JP2002262531A - Dc power generator - Google Patents
Dc power generatorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は直流発電機に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC generator.
【0002】[0002]
【従来の技術】直流及び交流発電機の起電力は、電機子
と界磁極との相対作用により生じる誘導起電力である。
この誘導起電力により電機子電流が生ずる。そして、こ
の電機子電流により、電機子反作用が起きて、交流の場
合、力率1(交差磁化作用)を中心に電気角90度進相
から電気角90度遅相間で磁界ができる。例えば交流電
力をACジェネレーター・レギュレーターで直流電力に
変換し、電圧調整するオルターネータ発電機を定格回転
速度(同期速度)で運転し、対称三相負荷を接続する
と、電機子巻線には対称三相電流が流れる。この三相電
機子電流が発生すると同時に電機子反作用によって作ら
れる回転磁界は、磁極の作る界磁主磁束に対して一定の
位相差(遅れ)をもって、同期速度で回転する。この結
果、磁極には回転方向とは逆向きの電磁トルク(ブレー
キ)が発生する。このマイナストルクは磁束ロータより
ロータ軸を通して、原動機に伝えられる機械的動力負荷
(入力エネルギーを要する)となる。例えば、特開平5
−146125号公報に記載の発電機におけるステータ
鉄心は、全て内歯車形のリング状に構成されているが、
かかるステータ鉄心の場合、界磁主磁束はステータ鉄心
の円周方向へ流れ、電機子反作用で磁極ロータの回転方
向へ回転磁界が発生する。ただし、回転磁界はロータの
回転周速度より一定の遅れ(力率により異なる)を保っ
た速さで回転するマイナス磁界であり、磁極ロータに電
磁ブレーキ作用を与えて、機械的動力負荷を与える。2. Description of the Related Art An electromotive force of a DC or AC generator is an induced electromotive force generated by a relative action between an armature and a field pole.
This induced electromotive force generates an armature current. An armature reaction occurs due to the armature current, and in the case of an alternating current, a magnetic field is generated between a 90-degree electrical angle advance and a 90-degree electrical angle delay centering on a power factor of 1 (cross-magnetization effect). For example, if AC power is converted to DC power by an AC generator / regulator and the alternator generator for voltage regulation is operated at the rated rotation speed (synchronous speed) and a symmetrical three-phase load is connected, the armature winding will have a symmetrical three-phase load. Phase current flows. At the same time that the three-phase armature current is generated, the rotating magnetic field generated by the armature reaction rotates at a synchronous speed with a certain phase difference (delay) with respect to the field main magnetic flux generated by the magnetic poles. As a result, an electromagnetic torque (brake) is generated in the magnetic pole in a direction opposite to the rotation direction. This negative torque becomes a mechanical power load (requires input energy) transmitted from the magnetic flux rotor to the prime mover through the rotor shaft. For example, Japanese Unexamined Patent Publication
Although the stator core in the generator described in Japanese Patent No. 146125 is all formed in an internal gear ring shape,
In the case of such a stator core, the field main magnetic flux flows in the circumferential direction of the stator core, and a rotating magnetic field is generated in the rotation direction of the magnetic pole rotor due to the armature reaction. However, the rotating magnetic field is a minus magnetic field that rotates at a speed that maintains a constant delay (depending on the power factor) from the rotating peripheral speed of the rotor, and applies an electromagnetic braking action to the magnetic pole rotor to apply a mechanical power load.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記の発電機は機構
上、マイナス磁界のみ有する回転磁界を消滅させる手段
がなく、それ故、上記電機子反作用によって生ずる機械
的動力負荷を効果的に低減または消滅させることができ
ず、機械的動力エネルギーから電気エネルギーへの変換
効率は70〜90%にとどまるものであった。しかし、
上記の電機子電流(負荷電流)に基づく電機子反作用に
よって生ずる機械的動力負荷を低減または消滅できれ
ば、機械的動力エネルギーから電気エネルギーへの変換
効率を高めることができる。本発明はかかる点に着目
し、磁界遅れによる位相差を利用してプラス磁界(プラ
ス回転トルク)を発生させ、機械的動力エネルギーから
電気エネルギーへの変換効率を高めた直流発電機を提供
することを課題とするものである。The above-mentioned generator has no mechanical means for eliminating a rotating magnetic field having only a minus magnetic field. Therefore, the mechanical power load caused by the armature reaction is effectively reduced or eliminated. The conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy was only 70 to 90%. But,
If the mechanical power load generated by the armature reaction based on the armature current (load current) can be reduced or eliminated, the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be increased. The present invention pays attention to such a point, and provides a DC generator that generates a positive magnetic field (positive rotation torque) by using a phase difference due to a magnetic field delay to increase the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy. Is the subject.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明に記載の発明は、ロータ軸の回転方
向に磁極のN極及びS極を交互に配置して成る磁極ロー
タを有する直流発電機であって、ロータ軸の回転方向前
後にコア部を有する略C状溝型のステータブロックにス
テータコイルを巻装して成る複数のC形ステータと、各
ステータコイルの巻装両端に接続された全波整流回路と
を備え、前記磁極をC形ステータの両コア部のピッチ幅
に略相当する間隔で配置し、かつ前記複数のC形ステー
タ同士を磁気絶縁したことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to the first aspect of the present invention provides a magnetic pole rotor in which N-poles and S-poles of magnetic poles are alternately arranged in a rotation direction of a rotor shaft. A plurality of C-shaped stators each comprising a stator coil wound around a substantially C-shaped groove-shaped stator block having a core portion before and after the rotor shaft in the rotation direction, and winding ends of each stator coil. A full-wave rectifier circuit, the magnetic poles are arranged at intervals substantially corresponding to the pitch width of both core portions of the C-shaped stator, and the plurality of C-shaped stators are magnetically insulated from each other. I do.
