JP4780966B2

JP4780966B2 - 発電機

Info

Publication number: JP4780966B2
Application number: JP2005012203A
Authority: JP
Inventors: 緑石川
Original assignee: デンヨー株式会社
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: JP2006204005A

Description

本発明は、工事現場等で使用される可搬式の発電機で、三相電力と単相３線電力の両方が同時に使用可能な発電機に関するものである。

工事現場等で使用される大型のモータやポンプは三相２００Ｖで動作し、小型の電動工具や電灯等は単相の２００Ｖあるいは１００Ｖで動作する。そこで、工事現場で使用される近年の可搬式発電機は、１台で三相２００Ｖと単相２００Ｖ，１００Ｖの両方を供給できるようにすることが要求されていて、そのような要求に応えるべく、いくつかの提案がなされている。

例えば、特許文献１に示される発電機では、図３に示すように、発電機の三相巻線の内の少なくとも１相分の巻線を２分割し（図３では、各相の巻線を２分割した場合で示している）、三相電力を得る場合は、図３（イ）に示すように、２分割した各相巻線をそれぞれ直列に接続し、全体を三相星形に接続して端子Ｕ，Ｖ，Ｗから三相出力を得る。一方、単相３線電力を得る場合は、図３（ロ）に示すように、２分割したＷ相の巻線３ａ，３ｂの一方の巻線３ｂを中性点Ｏに逆位相に接続し、端子Ｔ_０，Ｔ_１，Ｔ_２間に単相３線出力を得る。すなわち、図３（ハ）にベクトル図を示すように、端子Ｔ_０，Ｔ_１間と端子Ｔ_０，Ｔ_２間に、互いに逆位相で１００Ｖ、端子Ｔ_１，Ｔ_２間に２００Ｖの単相電圧が出力される。

この発電機によれば、１台の発電機で、三相電力と単相３線電力の両方が使用可能になる。

また、特許文献２に示される発電機では、図４に示すように、三相の各相巻線をそれぞれ二つの巻線で構成し、さらに、そのうちの１相、例えばＶ相だけ片側の巻線を二つの巻線２Ｂ，２Ｃで構成している。そして、三相電力を得る場合は、図４（イ）に示すように、各相の巻線を並列に接続し、それらを三相星形に接続して端子Ｕ，Ｖ，Ｗから三相出力を得る。また、三相電力と単相３線電力の両方を同時に使用する場合は、図４（ロ）に示すように、Ｖ相の巻線２Ｂ，２Ｃの接続を切り替える。その結果、端子Ｕ，Ｖ，Ｗから三相出力が得られると同時に、端子Ｔ_０，Ｔ_１，Ｔ_２間に単相３線出力が得られる。すなわち、図４（ハ）にベクトル図を示すように、端子Ｔ_０，Ｔ_１間と端子Ｔ_０，Ｔ_２間に、互いに逆位相で１００Ｖ、端子Ｔ_１，Ｔ_２間に２００Ｖの単相電圧が出力される。

この発電機によれば、１台の発電機で、三相電力と単相３線電力の両方が同時に使用可能になる。
特開昭６３−８７１５７号公報特開２００２−３３５６９６号公報

しかしながら、上記従来の発電機の内、特許文献１に示される発電機には、三相電力と単相３線出力とを同時に得ることができないという問題点があった。また、三相出力で使っていた状態から単相３線出力にするには、巻線３ｂの接続を切り替える必要があって、手間がかかる上、誤操作により発電機の焼損事故を引き起こすおそれもあるという問題点があった。

一方、特許文献２に示される発電機では、図４（ロ）に示すように接続しておけば、接続を切り替えることなく三相電力と単相３線電力の両方を同時に使用することができるが、三相と単相３線とで中性点を共用できないという問題点があった。すなわち、三相の中性点Ｏと単相３線式出力の中性線端子Ｔ_０の間には、巻線２Ｂ，２Ｃが接続されるため、両者は必然的に分離される。特に単相３線式の場合、中性線は接地される場合が多いが、図４（ロ）の端子Ｔ_０を接地すると、三相の中性点Ｏは接地できなくなるのである。それを誤って両者を接地すると、巻線２Ｂ，２Ｃが短絡状態になって発電機巻線の焼損に到る危険性がある。

