JPS6242466B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ブラシレス同期機の改良された励磁
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の励磁装置は、主として三相グレーツ接続
のダイオードをそなえており、冷却フインにそれ
ぞれのダイオードを絶縁して取り付けるか、ある
いは正極側負極側として少くとも２個のフインを
必要とし、また整流の転流時のサージ電圧により
ダイオードが破壊されるのを防止するためにダイ
オードと並列に分配（サージ吸収）抵抗器を接続
する方法を採用していた。

ここで従来例におけるグレーツ接続転流時の動
作特性について説明する。

第６図は、その従来例の概念的接続図である。

励磁機の星形巻線３０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに発生
する誘起電圧を参相グレーツ接続されたダイオー
ド７〜１２を介して直流へ変換し、同期機の界磁
線輪Ｆを励磁し、電機子SGから発電し負荷へ給
電する。

ところでダイオードが整流に伴う転流をする際
には、第６図に点線で示すようにキヤリア蓄積効
果のため導通状態の順方向電流が零になつても、
阻止状態に回復せず、ある期間導通状態を続け逆
方向に電流が流れ続ける性質がある。消弧するア
ームのダイオード７が見かけ上C₀の容量のある
コンデンサとなる。

この逆電流は第７図のように、キヤリアが消滅
すると、急激に零となろうとすると共に、ダイオ
ードは阻止状態となる。この逆電流が零に移行す
る場合の電流変化di／dtが急峻であるため、キヤ
リア通過回路のインダクタンス中に大きな電圧を
誘起し、これに電源電圧が加算されてダイオード
に印加される。

これがいわゆる転流サージ電圧（飛躍逆電圧）
である。

ダイオードは一般の電気機器に比較すると、使
用電圧と許容電圧（逆耐電圧）が比較的近い値で
あるから、この転流サージ（繰返し）電圧がダイ
オードにかかることは極力避けなければならな
い。

したがつて、この転流サージ電圧を低く抑制す
るために従来は、第８図に示すように、ダイオー
ドに並列にRC（抵抗とコンデンサ）を組合せた
放電分流回路を各ダイオード７〜１２毎に個別に
接続する方法が一般的であつた。このRC分流放
電回路の設置により、大部分のキヤリアが本回路
に通じて放電し、設置前のキヤリア通過経路には
わずかしか流れなくなる。

したがつて転流サージ電圧は使用電圧よりわず
かに高い値まで抑制されることになる。たとえば
第７図ｂに表わした電圧値はその一例であるが、
その飛躍逆電圧の波高値は、放電分流回路がない
ときの特性（実線）の550Vから放電分流回路を
そなえた特性（点線）の250Vにおさえられる。

しかして、ダイオードブリツジ７〜１２を含む
励磁機の負荷回路は、外部からの要因により、こ
れに侵入する過電圧、過電流に対して保護しなけ
ればならない。

同期（発電）機の場合、事故が発生し異常運転
をしているとき、つまり力率が負の範囲では界磁
線輪Ｆは電機子SG側から逆に電圧を誘起され、
電流を流そうとする、これを逆電流と云うことに
する。

通常、ブラシレス同期（発電）機では第６図の
ように界磁の励磁回路はダイオードで構成されて
いるのでこの逆電流はこのダイオードにより阻止
されることになる。

上記のように、この逆電流は発電機の電磁作用
によるものであり、発電機の容量に比例したかな
り大きな、しかも事故時には持続性のあるものと
なる。

もしも、この逆電流を阻止したまゝ放置すれ
ば、その界磁巻線の巻線数に応じた高い（数1000
ボルト）電圧が誘起されてダイオードを破損する
に至ることもある。

一方、上記の転流サージ吸収RC回路部は通電
容量的には同期（発電）機の（交流）励磁機に比
較して一般的には小さいので、この逆電流を充分
に吸収することはできずに電流による熱破壊を来
すこともある。

したがつて、この逆電流を放電・吸収するに
は、第８図で点線で示すDRのように界磁に放電
抵抗を挿入するのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように転流サージおよび非同期運転により
ダイオードが破壊されるのを防止するためにダイ
オードと並列に分配抵抗を接続する必要があつ
て、励磁機本体と同じくらいの場所を要すること
すらあつた。