【0005】請求項2の発明に記載の発明は、請求項1
の構成に加え、前記磁極の設置総数X及びC形ステータ
のコア部の設置総数Yを、X/Yの値が整数にならない
関係としたことを特徴とする。[0005] The invention described in the second aspect of the invention is the first aspect of the invention.
In addition to the above configuration, the total number X of the magnetic poles and the total number Y of the core portions of the C-shaped stator are set so that the value of X / Y does not become an integer.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具現化した一実施
形態について図面をもとに詳細に説明する。直流発電機
1のケーシング2を構成する左右のエンドフレーム3,
4には軸承部5,6が形成され、該軸承部5,6により
ランデル形の磁極ロータ7が支承されている。磁極ロー
タ7のロータ軸8の外周には巻線枠9(9a,9b)が
嵌着されており、該巻線枠9には励磁コイル10が巻装
されている。そして、励磁コイル10の巻装両端10
a,10bには、ロータ軸8の一端部に嵌着した一対の
スリップリング11a,11bに接続されている。スリ
ップリング11a,11bには、付勢バネ12a,12
bの付勢力により弾出するブラシ13a,13bが摺接
している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Left and right end frames 3, which constitute the casing 2 of the DC generator 1,
A bearing portion 5, 6 is formed on 4, and a rundle-shaped magnetic pole rotor 7 is supported by the bearing portions 5, 6. A winding frame 9 (9 a, 9 b) is fitted around the outer periphery of the rotor shaft 8 of the magnetic pole rotor 7, and an exciting coil 10 is wound around the winding frame 9. The winding ends 10 of the exciting coil 10
a and 10b are connected to a pair of slip rings 11a and 11b fitted to one end of the rotor shaft 8. The springs 12a, 12b are provided on the slip rings 11a, 11b.
The brushes 13a and 13b which project by the urging force of b are in sliding contact.
【0007】ロータ軸8に嵌着した巻線枠9には、軸方
向左右外周に磁束が流れやすい金属でできた磁極14の
S極ポールコア14aとN極ポールコア14bを計16
個設け、前記各コアの先端部を軸方向内向きにして、各
々交互に等角度間隔で、歯車状に配設した界磁極を有す
る磁極ロータ7を形成している。そして、左右のエンド
フレーム3,4間には円筒状の固定フレーム15が配設
されてケーシングを構成し、固定フレーム15の内周に
略等角度間隔でC形ステータ18が配設されている。C
形ステータ18は、ロータ回転方向で前後に前側コア部
16aと後側コア部16bとを有するケイ素綱板を積層
した略C状溝形鉄心をもって形成したステータブロック
16と、そのステータブロック16の前側コア部16a
と後側コア部16bに巻装したステータコイル17とか
ら形成され、前側コア部16aと後側コア部16bとの
ロータ回転方向の鉄心幅W1,W2はステータコアピッチ
Psより狭くして形成されている。かかるC形ステータ
18は、前側コア部16a・後側コア部16bがS極ポ
ールコア14a及びN極ポールコア14bの外周に僅か
な空隙をあけて配設されている。尚、磁極14は、その
サイクルピッチPrの1/2ピッチであるポールコアピ
ッチPpが前側コア部16aと後側コア部16b間のス
テータコアピッチPsと略同寸となるよう配設されてい
る。The winding frame 9 fitted to the rotor shaft 8 has an S pole core 14a and an N pole core 14b of a magnetic pole 14 made of metal in which magnetic flux easily flows on the left and right sides in the axial direction.