本発明は、そのような問題点に鑑み、簡単な構成で、接続を切り替えることなく三相電力と単相３線電力の両方を同時に使用することができる上、三相と単相３線とで中性点を共用できるようにすることを目的とするものである。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発電機は、三相電力と単相３線電力を同時に使用できる発電機であって、星形結線した三相巻線の内の１相の巻線に中間タップを設けるとともに、前記三相巻線の中性点に、前記中間タップを設けた巻線の巻線収納スロットに埋め込んだ、前記中間タップに誘起される電圧と逆位相で等しい大きさの電圧を誘起する追加巻線を接続して、三相の中性点と単相３線の中性点とを共用にしたことにより、三相電力と単相３線電力の両方を同時に接地することを可能にしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発電機は、三相電力と単相３線電力を同時に使用できる発電機であって、星形結線した三相巻線の内の１相の巻線に中間タップを設けるとともに、前記三相巻線の中性点に、前記中間タップを設けた巻線の巻線収納スロットに埋め込んだ、前記中間タップに誘起される電圧と逆位相で２分の１の大きさの電圧を誘起する第１の追加巻線と、それぞれ、前記中間タップを設けた巻線以外の２相の巻線の巻線収納スロットに埋め込んだ、前記中間タップを設けた巻線以外の２相の巻線の誘起電圧と同位相で、前記第１の追加巻線の誘起電圧と等しい大きさの電圧を誘起する第２及び第３の追加巻線とを直列に接続して、三相の中性点と単相３線の中性点とを共用にしたことにより、三相電力と単相３線電力の両方を同時に接地することを可能にしたことを特徴とする。

本発明の発電機は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１に記載の発電機は、三相巻線の内の１相の巻線に中間タップを設けるとともに、三相巻線の中性点に、前記中間タップに誘起される電圧と逆位相で等しい大きさの電圧を誘起する追加巻線を接続したので、簡単な構成で、接続を切り替えることなく三相電力と単相３線電力の両方を同時に使用することができる上、三相と単相３線とで中性点を共用できるようになる。

また、請求項２に記載の発電機は、三相巻線の中性点に、前記中間タップに誘起される電圧と逆位相で２分の１の大きさの電圧を誘起する第１の追加巻線と、それぞれ、前記中間タップを設けた巻線以外の２相の巻線の誘起電圧と同位相で、前記第１の追加巻線の誘起電圧と等しい大きさの電圧を誘起する第２及び第３の追加巻線とを直列に接続したので、各追加巻線を各相の巻線収納スロットに均等に配置することができ、追加巻線収納のために発電機の体格がいたずらに大きくなるのを防止できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、第１実施例の電機子コイル結線図及びベクトル図である。図１において、１はＵ相巻線、２はＶ相巻線、３はＷ相巻線、４は追加巻線である。国内での三相の標準電圧は、２００Ｖ又は４００Ｖ、単相の標準電圧は、１００Ｖ又は２００Ｖである。三相電源の巻線が星型結線され、電圧が２００Ｖである場合、中性点と各相間は２００Ｖ／√３＝１１５Ｖである。そこで、単相１００Ｖを得るため、星型結線されてＵ相巻線１、Ｖ相巻線２及びＷ相巻線３の内の１相、例えば、Ｕ相巻線１の中性点Ｏから１００／１１５の位置に中間タップＴ_１が設けられ、そこから単相１００Ｖの出力を取り出すようにしている。

また、中間タップＴ_１を設けたＵ相巻線１を埋め込んだスロットに、中性点Ｏから中間タップＴ_１までのＵ相巻線１の巻数と同じ巻数の追加巻線４を埋め込み、その追加巻線４は、Ｕ相巻線１と逆位相の関係で中性点Ｏに接続されている。したがって、追加巻線４の他端の端子Ｔ_２には、中間タップＴ_１に誘起される電圧と等しい大きさの電圧１００Ｖで逆位相の電圧が誘起される。

