(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短節巻で巻回された単相主発電巻線及び当該単相主発電巻線に対し実質上電気角で９０°の位相差を有する位置に巻回されたエキサイタ巻線が巻装されたステータと、スキュされたロータコアに制動巻線が設けられたロータとを備え、エキサイタ巻線に発生した電圧を整流回路で整流し、界磁巻線に給電する自励式の発電機において、
上記エキサイタ巻線は
その巻線ピッチが略２／３の短節巻で巻回されると共に、
当該略２／３の短節巻で巻回されたエキサイタ巻線が、デルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でオープンデルタ形に直列接続されてなること
を特徴とする発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機、特にエンジンで駆動される自励式単相交流同期発電機において、デルタ形結線の三相交流巻線における正相成分を導入すべく、エキサイタ巻線をいわゆるオープンデルタ形に直列接続した巻線構造を備え、過電流、特に短絡電流が流れたとき、発電機の出力側に設けられたブレーカが当該過電流を検知して切れるようにした外部特性曲線を有する発電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンで駆動される自励式単相交流同期発電機の巻線構造は図５図示の巻線構成が採用されている。すなわち図５において、スロット数３６のステータにスロット♯１〜♯６と♯１３〜♯１８及びスロット♯１９〜♯２４と♯３１〜♯３６を用いて巻回され、取出し口▲１▼，▲３▼を備えた巻線１１Ａと、同じ巻線構造のスロット♯１〜♯６と♯１３〜♯１８及びスロット♯１９〜♯２４と♯３１〜♯３６を用いて巻回され、取出し口▲２▼，▲３▼を備えた巻線１１Ｂとの取出し口▲１▼−▲２▼の直列接続された主発電巻線１１が巻回されており、当該主発電巻線１１のうち、取出し口▲２▼−▲３▼で示されている巻線１１Ｂは出力電圧を一定に制御するために用いられる定電圧検出用巻線の巻線構成となっている。なおスロット♯５などの導体数「０」は「巻線なし」を表している。
【０００３】
ステータにはさらに、これらの主発電巻線１１と電気角で実質上９０°の位置をなすスロット♯１１，♯２６及び♯２９，♯８を用いて巻回され、取出し口▲４▼，▲５▼を備え取出し口▲４▼−▲５▼のエキサイタ巻線１２が巻回されている。
【０００４】
図示されてはいないが、エキサイタ巻線１２に誘起された電圧は整流回路で整流され、界磁巻線を励磁し主発電巻線１１から所定の電圧が発生するが、この所定の電圧は、このとき定電圧検出用巻線１１Ｂで検出された検出電圧を基に界磁巻線に流れる界磁電流が制御され、主発電巻線１１からの出力電圧が常に一定電圧となるように制御されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、単相発電機においても、発生電圧波形を良くするため、界磁側ロータに制動巻線を設け、電機子反作用の進相回転磁界による出力電圧波形、特にその影響の大きい第３高調波の打ち消しをするようにして出力電圧波形の歪みを軽減するという波形改善を行っている。
【０００６】
ところで、図５で示された従来の単相交流発電機の巻線構造では、エキサイタ巻線２が主発電巻線１と同じピッチで巻回されているために、制動巻線の影響を当該主発電巻線１と同様に受ける。
【０００７】
例えば、出力電圧の短絡時は、初期突入電流が大きいため、その電機子反作用も大きく、上記制動巻線による進相回転磁界の打ち消し効果も大きくなる。それ故、エキサイタ巻線１２にもその影響が出て、エキサイタ巻線１２の出力電圧も減少する。その結果、外部特性曲線は図４の一点鎖線Ｙで示されているような、いわゆる出力電圧が巻き込まれる特性となり、主発電巻線１１に過電流、特に短絡時の短絡電流が流れたとき、出力電流が極端に低下する巻き込み特性が生じて、発電機側に設けられているブレーカが遮断しない欠点があった。
【０００８】
本発明は、上記の欠点を解決することを目的としており、過電流時、特に短絡時に出力電流に巻き込み特性が発生せず、良好なブレーカ遮断特性を得ることができる発電機を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、本発明の発電機は短節巻で巻回された単相主発電巻線及び当該単相主発電巻線に対し実質上電気角で９０°の位相差を有する位置に巻回されたエキサイタ巻線が巻装されたステータと、スキュされたロータコアに制動巻線が設けられたロータとを備え、エキサイタ巻線に発生した電圧を整流回路で整流し、界磁巻線に給電する自励式の発電機において、上記エキサイタ巻線はその巻線ピッチが略２／３の短節巻で巻回されると共に、当該略２／３の短節巻で巻回されたエキサイタ巻線が、デルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でオープンデルタ形に直列接続されてなることを特徴としている。
【００１０】