The magnetic pole rotor 7 having the field poles arranged in a gear shape is formed alternately at equal angular intervals with the tips of the cores facing inward in the axial direction. A cylindrical fixed frame 15 is disposed between the left and right end frames 3 and 4 to form a casing, and a C-shaped stator 18 is disposed on the inner periphery of the fixed frame 15 at substantially equal angular intervals. . C
The stator 18 includes a stator block 16 having a substantially C-shaped grooved core formed by laminating silicon steel plates having a front core portion 16a and a rear core portion 16b in the front and rear direction of the rotor, and a front side of the stator block 16. Core part 16a
And the stator coil 17 wound around the rear core portion 16b, and the iron core widths W 1 and W 2 of the front core portion 16a and the rear core portion 16b in the rotor rotation direction are formed to be smaller than the stator core pitch Ps. Have been. In the C-shaped stator 18, the front core portion 16a and the rear core portion 16b are disposed with a small gap around the outer circumferences of the S pole core 14a and the N pole core 14b. The magnetic poles 14 are arranged such that the pole core pitch Pp, which is a half of the cycle pitch Pr, is substantially the same as the stator core pitch Ps between the front core portion 16a and the rear core portion 16b.
【0008】ステータコイル17は、後側コア部16b
に対しては磁極ロータ7の磁極14側から見て右巻に巻
装されている。そして、右巻に巻装したステータコイル
17は前側コア部16aに対しては、磁極ロータ7の磁
極14に向かって右巻の延長に巻装されている。[0008] The stator coil 17 includes a rear core portion 16b.
Are wound clockwise as viewed from the magnetic pole 14 side of the magnetic pole rotor 7. The right-hand wound stator coil 17 is wound around the front core portion 16 a in a right-hand extension toward the magnetic pole 14 of the magnetic pole rotor 7.
【0009】尚、固定フレーム15は非磁性体材料であ
るアルミで形成されており、これによって各ステータブ
ロック16間が磁気絶縁され、ステータブロック16毎
に独立した電機子電流が発生し、磁界が独立に作用す
る。また、トータルバランス作用をつくるために、S極
ポールコア14aとN極ポールコア14bとの設置総数
Xと、C形ステータ18のコア部16a,16bの設置
総数Yとの関係を、X/Yの値が整数とならないように
している。ここでは、X=16,Y=14とする。The fixed frame 15 is made of aluminum, which is a non-magnetic material, so that the stator blocks 16 are magnetically insulated from each other, an independent armature current is generated for each stator block 16, and a magnetic field is generated. Acts independently. In order to create a total balance effect, the relationship between the total number X of the S-pole cores 14a and the N-pole cores 14b and the total number Y of the core portions 16a and 16b of the C-shaped stator 18 is represented by the value of X / Y. Is not an integer. Here, it is assumed that X = 16 and Y = 14.
【0010】図3に示すように、各ステータブロック1
7の巻装両端17a,17bはそれぞれ4個のダイオー
ドからなる全波整流回路19の入力端子に接続されてい
る。全波整流回路19の出力端子には、平滑コンデンサ
20を並列に介装した負荷回路21が接続されている。
また、図1に示すように、励磁用直流電源回線22に
は、ブラシ13aからプラス接続電線23と開閉スイッ
チ24を介して直流電源制御装置25のプラス側端子
に、そして、ブラシ13bからマイナス接続電線26を
介してマイナス側端子にそれぞれ接続される。As shown in FIG. 3, each stator block 1
7 are connected to input terminals of a full-wave rectifier circuit 19 composed of four diodes. The output terminal of the full-wave rectifier circuit 19 is connected to a load circuit 21 having a smoothing capacitor 20 interposed in parallel.
Also, as shown in FIG. 1, the excitation DC power supply line 22 is connected to the plus side terminal of the DC power supply control device 25 from the brush 13a via the positive connection wire 23 and the open / close switch 24, and to the negative connection from the brush 13b. Each is connected to a negative terminal via an electric wire 26.
