては設置環境を考慮することは当然であるが、さらに季節や時期によって、例えば水量の豊富な時期、風の強い時期に簡便に設置して発電するという、夏になれば扇風機を出し冬になればストーブを出すことと同様に扱えるような、簡便に設置や収納が可能となる発電装置があってもよい。
【０００８】
具体例を考えると、風力発電にあって発電機自体で出力周波数や位相を所定値に自動調整でき屋根や塀に簡便に着脱できる携帯容易な大きさと構造を有し、強風や暴風の場合でも出力電圧を定格電圧以内に抑えるような特性を有する発電機があってもよい。
【０００９】
しかしながら、現実の風力発電装置にあっては、多くの調整制御装置等と係員による保守操作が必要であり、また設置場所も厳密に選択され固定された箇所となる。すなわち、系統連系をしている場合には周波数や位相を完全に一致させ、商用電源に完全に同期させる必要があり、また強風時には過大電圧を抑制すべく励磁電流を減少させるにしても限界があり周波数が上昇するので回転数を制御しあるいは機器の切り離しをする必要がある。すなわち多くの装置や機器が必要不可欠となっており、更には発電装置も固定設置される大きなものとなってしまっている。
【００１０】
また、別の発電機としてエンジン発電機に着目した場合、エンジン発電機としては大型の固定設置用あるいは小型の移動用発電機があるが、小容量のエンジン発電機になる程傾向として負荷変動による出力電圧変動が大きいという問題があり、この電圧変動を少なくするためにエンジンの出力調整を行い、あるいは励磁電流により出力電圧調整をすることになるのであるが、機械的な回転数制御に至ると応答が遅いため周波数が変動してしまうという問題が生じている。
【００１１】
また、電圧や周波数の変動を少なくするためには、磁気回路を大きくしあるいは巻線を太くしていわゆる大型化し、変動分を吸収する装置を得るという方策もあるが、エンジン発電装置としては必然的にコストや重量が大きくなる。
【００１２】
この発明は、上述の問題に鑑み発明されたもので、調整制御装置等の設備や装置あるいは保守点検作業をできるだけ少なくしてスリムな発電装置とし、また必要に応じて設置や収納が簡便にできる交流整流子発電装置を得ることを目的とする。
【００１３】
更に、この発明は、エンジン発電装置を利用した場合にあっても機械的回転数制御において応答遅れをなくし、またコストや重量が大きな発電装置とすることもなく電圧や周波数の変動分を吸収する交流整流子発電装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するため、この発明にかかる交流整流子発電装置は、界磁巻線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子巻線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す交流整流子発電装置において、界磁巻線に交流電源を接続し、整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成し、ブラシには上記交流電源とは別の交流出力端を接続したことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、界磁電流による周波数を常に発電装置の出力周波数とすることができ、ブラシや回転子の軸方向移動により出力電圧や位相を調整することができるので、回転駆動力の変動や負荷特性の変動があっても出力電圧や力率調整が可能となり、発電にかかわる設備や装置の低減やそれに基づく使用環境の拡大を図ることができる。
【００１６】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、ブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、ブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。
【００１８】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、各整流子片のスキューの角度は、ブラシの軸方向移動範囲内にてブラシを移動させた状態で、このブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、ブラシの軸方向移動範囲内にて回転子巻線の９０度以上の電気角の差を設けることにより、例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに０度から９０度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。
【００２０】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、風とか水による流体圧に応じてブラシの軸方向移動をすることで、例えばプロペラや水車などの原動機の回転駆動力に応じたブラシ移動が達成されることにより、簡便かつ安価な機構にてブラシ制御が可能となる。
【００２２】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、ブラシの軸方向移動をアクチュエータというなるべく簡単な構造にて行うようにしたものである。
【００２４】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシの軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、テーブルを内蔵した例えば１チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、負荷変動、あるいは力率変動に対処できることになる。
【００２６】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシの軸方向移動位置が基準位置となるブラシ位置に制御することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場合でも変圧器作用による誘導起電力に起因して電力消費は極めてわずかとなり、あるいは回転子が過回転の場合は回転による誘導起電力が生ぜず原動機のから回りを生起し、短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。
【００２８】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、発電機の使用状態、負荷の状態、系統を含めた電力系全体の状態に応じた電力制御が可能となる。
【００３０】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、整流子のスキューの形状にてブラシの一方向移動により例えば基準位置から９０度ブラシ回動等価位置に達し更には基準位置への移動が可能となり、例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じてブラシ移動位置を決定することができ、ブラシ制御が簡単となり、流体圧に応じた機械的なブラシ制御も可能となる。
【００３２】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、回転子は、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、回転子を軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。
【００３４】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、各整流子片のスキューの角度は、回転子の軸方向移動範囲内にて回転子を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、回転子の軸方向移動範囲内にて回転子巻線の９０度以上の電気角の差を設けることにより、例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに０度から９０度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。
【００３６】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、回転子の軸方向移動は、回転子を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、風とか水による流体圧に応じて回転子の軸方向移動をすることで、例えばプロペラや水車などの原動機の回転駆動力に応じた回転子移動が達成されることにより、簡便かつ安価な機構にて回転子制御が可能となる。
【００３８】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、回転子の軸方向移動は、アクチュエータを駆動させて行うことを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、回転子の軸方向移動機構をアクチュエータというなるべく簡単な構造にて行うようにしたものである。
【００４０】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、アクチュエータは、回転子の回転数に対する回転子の軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする。
【００４１】
この発明によれば、テーブルを内蔵した例えば１チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、負荷変動、あるいは力率変動に対処できることになる。
【００４２】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにて回転子の軸方向移動位置が基準位置となる回転子位置に制御することを特徴とする。
【００４３】
この発明によれば、原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場合でも変圧器作用による誘導起電力に起因して電力消費は極めてわずかとなり、あるいは回転子が過回転の場合は回転による誘導起電力が生ぜず原動機のから回りを生起し、短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。