エキサイタ巻線はその巻線ピッチが略２／３の短節巻で巻回され、そしてデルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でデルタ形直列接続されたＶ結線であるので正相成分が導入され、制動巻線による影響を受け難い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る発電機の一実施例巻線図を示している。
【００１２】
同図において、スロット数３６のステータにスロット♯１〜♯６と♯１３〜♯１８及びスロット♯１９〜♯２４と♯３１〜♯３６を用いて巻回され、取出し口▲１▼，▲３▼を備えた巻線１Ａと、同じ巻線構造のスロット♯１〜♯６と♯１３〜♯１８及びスロット♯１９〜♯２４と♯３１〜♯３６を用いて巻回され、取出し口▲２▼，▲３▼を備えた巻線１Ｂとの取出し口▲１▼−▲２▼の直列接続された主発電巻線１が巻回されており、当該主発電巻線１のうち、取出し口▲２▼−▲３▼で示されている巻線１Ｂは出力電圧を一定に制御するために用いられる定電圧検出用巻線の巻線構成となっている。なおスロット♯５などの導体数「０」は「巻線なし」を表している。
【００１３】
この主発電巻線１は、図５の従来の巻線構造のものと同じ巻き方の短節巻きで同一の所定電圧を発生させており、その導体数を異にしているのは、次のエキサイタ巻線２の巻線方法が異なるからである。
【００１４】
そのエキサイタ巻線２は、図１に図示されている如く、巻線２Ａと巻線２Ｂとに分けて、あたかもデルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態で、その巻線ピッチが略２／３、正確には１０／１６（≒２／３）の短節巻で巻回されると共に、オープンデルタ形直列接続されて取出し口▲４▼，▲５▼が設けられ、当該取出し口▲４▼−▲５▼からエキサイタ巻線２に発生した電圧が取り出されるようにステータに巻回されている。
【００１５】
この三相交流巻線における一相分欠いた巻線２Ａ，２Ｂからなるエキサイタ巻線２をオープンデルタ形に結線し、これによってエキサイタ巻線２の取出し口▲４▼−▲５▼に正相成分を導入するようにして界磁巻線に供給するという、いわゆるＶ励磁方式が用いられる。
【００１６】
そしてさらに、オープンデルタ形に結線された当該エキサイタ巻線２の各巻線２Ａ，２Ｂはその巻線ピッチが約２／３であるので、制動巻線による進相分回転磁界の打ち消し効果が緩和され、エキサイタ巻線２の出力電圧の減少が少なくなる。つまり図１に示された本発明に係る発電機の一実施例巻線図の巻線構造を有する発電機の外部特性曲線は図４の実線Ｘに示された如くなり、過電流時、特に短絡時に出力電流に巻き込み特性が発生せず、良好なブレーカ遮断特性を得ることができる発電機となる。
【００１７】
図２は制動巻線が設けられたロータの一実施例説明図、図３はその右側面図を示している。
【００１８】
図２、図３において、界磁巻線の図示が省略されたロータ３は、所定枚数積層したロータコア４がシャフト５に固定されると共に、制動巻線を構成するバー６を短絡し積層ロータコア４を固定するサイドプレート７がその両端にそれぞれ設けられている。シャフト５に固定されたロータコア４は図３図示の如くスキュされて積層されており、そして制動巻線を構成するバー６も図２図示の如くスキュされている。スキュされたバー６の各両端は、ロー付け等でサイドプレート７に短絡固定されている。
【００１９】
この様にロータコア４及び制動巻線を構成するバー６もスキュされたロータ３が、上記説明の図１で説明した巻線構造のステータ内を自在に回転し、図４の実線Ｘに示された定格電流Ｉ1 の近傍までは定電圧化された出力電圧がえられ、そして過負荷の過電流時、特に短絡時に出力電流に巻き込み特性が発生せずに過電流が延び、良好なブレーカ遮断特性を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、エキサイタ巻線の巻線ピッチを略２／３の短節巻で巻回すると共に、いわゆるＶ励磁方式、すなわち当該略２／３の短節巻で巻回されたエキサイタ巻線をデルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でオープンデルタ形直列接続して正相成分を導入し、もって界磁巻線に流れる界磁電流の低下を阻止する構造としたので、短絡電流などの過電流が流れたとき発電機の外部特性曲線に巻き込み特性が発生せず、発電機側に設けられたブレーカの遮断特性を発揮させることができ、発電機の保護や負荷側の機器の保護がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電機の一実施例巻線図である。
【図２】制動巻線が設けられたロータの一実施例説明図である。
【図３】その右側面図である。
【図４】本発明の発電機と従来の発電機との外部特性曲線比較図である。
【図５】従来の発電機に用いられているステータの巻線図である。
【符号の説明】
１  主発電巻線
２  エキサイタ巻線
３  ロータ
４  ロータコア
５  シャフト
６  バー
７  サイドプレート
【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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