本発明は、上記の欠点を改善するためになされ
たもので、構成を著るしく簡単にしたブラシレス
励磁機の励磁装置を提供することを、その目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、励磁機の回転子に２重星形巻線を巻
装し、それら巻線の中性点相互間に同期機の励磁
線輪を接続し、２重星形巻線の対応する各相間に
ダイオードが２個カスケードにしておのおの接続
するとともに、これらカスケード接続点をリング
フインで電気的に共通にし、かつこのリングフイ
ンと励磁線輪の中点を接続する手段である。

〔作用〕

このように本発明は、励磁機の回転子巻線を２
重星形巻線として２個づつのダイオードのカスケ
ード接続点をリングフインを介して共通にしてい
るので、２つの星形巻線の誘起電圧が相加重して
流通するように巻線の一方の中性点から同期機の
界磁線輪へ流出し、その界磁線輪を経由して巻線
の他方の中性点へ流入され、かつリングフインと
界磁線輪の接続からこの抵抗もインダクタンスも
低い界磁線輪を経由して、ダイオードの転流時の
キヤリアの放電が円滑に行なわれ、従来例にみら
れる各ダイオードと並列接続した分配抵抗をなく
している。

〔実施例〕

では、以下に図面に示す本発明の一実施例につ
いて説明する。

第１図において、１は励磁機で、回転子２には
２重星形の巻線３をそえなている。４はリングフ
インで、ボルト５により軸６に絶縁して固定され
ている。リングフイン４には、第２図に示すよう
にダイオード７，８，９および１０，１１，１２
が直接取り付けられている。第３図に示すように
２重星形巻線３の一方３ａの線輪端U₁，V₁，W₁
に接続されたダイオード７，８，９はカソード
が、他方３ｂの線輪端U₂，V₂，W₂に接続された
ダイオード１０，１１，１２はアノードがそれぞ
れリングフイン４に取り付けられている。ダイオ
ード７，８，９はスタツドカソード形、ダイオー
ド１０，１１，１２はスタツドアノード形とす
る。巻線３ａ，３ｂは中性点Ｊ，Ｋが引出され、
同期機の界磁線輪Ｆの両端に接続されている。Ｒ
は放電抵抗で、界磁線輪Ｆと並列に接続されてい
る。界磁線輪Ｆと放電抵抗Ｒには、センタータツ
プＣ，Ｄが設けられており、それぞれリングフイ
ン４に接続されている。

次に、本発明の動作をさらにくわしく説明す
る。

第４図に励磁機１における回転子２の回転によ
り巻線３に発生する電圧波形図を表わし、第５図
にその電流経路図を示す。

２重星形の巻線３における各々の星形結線の誘
起電圧をＥ_u，Ｅ_v，Ｅ_wとし、例えばある瞬間 Ｅ_u＝−E₁ Ｅ_v＝E₁ となる時点t₁の電流経路は太い実線で表わすルー
プを点線矢印で示す方向で流れ、回転子２の一側
端に露出した平板状のリングを形成し導電部材か
らなるリングフイン４も電流通電部となつてい
る。なお、時点t₂では巻線W₂からダイオード１
２を経てリングフイン４に至り、ここで二分して
一方のダイオード７から巻線U₁を経る電流と他
方のダイオード８から巻線V₁を経る電流Ｊ点で
合流し界磁巻線Ｆへ流入する。

また、同期発電機SGの界磁巻線Ｆのうち、例
えば４極の場合に、一方の２極分の巻線F₁と
し、他方の２極分の巻線をF₂とするとき、Ｃ点
はＪ，Ｋ間の関数と、抵抗値を２分した中間点と
なる。

したがつて、定常状態では電圧はＣ点で1/2さ
れる。

また、リングフイン４のC′点も誘起電圧を1/2
した点となる。

そこで、Ｃ点とC′点は同電位となるはずであ
り、Ｃ点とC′点を結んでもそこには電流は流れ
ない。

しかし、同期発電機SGへの異常負荷投入その
他の過渡状態などにより、電磁的に界磁巻線
F₁，F₂へ逆誘起電圧を生じることがある。

しかるときは、Ｃ〜C′点を結んでおかなけれ
ば、その電圧はダイオード７，８，９に主にかか
り、ダイオード１０，１１，１２には余りかから
ない状態となる。

ところが、Ｃ〜C′を結んでおけば、両者はお
よそ等しい電圧を分担することになる。

さらに、Ｃ〜C′を結んでおくわけは、ダイオ
ード７〜１２の転流のさい発生する転流サージ
が、抵抗とインダクタンスがともに低い界磁線輪
Ｆを放電抵抗として放電し、従来例のようなダイ
オードに分路抵抗を設けなくてもよい。

