(57)【要約】【課題】  従来のブラシレス同期発電機では、回転子内に整流回路を組み込む必要があった。また、高い回転数を得ることが難しい動力を使う際、必要な出力周波数を得るために発電機の極数を増やさなければならなかった。【解決手段】  励磁機の電機子に誘導された電力を直接、交流のまま発電機の界磁巻線に導くことによって、励磁機の励磁電流の周波数、励磁機の極数と発電機の極数、励磁機の電機子と発電機の界磁巻線との結線方法、及び回転子の回転数によって決まる周波数の電力を得ることができる。さらに、励磁機の電機子と発電機の界磁巻線を相の回転が逆になるように結線するにより、高い周波数の出力電力を得ることができる。励磁機の極数と発電機の極数を等しくすることにより、出力電力の周波数を回転子の回転周波数に関係なく、一定にすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機子形の交流励磁機を連結させたブラシレス交流発電機において、励磁機の電機子に誘導された電力を直接、交流のまま発電機の界磁巻線に導くことによって、励磁機の励磁電流の周波数、励磁機の極数と発電機の極数、励磁機の電機子と発電機の界磁巻線との結線方法、及び回転子の回転数によって決まる周波数の電力を得ることを特徴とする発電機
【請求項２】
励磁機の電機子と発電機の界磁巻線を相の回転が逆になるように結線するにより、回転子の低い回転数においても、高い周波数の出力電力を得ることを特徴とする請求項１記載の発電機
【請求項３】
励磁機の極数と発電機の極数を等しくすることにより、出力電力の周波数が回転子の回転周波数に関係なく、励磁機の励磁電流の周波数と等しくなることを特徴とする請求項１記載の発電機
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は水力、火力、原子力、風力など様々な動力によって電力を発生させる発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】  回転電機子形の交流励磁機を連結させたブラシレス同期発電機において、励磁機で発生した電力を回転子内の整流器によって整流し、直流電流を界磁巻線に供給するのが一般的である。
【非特許文献１】  電気機器［Ｉ］野中作太郎  著  森北出版株式会社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従来のブラシレス同期発電機では、回転子内に整流回路を組み込む必要があり、回転子の構造が複雑になり、コストがかかる。【０００４】  従来のブラシレス同期発電機では、水車発電機のように、高い回転数を得ることが難しい発電機において、必要な出力周波数を得るために発電機の極数を増やさなければならないため、機械が大型になってしまい、コストもかかる。【０００５】  一般に同期発電機の回転子の回転周波数は、出力周波数によって決定され、変化させることは出来ないために、回転周波数を一定に保ちにくい動力を利用することは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するために、第一の解決手段は、励磁機の電機子に誘導された電力を直接、交流のまま発電機の界磁巻線に導くことによって、励磁機の励磁電流の周波数、励磁機の極数と発電機の極数、励磁機の電機子と発電機の界磁巻線との結線方法、及び回転子の回転数によって決まる周波数の電力を得ることとしたものである。【０００７】  第二の解決手段は、励磁機の電機子と発電機の界磁巻線を相の回転が逆になるように結線するにより、回転子の低い回転数においても、高い周波数の出力電力を得ることとしたものである。【０００８】  第三の解決手段は、励磁機の極数と発電機の極数を等しくすることにより、出力電力の周波数が回転子の回転周波数に関係なく、励磁機の励磁電流の周波数と等しくなるようにしたものである。【０００９】  図１は本発明の発電機の単線結線図である。以下、図１を用いて本発明の解説をする。【００１０】  コイルＡは励磁機の界磁巻線、コイルＢは励磁機の電機子、コイルＣは発電機の界磁巻線、コイルＤは発電機の電機子である。【００１１】  励磁電流ｉ０の周波数をｆ０、出力電流ｉの周波数をｆ、回転子の回転周波数をｋとする。
励磁電流ｉ０が直流のときはｆ０＝０と考える。
コイルＢとコイルＣの巻き線の相の回転方向が同じとなる結線のときｍ＝＋１逆のときｍ＝−１とする。
コイルＡが作る回転磁界と回転子の回転方向が同じときにｎ＝＋１逆のときｎ＝−１とする。