【００４４】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする。
【００４５】
この発明によれば、発電機の使用状態、負荷の状態、系統を含めた電力系全体の状態に応じた電力制御が可能となる。
【００４６】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする。
【００４７】
この発明によれば、整流子のスキューの形状にて回転子の一方向移動により例えば基準位置から９０度ブラシ回動等価位置に達し更には基準位置への移動が可能となり、例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じて回転子移動位置を決定することができ、回転子制御が簡単となり、流体圧に応じた機械的な回転子制御も可能となる。
【００４８】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、回転子およびブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことを特徴とする。
【００４９】
この発明によれば、回転子およびブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。
【００５０】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、各整流子片のスキューの角度は、ブラシおよび回転子の軸方向移動範囲内にてブラシおよび回転子の少なくとも一方を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することを特徴とする。
【００５１】
この発明によれば、回転子およびブラシの軸方向移動範囲内にて回転子巻線の９０度以上の電気角の差を設けることにより、例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに０度から９０度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。
【００５２】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、回転子およびブラシの少なくとも一方の軸方向移動は、回転子および整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダの少なくとも一方を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことを特徴とする。
【００５３】
この発明によれば、風とか水による流体圧に応じて回転子およびブラシの軸方向移動をすることで、例えばプロペラや水車などの原動機の回転駆動力に応じた回転子やブラシの移動が達成されることにより、簡便かつ安価な機構にて回転子およびブラシ制御が可能となる。
【００５４】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うブラシの軸方向移動とアクチュエータにて駆動させて行う回転子の軸方向移動との双方を行うことを特徴とする。
【００５５】
この発明によれば、ブラシ移動機構と回転子移動機構との双方をアクチュエータというなるべく簡単な構造にて行うようにしたものである。
【００５６】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシ及び回転子相互の相対的軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることを特徴とする。
【００５７】
この発明によれば、テーブルを内蔵した例えば１チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、負荷変動、あるいは力率変動に対処できることになる。
【００５８】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシおよび回転子の少なくとも一つの相対的軸方向移動位置が基準位置となるように制御することを特徴とする。
【００５９】
この発明によれば、原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場合でも変圧器作用による誘導起電力に起因して電力消費は極めてわずかとなり、あるいは回転子が過回転の場合は回転による誘導起電力が生ぜず原動機のから回りを生起し、短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。
【００６０】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することを特徴とする。
【００６１】
この発明によれば、発電機の使用状態、負荷の状態、系統を含めた電力系全体の状態に応じた電力制御が可能となる。
【００６２】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴とする。
【００６３】
この発明によれば、整流子のスキューの形状にて回転子の一方向移動により例えば基準位置から９０度ブラシ回動等価位置に達し更には基準位置への移動が可能となり、例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じて回転子およびブラシ移動位置を決定することができ、回転子およびブラシ制御が簡単となり、流体圧に応じた機械的な回転子およびブラシ制御も可能となる。
【００６４】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、ブラシに接続される交流出力端あるいは界磁回路には、可変移相手段が備えられることを特徴とする。
【００６５】
この発明によれば、送電路の状態、負荷の状態、励磁の状態等に応じた適切な移相が可能になる。
【００６６】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、回転子巻線の巻線数は、この回転子巻線に誘導される変圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整することを特徴とする。
【００６７】
この発明によれば、起電力の大きさや位相を好適に調整することができる。
【００６８】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、界磁回路には界磁巻線に対して直列共振を生ずる容量のコンデンサを接続して可変移相手段としたことを特徴とする。
【００６９】
この発明によれば、界磁回路に仮に低電圧が印加されたとしても大きな電流を流すことができる。
【００７０】
以上の各発明にかかる交流整流子発電装置は、ブラシに接続される交流出力端が界磁電源である交流電源に接続した、いわゆる分巻型の交流整流子発電装置にも適用され、同様な作用効果を有する。
【００７１】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電圧を整流して基準電圧と比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することを特徴とする。
【００７２】
この発明によれば、負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ安価になる。また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。
【００７３】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電圧と基準交流電圧とを比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することを特徴とする。
【００７４】
この発明によれば、負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ安価になる。また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。
【００７５】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電流と基準電流とを比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することを特徴とする。
【００７６】
この発明によれば、交流出力電流の補償が容易となる。
【００７７】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、交流励磁電源の電圧波形に対応した同一波形を交流出力電源にて出力することを目的とすることを特徴とする。
【００７８】
この発明によれば、界磁電源である交流出力電源と同一の波形を出力として得ることができる。
【００７９】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、交流出力端あるいは交流出力電源に対しては、ＵＰＳとしての用いることを特徴とする。
【００８０】
この発明によれば、無停電電源を得ることができ、また簡単な構造にて系統に対して連系することができ、所望の周波数、位相、電圧にて出力を得ることができる。
【００８１】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、ブラシから交流出力端に取り出される電圧が一入力端に印加されるパワーアンプを備え、このパワーアンプの出力端が界磁巻線に接続され、このパワーアンプの他の入力端には界磁巻線端子電圧の負帰還入力を戻したことを特徴とする。
【００８２】
この発明によれば、パワーアンプの負帰還によって系統電圧あるいは出力電圧と同相の界磁電流を流すことができ、電流位相を改善することができる。
【００８３】
次の発明にかかる交流整流子発電装置は、上記の発明において、ブラシから交流出力端に流れる電流値にてパワーアンプの一入力端に備えたＡＧＣ回路の出力制御を行うことを特徴とする。