その結果、図１（ロ）にベクトル図を示すように、中間タップＴ_１，端子Ｔ_０間に１００Ｖ、端子Ｔ_０，Ｔ_２間に逆位相で１００Ｖ、そして中間タップＴ_１，端子Ｔ_２間に２００Ｖの単相３線電力が出力される。それと同時に、端子Ｕ，Ｖ，Ｗには２００Ｖの三相電力が出力される。

図２は、第２実施例の電機子コイル結線図及びベクトル図である。図２において、符号１，２，３は図１のものに対応しており、５はＵ相追加巻線、６はＶ相追加巻線、７はＷ相追加巻線である。中間タップＴ_１が、図１のものと同様に、Ｕ相巻線１の中性点Ｏから１００／１１５の位置に設けられている。

また、各相巻線を埋め込んだスロットに、Ｕ相巻線１の中性点Ｏから中間タップＴ_１までの巻数の２分の１の巻数のＵ相追加巻線５，Ｖ相追加巻線６，Ｗ相追加巻線７を埋め込み、それらの追加巻線は中性点Ｏから直列に接続されている。そして、Ｕ相追加巻線５は、Ｕ相巻線１と逆位相に中性点Ｏに接続されており、Ｖ相追加巻線６，Ｗ相追加巻線７は、それぞれ、Ｖ相巻線２，Ｗ相巻線３と同位相に接続されている。

Ｕ相追加巻線５，Ｖ相追加巻線６，Ｗ相追加巻線７は、Ｕ相巻線１の中性点Ｏから中間タップＴ_１までの巻数の２分の１の巻数であるので、それぞれの追加巻線には、中間タップＴ_１に誘起される電圧１００Ｖの２分の１の大きさの電圧５０Ｖが誘起される。その結果、図２（ロ）にベクトル図を示すように、Ｗ相追加巻線７の他端の端子Ｔ_２には、中間タップＴ_１に誘起される電圧と等しい大きさの電圧１００Ｖで逆位相の電圧が誘起される。それと同時に、端子Ｕ，Ｖ，Ｗには２００Ｖの三相電力が出力される。

このようにすれば、Ｕ相追加巻線５，Ｖ相追加巻線６，Ｗ相追加巻線７は、各相の巻線収納スロットに均等に配置することができ、無駄なスロット面積がなくなって、追加巻線収納のために発電機の体格がいたずらに大きくなるのを防止できる。

第１実施例の電機子コイル結線図である。第２実施例の電機子コイル結線図である。第１従来例の電機子コイル結線図及びベクトル図である。第２従来例の電機子コイル結線図及びベクトル図である。

符号の説明

１…Ｕ相巻線
２…Ｖ相巻線
３…Ｗ相巻線
４…追加巻線
５…Ｕ相追加巻線
６…Ｖ相追加巻線
７…Ｗ相追加巻線

Claims

三相電力と単相３線電力を同時に使用できる発電機であって、
星形結線した三相巻線の内の１相の巻線に中間タップを設けるとともに、前記三相巻線の中性点に、前記中間タップを設けた巻線の巻線収納スロットに埋め込んだ、前記中間タップに誘起される電圧と逆位相で等しい大きさの電圧を誘起する追加巻線を接続して、三相の中性点と単相３線の中性点とを共用にしたことにより、三相電力と単相３線電力の両方を同時に接地することを可能にしたことを特徴とする発電機。
三相電力と単相３線電力を同時に使用できる発電機であって、
星形結線した三相巻線の内の１相の巻線に中間タップを設けるとともに、前記三相巻線の中性点に、前記中間タップを設けた巻線の巻線収納スロットに埋め込んだ、前記中間タップに誘起される電圧と逆位相で２分の１の大きさの電圧を誘起する第１の追加巻線と、それぞれ、前記中間タップを設けた巻線以外の２相の巻線の巻線収納スロットに埋め込んだ、前記中間タップを設けた巻線以外の２相の巻線の誘起電圧と同位相で、前記第１の追加巻線の誘起電圧と等しい大きさの電圧を誘起する第２及び第３の追加巻線とを直列に接続して、三相の中性点と単相３線の中性点とを共用にしたことにより、三相電力と単相３線電力の両方を同時に接地することを可能にしたことを特徴とする発電機。