コイルＡ、Ｂの極数をｐ、コイルＣ，Ｄの極数をｑとする。【００１２】例えばｐ＝２、ｑ＝２の場合、ｍ＝＋１の回転子の複線結線図を図２とすると、ｍ＝−１のときの複線結線図は図３のようになる。【００１３】励磁電流ｉ０の周波数をｆ０と、励磁界の回転周波数ｆ１の関係は
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【００１４】  回転周波数ｋで回転するコイルＢが回転周波数ｆ１の励磁界を切ることによって発生する起電力によってコイルＢからコイルＣに流れる電流ｉ２の周波数ｆ２は
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【００１５】ｉ２によってコイルＣが作り出す回転磁界の周波数ｆ３は
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【００１６】  出力電流ｉの周波数ｆは
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【００１７】  ▲４▼式により、必要とされるｆ（例えば５０Ｈｚとか６０Ｈｚ）に対してｆ０、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｋを適当に選んで、発電機が設計できる。
【発明の効果】
【００１８】  上述したように、励磁機の電機子に誘導された電力を、直接交流のまま発電機の界磁巻線に導いた発電機が実現できる。【００１９】  本発明請求項２においては、ｍ＝−１、ｎ＝１とし、ｆ０、ｐ、ｑを適当に選んでやると、回転子の回転周波数ｋの小さな値に対しても、大きな出力周波数ｆを得ることができる。【００２０】
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と、出力周波数ｆは回転子の回転周波数ｋに関係なく励磁電流の周波数ｆ０と等しくなり、回転周波数を一定に保つことが難しい動力を利用するのに好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、本発明の実施例について説明する。【００２２】  図６は本発明の３つの実施例のｆ０、ｐ、ｑ、ｍ、ｎ、ｋ、ｆの組み合わせを示している。
【実施例１】
【００２３】  励磁電流に５０Ｈｚの交流を用いた場合（ｆ０＝５０）、ｐ＝６、ｑ＝４、ｍ＝−１、ｎ＝１とすると、回転子の回転周波数が２０Ｈｚで周波数５０Ｈｚ（ｆ＝５０）の出力電力が得られる。【００２４】  ｆ０、ｐ、ｑ、ｍ、ｎ、を適当に組み合わせることにより、▲４▼式で決定される周波数ｆの出力電力が得られる。
【実施例２】
【００２５】  本発明請求項２の実施例である。励磁電流に直流を用い（ｆ０＝０）、励磁機と発電機をともに２極（ｐ＝ｑ＝２）、コイルＢとコイルＣの巻き線の相の回転方向が逆となる結線（ｍ＝−１）をすると、回転子の回転周波数が２５Ｈｚ（ｋ＝２５）で周波数５０Ｈｚ（ｆ＝５０）の出力電力が得られる。図４が本実施例の複線結線図である。【００２６】  従来の技術でｉ２を整流した場合、発電機が２極で、周波数５０Ｈｚの出力電力を得るためには、回転子の回転周波数を５０Ｈｚにしなければならないので、本発明の有効性が分かる。
【実施例３】
【００２７】
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＝１、ｎ＝１とする。図５が本実施例の複線結線図である。【００２８】  励磁電流に５０Ｈｚの交流を用いると（ｆ０＝５０）、出力は回転子の回転周波数（ｋ）に関係なくｆ＝ｆ０＝５０となり、励磁電流と同じ周波数の出力電力が得られる。ただし発電機として動作するためにはｋ＞（２ｆ０／ｐ）でなければならない。【００２９】  出力電力の位相を制御するために、励磁電流ｉ０の位相を制御する電気的方法と、コイルＡを機械的に回転させる方法がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の発電機の単線結線図
【図２】回転子の複線結線図の例（ｐ＝ｑ＝２、ｍ＝＋１）
【図３】回転子の複線結線図の例（ｐ＝ｑ＝２、ｍ＝−１）
【図４】実施例２の複線結線図
【図５】実施例３の複線結線図
【図６】本発明の３つの実施例のｆ０、ｐ、ｑ、ｍ、ｎ、ｋ、ｆの組み合わせ
【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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