【００８４】
この発明によれば、回転子電流に応じたパワーアンプの電圧制御が可能となり、ひいては界磁電流量の制御が可能となる。
【発明の効果】
【００８５】
この発明によれば、界磁巻線が巻かれて励磁される固定子鉄心に対し回転子巻線が巻かれた回転子鉄心を回転させて整流子およびブラシを介して電力を取り出す交流整流子発電装置において、界磁巻線に交流電源を接続し、整流子を形成する各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列し、ブラシを整流子に接触させつつ回転子に対して相対的に軸方向に沿い移動可能に構成し、ブラシには上記交流電源とは別の交流出力端を接続したことにより、界磁電流による周波数を常に発電装置の出力周波数とすることができ、ブラシや回転子の軸方向移動により出力電圧や位相を調整することができるので、回転駆動力の変動や負荷特性の変動があっても出力電圧や力率調整が可能となり、発電にかかわる設備や装置の低減やそれに基づく使用環境の拡大を図ることができる。
【００８６】
次の発明によれば、ブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことにより、ブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。
【００８７】
次の発明によれば、各整流子片のスキューの角度は、ブラシの軸方向移動範囲内にてブラシを移動させた状態で、このブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することにより、ブラシの軸方向移動範囲内にて回転子巻線の９０度以上の電気角の差を設けることにより、例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに０度から９０度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。
【００８８】
次の発明によれば、ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダを回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことにより、風圧とか水圧による流体圧に応じてブラシの軸方向移動をすることで、原動機の回転駆動力に応じたブラシ移動が達成されることにより、簡便かつ安価な機構にてブラシ制御が可能となる。
【００８９】
次の発明によれば、ブラシの軸方向移動は、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うことにより、ブラシの軸方向移動をなるべく簡単な構造にて行うようにしたものである。
【００９０】
次の発明によれば、アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシの軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることにより、テーブルを内蔵した例えば１チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、負荷変動、あるいは力率変動に対処できることになる。
【００９１】
次の発明によれば、コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシの軸方向移動位置が基準位置となるブラシ位置に制御することにより、原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場合でも電力消費は極めてわずかとなり、あるいは回転子が過回転の場合は原動機のから回りを生起し、短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。
【００９２】
次の発明によれば、テーブルは、出力電流、出力電圧、効率、系統負荷特性の少なくとも一つをパラメータとして作成することにより、発電機の使用状態、負荷の状態、系統を含めた電力系全体の状態に応じた電力制御が可能となる。
【００９３】
次の発明によれば、各整流子片によって形成される整流子のスキューは、整流子の軸方向一端より他端に向って整流子の周方向時計回りに捻り、ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことにより、整流子のスキューの形状にてブラシの一方向移動により例えば基準位置から９０度ブラシ回動等価位置に達し更には基準位置への移動が可能となり、例えば風力発電では無風から強風までの風圧に応じてブラシ移動位置を決定することができ、ブラシ制御が簡単となり、流体圧に応じた機械的なブラシ制御も可能となる。
【００９４】
次の発明によれば、回転子は、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことにより、回転子を軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。
【００９５】
次の発明によれば、各整流子片のスキューの角度は、回転子の軸方向移動範囲内にて回転子を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することで、回転子の軸方向移動範囲内にて回転子巻線の９０度以上の電気角の差を設けることにより、例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに０度から９０度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。
【００９６】
次の発明によれば、回転子の軸方向移動は、回転子を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことにより、風とか水による流体圧に応じて回転子の軸方向移動をすることで、原動機の回転駆動力に応じた回転子移動が達成されることにより、簡便かつ安価な機構にて回転子制御が可能となる。
【００９７】
次の発明によれば、回転子の軸方向移動は、アクチュエータを駆動させて行うことにより、回転子の軸方向移動機構を備えたものである。
【００９８】
次の発明によれば、アクチュエータは、回転子の回転数に対する回転子の軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることにより、テーブルを内蔵した例えば１チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、負荷変動、あるいは力率変動に対処できることになる。
【００９９】
次の発明によれば、コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにて回転子の軸方向移動位置が基準位置となる回転子位置に制御することにより、原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場合でも電力消費は極めてわずかとなり、あるいは回転子が過回転の場合は原動機のから回りを生起し、短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。
【０１００】
次の発明によれば、回転子およびブラシは、軸方向にスキューを持たせて各整流子片を筒状に配列した整流子の軸方向移動範囲内を軸方向に沿い往復移動可能に構成したことにより、回転子およびブラシを軸方向移動範囲内にて軸方向移動可能にさせて出力電圧や位相を調整させたものである。
【０１０１】
次の発明によれば、各整流子片のスキューの角度は、ブラシおよび回転子の軸方向移動範囲内にてブラシおよび回転子の少なくとも一方を移動させた状態で、ブラシと接触する整流子片数がその整流子片につながる回転子巻線の電気角にて９０度以上の差が生ずる本数になるように決定することにより、回転子及びブラシの軸方向移動範囲内にて回転子巻線の９０度以上の電気角の差を設けることにより、例えば直線状整流子片からなる整流子の周りに０度から９０度以上までのブラシ回動と等価の特性が得られ、所望の出力電圧調整や位相調整が可能となる。
【０１０２】
次の発明によれば、回転子およびブラシの少なくとも一方の軸方向移動は、回転子および整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダの少なくとも一方を回転駆動力を発生する原動機への流体圧力に応じて移動させて行うことにより、風とか水による流体圧に応じて回転子およびブラシの軸方向移動をすることで、原動機の回転駆動力に応じた回転子やブラシの移動が達成されることにより、簡便かつ安価な機構にて回転子およびブラシ制御が可能となる。
【０１０３】
次の発明によれば、整流子の周りに空隙を介して配置されたブラシホルダをアクチュエータにて駆動させて行うブラシの軸方向移動とアクチュエータにて駆動させて行う回転子の軸方向移動との双方を行うことにより、ブラシ移動機構と回転子移動機構との双方を備えたものである。
【０１０４】
次の発明によれば、アクチュエータは、回転子の回転数に対するブラシ及び回転子相互の相対的軸方向移動位置のテーブルを有するコントローラにて制御されることにより、テーブルを内蔵した例えば１チップの専用コントローラにて原動機の回転数変動、負荷変動、あるいは力率変動に対処できることになる。
【０１０５】
次の発明によれば、コントローラは、回転子の回転数が少ない状態あるいは停止、一定回転数以上、および負荷の急変の少なくとも一つにてブラシおよび回転子の少なくとも一つの相対的軸方向移動位置が基準位置となるように制御することにより、原動機からの回転駆動力がなく発電機として機能しない場合でも電力消費は極めてわずかとなり、あるいは回転子が過回転の場合は原動機のから回りを生起し、短絡や地絡等の事故時にあって迅速な電力の抑制が可能となる。
【０１０６】
次の発明によれば、ブラシに接続される交流出力端には、可変移相手段が備えられることにより、送電路の状態、負荷の状態等に応じた適切な移相が可能になる。
【０１０７】