しかして、同期発電機SGの電機子の回転によ
つて界磁巻線Ｆに生起する電気的エネルギーを放
電する放電電流はダイオード７〜１２のもれ電流
くらいの僅かな電流であるので、あまり逆誘起電
圧は減少しない。

ここで、要すれば放電抵抗Ｒを中性点Ｊ，Ｋと
並列に挿入接続し、その抵抗値を1/2とする点Ｄ
とＣ〜C′を結ぶと、逆誘起電圧は主に放電抵抗
Ｒを通じて放電し、その電圧は非常に減少し、し
かも、その電圧はそこで２分されてダイオード７
〜９およびダイオード１０〜１２に分圧されるこ
とになり、非常に簡単なサージ吸収、分圧装置と
して動作する。

ところで、本発明は回転子２の巻線３を２重星
形方式としかつ円板状のリングフインを採用する
理由はこうである。

ダイオード（シリコン整流器）７〜１２を半数
づつカソードスタツド７〜９とカソードスタツド
１０〜１２とし、さらに２重星形巻線としてその
３相端子を各々のダイオード７〜１２に接続し、
ダイオード７〜１２を導電体のリングフイン４に
固定すれば、その導電体４は冷却フインを兼用し
た通電体とすることができる。

しかも、ダイオード７〜１２の取付導体を一体
の円板とすることにより、回転子２に取付け易
く、機械的にも強く、部品点数を減少した冷却と
導電手段（リングフイン４）とすることができ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ダイオード７，
８，９，１０，１１，１２が全部直接リングフイ
ン４に取り付けられているから、放熱がよいとと
もに、場所をとらないから、全体を小形軽量に構
成できる。界磁線輪Ｆと放電抵抗Ｒのセンタタツ
プＣ，Ｄをリングフイン４に接続しておけば、転
流サージおよび非同期運転時のサージは界磁線輪
と放電抵抗との一方または両方に効率的に吸収さ
れるから、ダイオードと並列に分配抵抗を設けて
おく必要もなく、構成が極めて簡単になる特長が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部を示す縦断面
図、第２図はリングフインの平面図、第３図は接
続図、第４図は励磁機回転子の誘起電圧波形図、
第５図は本発明の電流経路を示した動作原理図、
第６図ないし第８図は従来例の説明図である。 １は励磁機、２はその回転子、３は２重星形巻
線で、３ａはその一方の巻線、３ｂは他方の巻
線、４はリングフイン、５は取り付けボルト、６
は軸、７，８，９，１０，１１，１２はダイオー
ド、U₁，V₁，W₁は巻線３ａの線輪端、Ｊはその
中性点、U₂，V₂，W₂は巻線３ｂの線輪端、Ｋは
その中性点、Ｆは同期機の界磁線輪、Ｃはそのセ
ンタータツプ、Ｒは放電抵抗、Ｄはそのセンター
タツプである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２重星形巻線３をそなえた励磁機１と、 この励磁機１の軸６に固定したリングフイン４
   と、 前記２重星形巻線３の一方３ａの線輪端U₁，
   V₁，W₁にそれぞれ接続したカソードを前記リン
   グフイン４に取り付けたダイオード７，８，９
   と、 ２重星形巻線３の他方３ｂの線輪端U₂，V₂，
   W₂にそれぞれ接続したアノードを前記リングフ
   イン４に取り付けたダイオード１０，１１，１２
   とをそなえ、 前記２重星形巻線３の二つの中性点Ｊ，Ｋをそ
   れぞれ同期機の界磁線輪Ｆの両端に接続する手段
   と、 前記リングフイン４と前記界磁線輪Ｆのセンタ
   ータツプＣを接続する手段と、 を具備することを特徴とするブラシレス同期機の
   励磁装置。 ２ 同期機の界磁線輪Ｆと並列に放電抵抗Ｒを設
   けた特許請求の範囲第１項に記載のブラシレス同
   期機の励磁装置。 ３ 同期機の界磁線輪Ｆと放電抵抗Ｒのセンター
   タツプＣ，Ｄをリングフイン４に接続した特許請
   求の範囲第２項に記載のブラシレス同期機の励磁
   装置。