次の発明によれば、回転子巻線の巻線数は、この回転子巻線に誘導される変圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力との相対関係に応じて調整することにより、起電力の大きさや位相を好適に調整することができる。
【０１０８】
以上の各発明はいわゆる分巻型の交流整流子発電装置にも適用され、同様な作用効果を有する。
【０１０９】
次の発明によれば、界磁回路には界磁巻線に対して直列共振を生ずる容量のコンデンサを接続して可変移相手段としたことにより、界磁回路に仮に低電圧が印加されたとしても大きな電流を流すことができる。
【０１１０】
次の発明によれば、固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電圧を整流して基準電圧と比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ安価になる。また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。
【０１１１】
次の発明によれば、固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電圧と基準交流電圧とを比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ安価になる。また発電機の出力電圧容量が小さくても磁気回路を大きくする等大型化することなく交流電圧の補償が容易となる。系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。
【０１１２】
次の発明によれば、固定子鉄心に巻かれた界磁巻線に交流励磁電源を接続し、回転子鉄心に巻かれた回転子巻線、各整流子片を軸方向にスキューを持たせて筒状に配列した整流子、およびこの整流子に対して相対的に軸方向移動するブラシを交流出力電源として形成し、交流出力電源による電流と基準電流とを比較器にて比較し、この比較器の出力にて交流励磁電源の電圧を調整することにより、交流出力電流の補償が容易となる。
【０１１３】
次の発明によれば、交流励磁電源の電圧波形に対応した同一波形を交流出力電源にて出力することを目的とすることにより、界磁電源である交流出力電源と同一の波形を出力として得ることができる。
【０１１４】
次の発明によれば、交流出力端あるいは交流出力電源に対しては、ＵＰＳとしての用いることにより、無停電電源を得ることができ、また簡単な構造にて系統に対して連系することができ、所望の周波数、位相、電圧にて出力を得ることができる。
【０１１５】
次の発明によれば、ブラシから交流出力端に取り出される電圧が一入力端に印加されるパワーアンプを備え、このパワーアンプの出力端が界磁巻線に接続され、このパワーアンプの他の入力端には界磁巻線端子電圧の負帰還入力を戻したことにより、パワーアンプの負帰還によって系統電圧あるいは出力電圧と同相の界磁電流を流すことができ、電流位相を改善することができる。
【０１１６】
次の発明によれば、ブラシから交流出力端に流れる電流値にてパワーアンプの一入力端に備えたＡＧＣ回路の出力制御を行うことにより、回転子電流に応じたパワーアンプの電圧制御が可能となり、ひいては界磁電流量の制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１７】
以下に図面を参照して、この発明にかかる交流整流子発電装置の好適な発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０１１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の交流整流子発電装置にかかる実施の形態１の簡略構成図を示している。図１においては、交流整流子発電機を分解してわかりやすく示したもので、界磁巻線１が巻かれた固定子鉄心２を有する固定子３に対して、回転子巻線４が巻かれた回転子鉄心５を有する回転子６が回転自在に配置され、この回転子６には整流子片７１が軸方向に沿い斜めに形成された（換言すれば各整流子片に軸方向にスキュー（捻り）を持たせた）整流子７が備えられ回転子巻線４と結線されている。
【０１１９】
すなわち、図１に示す界磁巻線１は、単相商用交流電源（図示省略）に接続されており、この界磁巻線１が巻回された固定子鉄心２のヨーク２１の端はそれぞれ磁極片２２を有する２極の界磁極を構成する。この場合、界磁極としては２極のみならず２の倍数の極数とすることもでき、また界磁巻線１は三相交流電源に接続され、界磁極として３極もしくは３の倍数の極数に構成することもできる。なお、図１の固定子鉄心２の形状は、実際に即した形状ではなく、説明の都合上固定子鉄心２のヨーク２１の端を形成する界磁極は回転子６に合わせた形状とし、ヨーク２１は界磁極を連結し界磁巻線１が巻回された構造として簡略図示する。
【０１２０】
一方、回転子６は、その外周の周方向に等しく配置して形成され軸方向に直線状に形成されたスロット内にコイル辺４１を挿入した型巻コイルからなる回転子巻線４を有し、各型巻コイルからなる回転子巻線４の巻線端は整流子７を構成する整流子片７１にそれぞれ接続されている。ここで、整流子片７１はそれを筒状に配列した状態で軸方向にスキューを持たせた形状に形成される。また、整流子７の対応する整流子片７１に所望の接触抵抗値を有して接触するように対をなすブラシ８が配置されており、しかもこのブラシ８は整流子７に接触しつつ整流子７の軸方向に沿って移動可能に配置されている。そして、このブラシ８は図１では単相の交流出力端に接続されることになる。
【０１２１】
整流子片７１にスキューを持たせた整流子７を形成した場合、スキューの程度（スキュー角度）としては、ブラシ８を軸方向に沿って整流子７上を移動させたとき、数本の隣接する整流子片７１にブラシ８が乗り移るようにスキュー角度を持たせている。図２（ａ）および（ｂ）は、このスキュー角度の状態を例示するもので、整流子７の筒状に配列された４本の整流子片７１についての表面ならびに裏面図および展開図である。図２においては、斜め右上がりのスキューが付されており、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４本の整流子片７１が図示され、図２（ｂ）の矢印にて示すように整流子７の左端から右端までのブラシの軸方向移動によって３本の整流子片７１にブラシ８が順に乗り移ることができるように構成されている。
【０１２２】
図３は、Ｎ，Ｓ２極の界磁極と１６個の型巻コイルからなる回転子巻線４とスキューを持たせた整流子片７１との接続状態を示す展開図である。ここでは、界磁極数、コイル数、スキュー角度は例示である。図３において、１極の界磁極に対して約８本のコイル辺４１（１スロット２層巻を含めると１６本）が対応して配置され、この８本（２層巻で１６本）のコイル辺４１を有する回転子巻線４は８本の整流子片７１と接続している。ここにおいて、スキュー角度としてはブラシ８の軸方向移動によって４本の整流子片７１に乗り移り接触するようになっている。そして、このブラシ８による４本の整流子片７１上での乗り移りは、２極の界磁極間を型巻コイルが１回転したとき１サイクルの周期の電圧が励起される現象を勘案すれば、そして１回転分の位置変異が１６本のコイル辺４１ひいては１６本分の整流子片７１に対応することを勘案すれば、４本の整流子片７１の移動は電気角にして９０度の変異をもたらすことになる。この９０度の変異の意味は後述するが、ブラシ８の軸方向移動によって整流子片７１とこれにつながる回転子巻線４を形成する型巻コイルとの接続が順に移り変わることになり、この移り変わりに対応して相応する電気角が変わることになる。
【０１２３】
次に、ブラシ８の軸方向移動機構について説明する。図１、図２（ｂ）、図３にあって、この実施の形態１ではブラシ８は整流子７に接触させつつ整流子７の軸方向に移動可能な構造となっている。すなわち、図１は発電機としてはいわゆる交流整流子発電機の構造を有しているのであるが、ブラシ８は、対をなすブラシ相互の位置関係を保ったまま、しかも整流子片７１との間で所望の接触抵抗値を保ったままで言い換えれば隣接する整流子片をブラシによって橋渡すようにして整流子７の軸方向（以下単に軸方向と称する）に移動できるように構成されている。この接触移動状態は、回転子６ひいては整流子７が停止中であろうと回転中であろうと保たれる。
【０１２４】
したがって、具体的構造としては、一例として、図４に示すように整流子７を貫通するように整流子７の周りに空隙を有してリング状のブラシホルダ８１を配置し、このリング状のブラシホルダ８１の外部にこのブラシホルダ８１と一体のボールねじのナット８２を取り付け、このナット８２を移動するボールねじのボルト８３を例えばモータ等のアクチュエータ８４にて駆動する構造が挙げられる。
【０１２５】
この場合、ナット８２は、ブラシホルダ８１に対をなして２個取り付けられてブラシホルダ８１を移動しやすく構成しており、またナット８２とかみ合うボルト８３からなるボールねじとしては、例えばアクチュエータ８４の小さな駆動力に対しても駆動し得るようになっている。更にはアクチュエータ８４の駆動に対して増速や変移量の増加をしたい場合には増速機に置き換え、アクチュエータ８４よりも操作力を増したい場合には減速機に置き換えても良い。更には、アクチュエータ８４は、コントローラ８５によって後述のように電気的に制御可能に構成すると共に、アクチュエータ８４もしくはボルト８３を手動にて調整可能に構成してもよい。なお多くの場合、保守点検時の作業は、手動による調整となることが多い。
【０１２６】
このようにしてブラシ８は、コントローラ８５からの制御信号にてアクチュエータ８４およびボールねじを介して整流子７に対して相対的に軸方向移動され、あるいは手動にて整流子７に対して相対的に軸方向移動され得ることになる。
【０１２７】
図５は、ブラシホルダ移動機構を主に、原動機、回転子６および整流子７と共に簡略して示した構成図である。この図５においては、風車や水車からなる原動機９０が駆動されると、増速機９１を介して回転子６が回転され、ブラシホルダ８１にて保持されたブラシ８から発電電力が出力されるようになっている。ここで、ブラシ８の軸方向移動機構としては、図５（ａ）ではブラシホルダ８１に図４に示すボールねじのナット８２を取り付け、このナット８２をアクチュエータ８４に取り付けたボルト８３の回転にて移動させて、ブラシホルダ８１を軸方向に移動させようとする構造である。この場合、ブラシホルダ８１の基準位置を決め、ボルト８３の一回転ごとのナット８２の軸方向移動量が判明すればブラシの高精度な位置決めが可能となる。また、図５（ｂ）では、ブラシホルダ８１に爪９６を連結し、この爪９６を一端がばね８７を介して固定され他端がアクチュエータにて連結された駆動棒８６にて左右に動かし、爪９６に連結されるブラシホルダ８１を左右に往復動させる構造である。この場合、ばね８７は基準位置を決めるためのばねであり、アクチュエータ８４はこのばね８７の無負荷状態に抗してばね８７を圧縮または伸張することになる。
【０１２８】
図５の説明は、ブラシホルダ８１を軸方向に移動する例を示したものであるが、ブラシ８と整流子７との軸方向移動は相対的なものであるので、ブラシホルダ８１を固定し整流子７を移動させる構造であってもよい。図６は、整流子７および回転子６を軸方向に移動する構造を示す。図６（ａ）では、回転子６を中心として原動機９０や増速機９１に対する反対側のシャフト８９の端には軸受け８８が取り付けられ、この軸受け８８にはボールねじのナット８２が取り付けられる。そして、アクチュエータ８４に連結されるボールねじのボルト８３の回転駆動によってシャフト８９が軸方向に移動され、結果的に整流子７および回転子６が、固定されたブラシホルダ８１に対して軸方向に移動される。図６（ｂ）では、増速機９１に歯車９３を連結し、この歯車９３をシャフト８９に取り付けられた歯車９４にかみ合わせて回転子６を回転させる一方、シャフト８９の原動機側端に軸受け９５を取り付け、この軸受け９５を介して軸方向に往復移動させる駆動棒８６を連結したものである。この回転子６および整流子７を軸方向に移動する構造は、図５とは異なりアクチュエータ８４等の移動機構の設置位置を原動機側でもその反対側でも自由に選択することができる。
【０１２９】
さて、このような軸方向にスキューを有する整流子片７１からなる整流子７を有する交流整流子発電機であってもスキューのない従来から周知の直線状の整流子片を筒状に配列した整流子を有する交流整流子発電機と同様に、図１の構成に基づけば単相の交流電源を界磁巻線１に接続して界磁巻線１に界磁電流を流すことになる。この場合、交流整流子機の特性上ブラシ８間には、界磁電流と同一周波数で、界磁電流と同一位相または界磁電圧と同一位相の電圧が誘導され得る。交流整流子機の特性上電圧の誘導に当たっては、ブラシ８間でのこの界磁電流と同一周波数および界磁電流と同一位相または界磁電圧と同一位相の電圧の出現に際して、回転による誘導起電力すなわち界磁極による主磁束を回転子巻線４が切ることにより、界磁電流と同相の誘導起電力が生じ、更には回転には無関係な変圧器作用による誘導起電力が主磁束に対して９０度の位相差をもって界磁電圧と同じ位相の電圧が生じる。
【０１３０】
ここで、スキューのない従来からある直線状の整流子片を筒状に配列した整流子の構造を前提として、ブラシ位置に対する誘導起電力の状態を図７、図８にて説明する。図７は界磁電流と同相の回転による誘導起電力の発生状態を例示し、図８は界磁電圧と同相の変圧器作用による誘導起電力の発生状態を例示する。
【０１３１】
すなわち、図７においては右方向への磁束Φに対してｎ方向（時計方向）の回転により回転子６の右半分の回転子巻線４には図面手前側に向かう誘導起電力が生じ、回転子６の左半分の回転子巻線４には図面裏側に向かう誘導起電力が生ずる。したがって、図７ではブラシ８をａａ’位置に置くとき、ブラシ８間には各コイル辺４１の回転による誘導起電力が重畳して電圧が生じ、ｂｂ’位置に置くとき各コイル辺４１の回転による誘導起電力は相殺してブラシ８間には電圧が生じない。
【０１３２】
他方、図８において、界磁巻線１に流れる界磁電流によって生ずる回転子巻線４への変圧器作用による誘導起電力としては、界磁電圧と同相で回転子６の下半分の回転子巻線４には図面手前側に向かう誘導起電力が生じ、回転子６の上半分の回転子巻線４には図面裏側に向かう誘導起電力が生ずる。したがって、図８ではブラシ８をｂｂ’位置に置くとき、ブラシ８間には各コイル辺４１の変圧器作用による誘導起電力が重畳して電圧が生じ、ａａ’位置に置くとき各コイル辺４１の起電力は相殺してブラシ８間には電圧が生じない。
【０１３３】
このようにして、ブラシ８の位置によって回転による誘導起電力および変圧器作用による誘導起電力それぞれがブラシ８間に生じ、ブラシ軸が主磁束軸と直角の状態（図７のａａ’位置；９０度位置と称する）では回転による誘導起電力のみがブラシ８間に現れ、ブラシ軸が主磁束軸と並行の状態（図８のｂｂ’位置；０度位置と称する）では変圧器作用による誘導起電力のみがブラシ８間に現れる。
【０１３４】
そして、このブラシ８の９０度位置と０度位置との間のブラシ位置では、等価的に９０度に近づくに従い回転による誘導起電力が大きくなると共にこの誘導起電力が界磁電流と同位相になり、逆に０度に近づくに従い変圧器作用による誘導起電力が大きくなると共にこの誘導起電力が界磁電圧に対して同位相の状態になる。そして、この９０度と０度との間のブラシ位置にあっては、磁束軸を基準にしてブラシ軸のなす角度をαとしたとき、回転による誘導起電力の大きさは等価的にΦｓｉｎαの関数となり、変圧器作用による誘導起電力の大きさは等価的にΦｃｏｓαの関数となると考えられる。したがって、例えばブラシ位置が９０度から０度（αがπ／２から０）に移行するとき、回転による誘導起電力はｓｉｎ波形カーブに沿って最大値から最小値（０）に移行し、変圧器作用による誘導起電力はｃｏｓ波形カーブに沿って最小値（０）から最大値に移行するような特性となる。
【０１３５】
上記図７、図８にあっては、直線状のスキューのない整流子片を筒状に配列した整流子を有する交流整流子機について、ブラシ８を整流子の周りに回動させることにより９０度あるいは０度のブラシ位置の状態によって回転による誘導起電力と変圧器作用による誘導起電力との説明をした。この現象を軸方向にスキューを有する整流子片を筒状に配列した整流子を有する交流整流子機に置き換えた場合、図７、図８におけるこのブラシ位置の回動が型巻コイルである回転子巻線の電気角の移動であることを勘案すると、スキューを有する整流子片を筒状に配列した整流子では、型巻コイルである回転子巻線の電気角の移動はブラシが整流子片上を順に軸方向に移り変わることであり、この結果ブラシの型巻コイルへの接続が順に移り変わってゆく。このことは、換言すれば図１〜図６に示すスキューをつけた整流子片に対応させると、軸方向にブラシ８を移動させて順に整流子片７１を乗り移ることにほかならない。
【０１３６】
逆に言えば、軸方向にスキューをつけた整流子片上でのブラシ８の軸方向移動によって隣接する型巻コイルである回転子巻線４へブラシ８が次々と接続し乗り移ってゆくことは、ブラシ８の移動開始と移動終了との軸方向位置関係を考えるとき、スキューを付けないまっすぐな整流子片に置き換えた場合、ブラシを整流子の周方向に沿って所定の開始位置から終了位置まで回動させてブラシを回転子巻線に次々と接続し乗り移ることと等価である。
【０１３７】
ここで、説明の便宜上、スキューを付けないまっすぐな整流子片からなる整流子にて等価的にブラシ８を回動させる場合の交流整流子発電装置について、ブラシ８の０度位置と９０度位置との具体例を図９にて説明する。この図９では、固定子鉄心２の左側と右側の界磁極をＮ，Ｓとする。また、回転子鉄心５のスロット内には２層巻きで４本の回転子巻線４のコイル辺４１が備えられ、このコイル辺４１から整流子側にはこの整流子片７１とつながる巻線端４２が引き出され、コイル辺４１の整流子７と反対側は別のコイル辺（図９では隣り合うコイル辺）４１のコイル接続部Ｂとなっている。そして、この回転子巻線４に対応して４本の整流子片７１が配置されている。なお、この図９については簡略図示のため整流子７と反対側のコイル接続Ｂのみ表示し整流子側のコイル接続は省略する。
【０１３８】
この図９では時計方向（ｎ方向）に回転駆動力が生じて回転子６を回転させている状態を示す。図９（ａ）においては界磁の磁束（ＮからＳ）方向に当たる磁束軸に対して対応するブラシ８のブラシ軸が９０度位置すなわち直角位置にある状態を示している。なお、図７ではａａ’にて磁束軸とブラシ軸が９０度位置にあるのに対し、図９（ａ）では磁束軸とブラシ軸ａａ’とが図面上０度位置（同一方向）となっているが、実際の構造上図９（ａ）に示すブラシ軸ａａ’の状態は、図７のように９０度位置と等価である。これは、図９では説明の都合上周方向に９０度ずつ離して４本の回転子巻線４のコイル辺４１を設けかつ燐接するコイル辺４１同士を接続ししかもこの各コイル辺４１と整流子片７１とを同一位置に対応付けたためであるが、多数の型巻コイルを有しこの型巻コイルを構成する二個のコイル辺は他の型巻コイルのコイル辺を複数飛び越して配置されしかも型巻コイルの中央に巻線端が位置する通常知られる巻線構造では図７の構造となる。このことは、図８でのｂｂ’の０度位置と図９（ｂ）でのブラシ軸ｂｂ’が図面上９０度位置になっている関係についても同様であり、実際上図９（ｂ）のブラシ軸ｂｂ’は０度位置と等価となっている。このため以下、図９の説明については、図９（ａ）の状態を９０度位置、図９（ｂ）の状態を０度位置として説明する。
【０１３９】
図９では、磁束の向き、ブラシ位置、回転子の回転方向、および各コイル辺４１に発生する回転による誘導起電力の向きが図示される。すなわち、図９（ａ）でのブラシ位置ａａ’が９０度位置では、Ｎ，Ｓの磁極の直近の左右に図示の回転子巻線４が磁束を切り、その回転による誘導起電力がブラシ８間に現れる。他方、図９（ｂ）のブラシ位置ｂｂ’が０度位置では、Ｎ，Ｓの磁極の直近の左右に図示の回転子巻線４が磁束を切るのであるが、ブラシ８と接触する整流子片７１につながる図示上下の回転子巻線４ではこの回転による誘導起電力が相殺する方向に加わる。このため、ブラシ８間には回転による誘導起電力は生じない。
【０１４０】
また、図９は回転による誘導起電力に着目して図示したのであるが、界磁電圧に対して同相の変圧器作用による誘導起電力に着目した場合、図９（ａ）での９０度位置では磁束変化を妨げる誘導起電力が図示上下の回転子巻線４に発生してもブラシ８と接触する図示左右の回転子巻線４にて相殺されてブラシ８には変圧器作用による誘導起電力は現れず、図９（ｂ）での０度位置では逆に図示上下の回転子巻線４につながるブラシ８にて変圧器作用による誘導起電力が現れることとなる。
【０１４１】
こうして、界磁巻線１による主磁束に対して回転子巻線４の回転あるいは変圧器作用による誘導起電力にて生ずる電流に基因する磁束の向き、すなわち０度位置のブラシ位置と９０度位置のブラシ位置を、簡略図示すれば図１０（ａ）（ｂ）のようになる。図１０（ａ）のように０度位置では変圧器の１次と２次との関係と等価となり回転子６の静止あるいは回転にかかわらず回転子巻線数にて決まる変圧器作用による誘導起電力のみであり、図１０（ｂ）では９０度位置にて界磁磁束を切ることによる回転子６の回転数に比例した大きさの回転による誘導起電力が生ずる。このようにして、ブラシ８の回動位置によって発生する起電力は、界磁電圧と同相の値から界磁電流と同相の回転スピードに関係する値まで変化することになる。
【０１４２】
この結果、図１に戻り、スキューを付けた整流子片からなる整流子を有する交流整流子発電機の説明に戻すと、界磁巻線１に界磁電流を通電すると界磁電流と同一周波数の誘導電圧が交流出力端につながるブラシ８間に現れ、しかも図１１（ａ）（ｂ）でのブラシ位置の移動位置状態が回転子巻線４の電気角にして０度〜９０度であると仮定すると、例えば図１１（ａ）に示す左端のブラシ位置では、図７、図９（ａ）、図１０（ｂ）と等価のブラシ軸と磁束軸とが９０度位置となって、界磁電流と同一位相の回転による誘導起電力のみを生じ、また、例えば図１１（ｂ）に示す右端のブラシ位置では、図８、図９（ｂ）、図１０（ａ）と等価のブラシ軸と磁束軸とが０度位置となって、界磁電圧と同一位相の変圧器作用による誘導起電力のみを生ずる。
【０１４３】
また、図１１（ａ）と（ｂ）との左端および右端間に当たる９０度位置と０度位置との間のブラシ位置では、前述のようにブラシ位置が左端である９０度位置に近づく程変圧器作用による誘導起電力が相殺して回転による誘導起電力が現れ、右端である０度に近づく程回転による誘導起電力が相殺して変圧器作用による誘導起電力が現れる。図９では、２極の磁極で４本の回転子巻線４および４本の整流子片７１を例示したのであるが、回転子巻線４および整流子片７１を多数備えた場合、例えばブラシ８位置を９０度位置から０度位置に徐々に回動させた場合においては、９０度位置でのブラシ位置にて回転子６の回転数に応じて生じた誘起電圧が次第に少なくなり、０度位置のブラシ位置にて回転子６の回転数の高低にかかわらず回転子巻線数に応じた変圧器作用による誘導起電力のみになる。そしてこのことは、図１１に示すスキューを有する整流子７に接続される回転子巻線数４が多数存在する場合にもまったく同様である。
【０１４４】
したがって、９０度位置から０度位置へのブラシの移動に際しては、ブラシ８間に生ずる回転による誘導起電力は徐々に相殺されることで磁束を切る有効な回転子巻線４が徐々に少なくなって、回転による誘導起電力が徐々に低くなり変圧器作用による誘導起電力に落ち着くことになる。また、０度位置から９０度位置へのブラシの移動に際しては、変圧器作用による誘導起電力が徐々に相殺されて少なくなり、反面磁束を切る回転子巻線４が徐々に多くなって回転による誘導起電力が増大する。この場合、回転による誘導起電力は原動機からの回転駆動力に相応する回転速度に比例して増大するのであるが、変圧器作用による誘導起電力は回転子巻線数に依存する。そして、回転子巻線数が多くなればなるほど、変圧器作用による誘導起電力は大きくなり、かつ回転子が同一速度でも単位面積あたりの磁束をきる回転子巻線数が多くなり回転による誘導起電力も大きくなる。
【０１４５】
別の見方をすれば、回転による誘導起電力は回転数に依存するので回転数に応じて高電圧から低電圧まで広範囲に変化するのに対し、変圧器作用による誘導起電力は回転子巻線数に依存するので多数の巻線数では高電圧が誘起される結果９０度位置と０度位置との間で広範囲の起電力変化となり得るが、少ない巻線数では低電圧のままにて電圧変化は少ないままである。
【０１４６】
図９を用いて、スキューを付けないまっすぐな整流子片上をブラシが周方向に回動する場合を引き続き説明するに、図９（ａ）にて、今、回転子６が回転駆動力により一定回転している状態において、交流界磁により磁極片の極性が周期的に変化するのに対応してブラシ８間に周期的に変化する起電力が生じるのであるが、この場合には回転子６の回転数にかかわらず界磁周波数に相応する起電力がブラシ８間に現れることになる。すなわち、回転子巻線４の起電力周波数すなわちブラシ８間の電圧周波数は、回転子６の回転数の大小如何にかかわらず界磁周波数で決まり、回転子巻線４が磁束を切る速さは回転子６の回転数に比例するので電圧は回転による誘導起電力の大きさに関係し、高スピードでは高電圧が低スピードでは低電圧が生ずることとなる。
【０１４７】
また、図９（ｂ）の状態では、回転子６の回転の有無にかかわらず界磁周波数に相応する変圧器差作用による誘導起電力がブラシ８間に現れることとなる。しかも、この変圧器作用による誘導起電力は、回転子６の回転数の高低にかかわらず回転子巻線数に依存する起電力であることは前述のとおりである。
【０１４８】
このようにして、図９（ａ）に示すようにブラシ軸が磁束軸に対して９０度位置の状態ではブラシ８間に界磁電流と同相で回転駆動力の回転数に応じた大きさの起電力が生じ、図９（ｂ）に示すようにブラシ軸が磁束軸に対して０度位置の状態ではブラシ８間に界磁電圧と同じ位相で回転駆動力の回転数にかかわらず回転子巻線数に応じた大きさの起電力が生じ、また、図９（ａ）に示す９０度から図９（ｂ）に示す０度のブラシ位置になるに従いブラシ８間の起電力は回転数に依存する大きさから回転子巻線数に応じた値に落ち着くことになる。
【０１４９】
したがって、回転子巻線数が少ない場合でも図９に示す構造を用いることにより、回転駆動力が無くても変圧器作用による所定の誘導起電力が生じ、また回転駆動力が上昇するに従い回転による誘導起電力が上昇する。この際、回転駆動力の上昇に従い界磁電圧に対する同位相が界磁電流に対する同位相に向かって次第に移って行くことになるが、回転数が少なくて変圧器作用による誘導起電力の影響が大きな場合でも位相を界磁電流と同相にしようとする場合には回転数に応じてブラシ８につながる交流出力端に可変移相器等を備えればよく、あるいは交流出力端に別途変圧器を設ける場合には、界磁電流に対して位相が１８０度ずれるのでこの位相を元に可変移相器にて回転数に応じて位相を可変させればよい。この図９の説明は、スキューを付けた整流子片からなる整流子を有する交流整流子発電機の場合であってもまったく同じである。
【０１５０】
この結果、定格電圧を決定し回転駆動力を予測して、変圧器作用による誘導起電力の大きさおよびコイル辺４１を磁束が切ることによる回転による誘導起電力の大きさのそれぞれに関係する回転子巻線数を決定し、定格電流に伴う回転子巻線４の材質や太さによる抵抗値を決定し、更には回転による誘導起電力と変圧器作用による誘導起電力との電圧比率にて位相調整が容易かつ精度良く行えるように回転子巻線数を調整し、あるいは移相器を設置すればよい。
【０１５１】
そして、界磁電流と同一周波数の出力電圧を得ることができ交流整流子機の発電機につき、上述の回転子巻線数や抵抗値等を決定しあるいは移相器を設置することで、回転駆動力の回転数とブラシの軸方向位置とのテーブルを作成し、このテーブルにてコントローラ８５のブラシ位置あるいは移相器を含めた出力制御を行うことで、界磁電流と同一周波数で電圧および位相制御された発電出力を得ることができる。すなわち、回転子６の回転数あるいはこの回転数に伴う出力電圧を検出して図４に示すコントローラ８５にてブラシ８の軸方向位置を制御する。
【０１５２】
また、同時にコントローラ８５にて可変移相器も制御することが可能になる。この場合、定格電圧としてはブラシ位置にて７０〜８０度に決めることで、余裕のある発電が可能になる。更に、過剰な回転駆動力が入力された場合にはブラシ位置を０度あるいは０度付近（基準位置という）にすることで過電圧や過電流を防止することができる。その上、系統負荷の急変による電圧変動が生じたとしてもこの変動をコントローラ８５に入力することで、負荷の急変に対して迅速な制御を行うことができブラシ位置をこの基準位置である０度あるいは０度付近にすることで発電機への衝撃を緩和することができる。
【０１５３】
なお、可変移送器は、特性上系統負荷の位相にもよるが遅れ気味の負荷に対しては、当然進相器を設置すれば良いのであるが、この発電機が大型で送電線路のような進相系統につながる場合には遅相器を設置する場合も考えられる。そして、これらの進相あるいは遅相の程度はコントローラ８５による可変移相器への制御にて調整することができる。
【０１５４】
このようにして、発電機を設置し、回転駆動力が少しでも存在すれば、コントローラ８５によるブラシ位置制御や移相器の制御によって同一周波数および同一位相の発電が可能となり、系統に連系する場合においてもきわめて都合がよい。しかも、回転駆動力が過大な場合等ブラシ位置の制御によって発電機の損傷等も免れる。
【０１５５】
実施の形態２．
これまでの説明は、図１に示すように界磁電流を供給する商用交流電源とブラシ８につながる交流出力端とが別系統のいわば他励の場合を説明した。次に、分巻の交流整流子発電機の例について述べる。この分巻の交流整流子機は、図１２に示すようにスキューを付けた整流子片からなる整流子を有する交流整流子発電機自体の構成は図１に示す簡略構成と同様であるが、図１にあって界磁巻線１の商用交流電源の端子とブラシに接続される交流出力端とを同一とし、系統に対して界磁巻線１と回転子巻線４とを並列に接続した構成であり、系統連系には特に有用であって、図１３に示す等価回路を有する。
【０１５６】
図１３においては、界磁巻線１と回転子巻線４とが商用交流電源に対して並列接続された分巻発電機の等価回路を示している。この場合、この等価回路では系統電圧に対する界磁巻線１のインダクタンスによる界磁電流の遅れを補償するためにコンデンサ１９を挿入している。なおコンデンサ１９の容量は界磁巻線１のインダクタンスに対して直列共振する値をとることによって、コンデンサの容量を小さくし巻線数を少なくしてもコンデンサ１９に高電圧が現れかつコンデンサ１９により９０度の進み電流が現われ、低い電源電圧に対しても大きな界磁電流が得られるようにするのが好ましい。
【０１５７】
この分巻の交流整流子発電機にあっても、発電によってブラシ８間には、界磁電流と同一周波数の誘起起電力が生じることは、図１に示す発電機と同様であり、図７のブラシ軸と磁束軸とが９０度位置に当たるブラシ８の軸方向位置では界磁電流と同一位相の回転による誘導起電力を生じ、図８のブラシ軸と磁束軸とが０度位置に当たるブラシ８の軸方向位置では界磁電圧に対して同一位相の変圧器作用による誘導起電力を生ずることも実施の形態１と同様である。
【０１５８】
しかしながら、この分巻回路では、発電機端子電圧と界磁回路端子電圧とが同電位でありかつ発電電流が系統以外にも界磁回路に流れ込むことが異なっている。この分巻回路の特性を得るため、図１３中測定点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３にて回転子電流、系統出力電流および界磁電流を測定し、測定点Ｖ１にて系統電圧を測定した。このＣ１、Ｃ２、Ｃ３およびＶ１の符号は図１３にあって測定点を示すものであるが、場合によっては電流プローブおよび電圧計をも示し更には電流波形および電圧波形を図示する場合に兼用する。
【０１５９】
図１４は、ブラシ位置を基準位置である０度位置とし発電機の回転子６を回転させないで系統電圧Ｖ１を印加したときの回転子電流Ｃ１と系統電流Ｃ２とを示している。図１４では、界磁巻線１に流れる界磁電流によって回転子巻線４には前述の変圧器作用による誘導起電力が発生している。この図１４から判明するように、回転子電流Ｃ１は系統電圧Ｖ１に対して９０度ほど遅れ（実際上回転子電圧は界磁電流に対して９０度遅れ系統電圧に対して１８０度遅れるが、界磁回路はコンデンサ１９を有するので界磁電流は系統電圧とほぼ同相かあるいはこのコンデンサ１９の影響にてわずかに進むようにした）しかも系統電圧Ｖ１とほぼ同相の系統電流Ｃ２が極めてわずかに流れる。この波形から判明するように発電機の回転子電流Ｃ１と系統電流は９０度の位相差があって回転子６には無効電力を供給するので電力消費はなくまた系統電流Ｃ２もきわめて少なく、系統の電力損失はほとんどない。
【０１６０】
他方、従来の交流整流子発電機を想定してブラシ位置を９０度位置とし発電機の回転子６を回転させないで系統電圧Ｖ１を印加したときの回転子電流Ｃ１と界磁電流Ｃ３との関係を図１５に示す。この図１５では、ブラシ位置は９０度位置であるため図１０（ｂ）のような磁気回路としては高磁気抵抗状態にあり磁気エネルギ蓄積のため界磁電流Ｃ３が増えて回転子電流Ｃ１の位相が進み波高値が大きくなる。そして、この図１５に示すように、系統電圧Ｖ１と回転子電流Ｃ１による電力消費が大きくなり、図１６に示す系統電流Ｃ２と系統電圧Ｖ１との波形からも明らかなように電力を消費するだけの回路となり電力損失が極めて大きい。この点から従来例として考えられる図１５と等価の交流整流子機における９０度位置固定の発電機に比べ、図１４では、回転子６を回転させない状態にてブラシ位置を０度位置にすることによって電力損失が極めて少ないことが判明する。
【０１６１】
図１４に戻り、ブラシ位置が０度位置の状態で、今度は回転子６を最大回転数まで回転させた場合、図１４の波形状態には変化がない。このことは、ブラシ位置が０度位置では回転による誘導起電力が作用せず、回転数にかかわりなく変圧器作用による誘導起電力に基づく特性のままであることを示している。すなわち、回転駆動力が過大となり従来における交流整流子発電機では過大電圧が加わり過大電流が流れるような状態でも、本実施の形態における発電機にてブラシ位置を０度位置状態とすれば過大電圧や過大電流が生ずる恐れがないことを意味する。またこのことは、ある回転駆動力が入力された状態にてこの駆動力に応じたブラシ位置の角度調節によっては発電電圧や電流を定格値に抑えることも可能となる。
【０１６２】
図１７は、ブラシ位置を９０度位置とし発電機の回転子６を所定回転させて系統電圧Ｖ１を印加したときの回転子電流Ｃ１と界磁電流Ｃ３とを示している。この図１７に示す状態では、系統電圧Ｖ１に対して回転子電流Ｃ１が逆相の大電流となり発電電流として外部に給電されることを示している。そして、ブラシ位置が０度位置にあたる図１４と９０度位置にあたる図１７との比較にて判明するように系統電圧Ｖ１は同一であっても図１４にて回転子電流Ｃ１としては系統電圧Ｖ１より９０度遅れの小さな電流値であったものが図１７では逆相の大電流となる。このとき界磁電流Ｃ３もある程度大きな波高値となるが、これは図１５に示したブラシ位置０度位置での回転がない場合の界磁電流Ｃ３からも判明するように磁気抵抗が大きくなって界磁電流が大きくなり、回転子電流Ｃ１である発電電流が界磁回路に流れ込むためである。結果として、図１８に示すように系統電圧Ｖ１に対して逆相の系統電流Ｃ２が系統に流れ込み、発電が行われる。
【０１６３】
そして、ブラシ位置の軸方向移動と回転駆動力による回転子の回転とによって図１４の回転子電流Ｃ１の状態から図１７の回転子電流Ｃ１の状態に変化し、ブラシ位置の軸方向移動に伴って変化する変圧器作用による誘導起電力の位相に基づく位相の変更が生じると共に変圧器作用による誘導起電力と回転による誘導起電力に基づく波高値の変更が生じる。この場合、回転駆動力を複数段階変えつつ各段階ごとにブラシ位置を０度位置から９０あるいは１２０度付近までに当たる軸方向位置を変化させてみると、好適な発電出力を得ると共に好適な位相状態を見出すことができ、高効率の発電となるような点を割り出すことができる。したがって、外部からの回転駆動力である回転数に対するブラシの軸方向位置のテーブルを用意することによりしかも発電電圧、出力、効率、系統である負荷の急変などをパラメータとして用意することにより、ある回転駆動力に対して最適運転を行うブラシ軸方向位置を高精度に設定することができる。そしてこのテーブルを図４のコントローラ８５内に備えてアクチュエータ８４を制御することにより最適出力、最適効率の発電を行うことが可能となる。
【０１６４】
なお、ブラシの軸方向位置と回転駆動力による回転数との相互の関係、端的には各ブラシ位置での回転数を変えたときの出力特性あるいは各回転数でのブラシ位置を変えたときの出力特性は、変圧器作用による誘導起電力の大きさの調整、位相調整、出力電流あるいは界磁電流調整、により変化し、具体的には回転子巻線の抵抗値や巻線数、あるいは界磁回路に挿入されるコンデンサの容量、界磁電流抑制のために界磁回路に挿入される抵抗体の抵抗値によって変わることが推測されるので、これらの各要素を好適に組み合わせることにより最適なテーブルを得ることができる。
【０１６５】
このようにして、発電機を設置し、系統に接続した状態で、回転駆動力が少しでも存在すれば、テーブルによって個々の場合に応じたコントローラ８５によるブラシの軸方向位置制御や位相調整をすることによって同一周波数および同一位相の発電が可能となり、系統連系においてきわめて都合がよい。しかも、回転駆動力が過大の場合等ブラシの軸方向位置の制御によって発電機の損傷等も免れる。
【０１６６】
なお、実験上ブラシ位置が９０度以上に当たる軸方向位置でも発電が可能であるので、テーブルの作成についても０度から９０度に当たる軸方向移動位置の範囲内のみならず９０度に当たる軸方向移動位置を超えてテーブルを作成して回転数に対するブラシ位置の制御を行うようにしてもよい。
【０１６７】
図１２以後の説明は、分巻の発電機について述べたものであるが、上述の好適なテーブルを作成するについては図１に示すいわゆる他励の発電機についても同様のことが言える。
【０１６８】
更に、この回転数に対するブラシの軸方向位置については、負荷に基づく電力消費の大小による電圧降下や系統の容量性あるいは誘導性の特性等系統負荷状態に基づいてもテーブルを作成することができる。
【０１６９】
ここで、図１３においては、界磁巻線による電流遅れを補償するためにコンデンサ１９を挿入したのであるが、このコンデンサ１９の変わりに図１９に示す回路を構成して系統電圧に対して同位相の界磁電流を流すようにしてもよい。すなわち、図１９に示すように、系統につながる回転子巻線４と並列に変成器１９１の一次側を接続し、変成器１９１の二次側はＡＧＣ回路１９２を介してパワーアンプ１９３の一入力に接続し、パワーアンプ１９３の出力は界磁巻線１に接続する構成を有する。そして、この界磁巻線１は抵抗器１９４を介して接地されるのであるが、同時に界磁巻線１はパワーアンプ１９３の他の入力に接続される。そして、この他の入力は負帰還入力となっている。また、ＡＧＣ回路１９２の制御入力は、回転子巻線４と直列に接続した変流器１９５の二次側出力である。
【０１７０】
この図１９に示す回路において、変成器１９１に現れる系統電圧がパワーアンプ１９３の一入力となり負帰還により同相の界磁電流がパワーアンプ１９３より流れる。このため、界磁巻線１のインダクタンスの大小にかかわらず系統電圧と界磁電流が同相となる。また回転子巻線４の電流を検出してＡＧＣ回路１９２に入力することで、回転子電流に応じた変成器１９１の出力電圧の制御が行われ、ひいては界磁電流量の制御が行われる。この結果、この図１９の回路では、図１３のコンデンサ１９の代わりに位相制御された界磁電流が得られることになる。また、出力電圧調整のために変成器１９１の一次側にＡＧＣ回路（図示省略）を挿入し低電圧の場合には電圧ゲインを増大して励磁を大きくするような制御をしてもよい。
【０１７１】
これまでの説明は、いわば固定子に対してブラシを整流子の軸方向に移動させる発明を説明してきたのであるが、本発明は固定子の磁束軸に対するブラシ軸の回動に当たるブラシとスキューを有する整流子との相対的な軸方向移動であり、相対的に磁束軸に対してブラシが軸方向移動することを考えると、図６のようにブラシの軸方向位置を固定として固定子鉄心２の軸方向位置を移動させる構成としても同様の効果を得ることができる。
【０１７２】
実施の形態３．
図２０、図２１は、実施の形態３を示す交流整流子発電装置の簡略構成図である。この図２０、図２１においては、回転子からの交流出力電圧の変動を補償するために界磁電圧制御を行うようにしたものである。この実施の形態３では、実施の形態１にて述べたように軸方向にスキューを有する整流子に対するブラシの軸方向移動を行えばこれまで述べてきたような作用効果が得られるのであるが、この実施の形態３では、更に交流出力電圧の変動を補償する回路を付加することを主眼とする。
【０１７３】
図２０において、図１と同一部分には同符号を付す。すなわち、１は界磁巻線、２は固定子鉄心、３は固定子、４は回転子巻線、５は回転子鉄心、６は回転子、７は軸方向にスキューを有する整流子、８はブラシである。この図２０に示す構成では、ブラシ８からの交流出力端にはブリッジ整流回路９が備えられ、このブリッジ整流回路９の整流出力電圧は比較器１０の一入力となっており、比較器１０の他の入力は直流の基準電圧が入力されている。
【０１７４】
比較器１０による比較の結果は、励磁（界磁）交流電源１１に入力され、励磁（界磁）電圧の調整が行われる。すなわち、励磁交流電源１１による電圧調整では、交流出力電圧が基準電圧よりも低い場合には励磁（界磁）電流を大きくして交流出力電圧を上げ、逆に高い場合には励磁電流を小さくして交流出力電圧を下げるようにする。この励磁電流調整のために励磁交流電源１１による励磁電圧調整を行っている。このように交流出力電圧を基準電圧と比較して励磁電圧を制御することで、一定出力電圧を自動調整することができる。なお、図２０において１２は平滑用のコンデンサである。この場合、交流励磁電源１１から出力される励磁電圧と同一波形の交流出力電流が得られることは、実施の形態１、２にて説明したとおりである。
【０１７５】
図２１は、図２０の変形例である。図２０ではブリッジ整流回路９による整流電圧を直流の基準電圧と比較したのであるが、この図２１では、交流出力電圧そのものを基準交流電圧と比較したものである。ここでは、比較器１０の一入力として実線にて示すように交流出力電圧をそのまま入力してもよいが、点線で示すようにＣＴ１３による検出値を入力してもよい。この場合、ＣＴ１３は交流電流による電圧変動分を検出するもので、交流電流が大きければそれに比例して電流による変動分だけ交流出力電圧が低下するので、その分を補償し嵩上げするために励磁電圧を高くし交流出力電圧を嵩上げするようにしている。なお、比較器１０による比較出力は交流電力増幅器またはＰＷＭインバータ等１４を介して励磁電圧出力を得ることにより界磁電流制御を行っている。
【０１７６】
この実施の形態３では、界磁へのフィードバックによる出力電圧調整を行っているので、負荷変動があっても回転駆動力等をきめ細かに制御する必要なく装置が簡単かつ安価になる。また、系統連系した場合回転駆動力の変動に左右されにくく一定の出力が得られる。なお、図２１に示す発電装置を定電流源とした場合、ＣＴ１３による検出電流と基準電流（図示省略）とを比較器１０にて比較し、検出電流の増大にて励磁電圧を下げ出力を下げることで、定電流源とすることができ、例えば溶接電源として有用となる。
【０１７７】
これまでの実施の形態１、２，３の説明から明らかなように、本発明においては実施の形態１においていわゆる他励の交流整流子発電機を説明し交流出力端に界磁電流と同一の周波数で同一位相の出力電圧を生じ、実施の形態２にて分巻の交流整流子発電機を説明し交流出力端に界磁電流と同一の周波数で同一位相の出力電圧を生じ、そして実施の形態３にて出力電圧調整が可能で交流出力端に界磁電流と同一の周波数で同一位相の出力電圧を生ずる例を示している。このことは発電装置から系統を見るとき連系が極めて容易となることを意味する。この結果、この実施の形態１，２，３の発電装置は、簡単な構成にて系統とマッチングが取れるＵＰＳ（無停電電源装置）としてきわめて優れている。こうして本発電装置は、ＵＰＳの一種として系統と同一周波数、同一位相、同一電圧となるものである。
【０１７８】
図５，６の説明は、実施の形態２，３にも適用でき、ブラシを軸方向移動し回転子を軸方向に固定する場合、ブラシを固定し回転子を軸方向移動する場合について述べたが、実施の形態１，２，３についてブラシおよび回転子を相互に軸方向移動できるように構成してもよく、端的にはブラシおよび回転子を同時に軸方向移動することも可能である。この場合、ブラシを移動するコントローラのテーブル、あるいは回転子を移動するコントローラのテーブルは相互の軸方向移動に対応した相対的なテーブルをも設ける必要がある。
【０１７９】
実施の形態１（実施の形態２、３も同様であるが）においては、ブラシ８あるいは回転子６の軸方向移動制御には、テーブルを有するコントローラ８５によるアクチュエータ８４の駆動によって行うことを述べてきた。しかし、この図２２ではブラシの相対的な軸方向位置を制御する機構を示す。図２２（ａ）では流体圧によってブラシを動かす機構を示している。すなわち、例えば風車９０には回転を伝達し軸方向に移動可能なスプライン継手１００が連結され、スプライン継手１００の受けには風受け板１０１が固定されている。この風受け板１０１には、リンク１０２が連結され、リンク１０２はブラシ８を支持するブラシホルダに連結される。また、スプライン継手１００の受けにはまるスプライン軸は整流子７を有する回転子６の軸と一体に構成される。ここで、風車９０の回転はスプライン継手１００を介して回転子６および整流子７を回転させる。また，風車９０への風圧を受ける風受け板１０１は、リンク１０２に取り付けたばね１０３、１０４に抗してリンク１０２を軸方向に移動させ、ブラシ８を軸方向に移動させる。こうして、風が強くなれはなる程、回転子６が高速に回転し、かつ風受け板１０１、リンク１０２、ブラシ８が軸方向に移動する。したがって、ばね１０３、１０４により無風のとき基準位置（図２２（ａ）では左端位置）にあるブラシ８は風圧の増大と共に右に移動する。このとき、整流子７は、スキューを有するのであるが、スキューの形状としては、整流子７の軸方向一端より他端に向って整流子７の周方向時計回りに捻りついで周方向反時計回りに捻る形状、例えば正面から見て山形の形状に作られる。風圧によって０度のブラシ位置から９０度のブラシ位置に至った場合、それ以上の風圧では再び０度のブラシ位置に至らしめて強風の弊害を解除したものである。
【０１８０】
図２２（ｂ）は、回転子６を風圧によって移動させる構造を示している。すなわち、ばね１０５によって整流子７に対してブラシ８が基準位置になるように回転子６の位置決めがなされ、風圧に比例して風車および回転子６がばね１０５に抗して図中右方向に移動する構造となっている。この場合、風圧を得やすいように風車９０のシャフトに図２２（ａ）に示す風受け板を取り付けてもよい。このような図２２に示す構造および整流子のスキューの形状によって、無風では整流子７に対するブラシ位置を基準位置とし、風圧を受けると９０度のブラシ位置方向にブラシ８あるいは回転子６が移動し、さらに強風になると０度のブラシ位置に進む構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】この発明の実施の形態１の簡略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の整流子のスキューを示す表面図、裏面図および展開図である。
【図３】この発明の実施の形態１の整流子と回転子巻線と界磁極との接続関係を示す展開図である。
【図４】この発明の実施の形態１のブラシの軸方向移動機構の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１のブラシの軸方向移動機構を含む正面図である。
【図６】この発明の実施の形態１の回転子の軸方向移動機構を含む正面図である。
【図７】この発明の実施の形態１の回転による誘導起電力の説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１の変圧器作用による誘導起電力の説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１の原理説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１のブラシ位置の機能説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１のブラシ位置の説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態２の簡略構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態２の等価回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態２のブラシ軸方向移動位置０度に当たる波形図である。
【図１５】図１４に対応する従来例での運転状態を示す波形図である。
【図１６】図１５での運転状態での系統波形図である。
【図１７】この発明の実施の形態２のブラシ位置９０度の波形図である。
【図１８】図１７での運転状態での系統波形図である。
【図１９】この発明の一例にかかる界磁電流の位相調整回路図である。
【図２０】この発明の実施の形態３の一例の簡略構成図である。
【図２１】この発明の実施の形態３の他の例の簡略構成図である。
【図２２】この発明の機械的軸方向移動機構の簡略正面図である。
【符号の説明】
【０１８２】
１  界磁巻線
２  固定子鉄心
３  固定子
４  回転子巻線
５  回転子鉄心
６  回転子
７  整流子
８  ブラシ
９  ブリッジ整流回路
１０  比較器
１１  励磁交流電源
１３  ＣＴ
１９  コンデンサ
２１  ヨーク
２２  界磁極
４１  コイル辺
４２  巻線端
７１  整流子片
８１  ブラシホルダ
８２  ナット
８３  ボルト
８４  アクチュエータ
８５  コントローラ
８６  駆動棒
８７  ばね
８８、９５  軸受け
８９  シャフト
９３、９４  歯車
１００  スプライン継手
１０１  風受け板
１０２  リンク
１０３、１０４、１０５  ばね
１９１  変成器
１９２  ＡＧＣ回路
１９３  パワーアンプ
１９５  変流器
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2004274988.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004274988.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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