【0011】次に、かかる直流発電機の作用について説
明する。励磁用直流電源回線22の開閉スイッチ24を
閉じ、直流電源制御装置25で自動または手動で調節し
て所定の直流電源を励磁コイル10に印加するととも
に、外部の機械的動力で磁極ロータ7を回転させる。励
磁コイル10は右巻に巻装されているため、右ねじの法
則に基づきS極ポールコア14a側はS極となり、N極
ポールコア14b側はN極となる。そのS極とN極とに
よって発生する界磁主磁束φは図3に示す方向へ生じ
る。磁極ロータ7が回転すると、ポールコア14a及び
14bは、C形ステータ18の前側コア部16aと後側
コア部16bに対して、N極とS極とが交互に変わる。
よって界磁主磁束φの流れ方向は各ステータブロック1
6の前側コア部16aと後側コア部16bとの間で円周
方向(ロール回転方向に対して前後方向)へ交互に変わ
って往来する。Next, the operation of the DC generator will be described. The on / off switch 24 of the exciting DC power supply line 22 is closed, and a predetermined DC power is applied to the exciting coil 10 by adjusting automatically or manually by the DC power controller 25, and the magnetic pole rotor 7 is rotated by external mechanical power. Let it. Since the exciting coil 10 is wound right-handed, the S-pole core 14a has an S-pole and the N-pole core 14b has an N-pole based on the right-hand rule. The field main magnetic flux φ generated by the S pole and the N pole is generated in the direction shown in FIG. As the magnetic pole rotor 7 rotates, the pole cores 14a and 14b alternate between N poles and S poles with respect to the front core portion 16a and the rear core portion 16b of the C-shaped stator 18.
Therefore, the flow direction of the field main magnetic flux φ is
6 alternately moves in the circumferential direction (the front-back direction with respect to the roll rotation direction) between the front core portion 16a and the rear core portion 16b.
【0012】そして、S極ポールコア14aとN極ポー
ルコア14bが回転移動して、界磁主磁束φの磁力線が
ステータブロック16の前側コア部16aと後側コア部
16bに対して増大方向へ変化すると共に、同時に平行
作用する前方(ロータ回転方向に対して・以下同様)の
異極ポールコアの磁力線が反比例して減少方向へ変化す
る場合は、ファラデーの電磁誘導の法則及びレンツの法
則に基づき、両極複合による相互誘導作用によりステー
タコイル17に総合効果のプラス,マイナス交互(交
流)の起電力が発生する。Then, the S-pole core 14a and the N-pole core 14b rotate and the magnetic field lines of the field main magnetic flux φ change in the increasing direction with respect to the front core portion 16a and the rear core portion 16b of the stator block 16. In addition, if the magnetic field lines of the different pole cores in the front (to the rotor rotation direction, the same applies hereinafter) that act in parallel at the same time change in a decreasing direction in inverse proportion, both poles are determined based on Faraday's law of electromagnetic induction and Lenz's law. Due to the mutual induction effect of the composite, a positive and negative alternating (alternating current) electromotive force of the total effect is generated in the stator coil 17.
【0013】つまり、S極ポールコア14a,N極ポー
ルコア14bとステータブロック16の前側コア部16
a,後側コア部16bとの位相が合致して磁力線の変化
が停止し、プラスまたはマイナス起電力の発生がピーク
になる位置から、S極ポールコア14a,N極ポールコ
ア14bがさらに移動して、前側コア部16a、後側コ
ア部16bに対して磁力線が減少方向へ変化すると共
に、後方の異極ポールコアによる磁力線が同時に入り、
反比例して増加方向へ変化する場合は、両極複合による
相互誘導作用によりステータコイル17にプラス(ピー
ク)から0を通過してマイナス(ピーク)へ、またはマ
イナス(ピーク)から0を通過してプラス(ピーク)へ
と交互にサイクルで移り、誘導起電力が発生する。この
ように、S極ポールコア14aとN極ポールコア14b
とが交互に各コア部16a,16bを通過する毎に、ス
テータコイル17に個々独立した誘導交流起電力が誘起
され、交流電流が発生する。その誘導交流起電力は各々
C形ステータ18毎に設けられた全波整流回路19によ
り整流され、直流電力となって負荷回路21に流れる。That is, the S-pole core 14a, the N-pole core 14b, and the front core 16 of the stator block 16
a, the S-pole core 14a and the N-pole core 14b further move from the position where the phase of the magnetic field lines stops due to the phase coincidence with the rear core portion 16b and the generation of the positive or negative electromotive force peaks, The magnetic lines of force change in the decreasing direction with respect to the front core portion 16a and the rear core portion 16b, and the magnetic lines of force formed by the rear pole cores at the rear enter simultaneously,
In the case of a change in the increasing direction in inverse proportion, the mutual induction action by the bipolar combination causes the stator coil 17 to pass from plus (peak) through 0 to minus (peak) or from minus (peak) through 0 to become positive. (Peak) alternately in a cycle, and an induced electromotive force is generated. Thus, the S pole core 14a and the N pole core 14b
When each of these alternately passes through each of the core portions 16a and 16b, an independent induced AC electromotive force is induced in the stator coil 17 to generate an AC current. The induced AC electromotive force is rectified by a full-wave rectifier circuit 19 provided for each C-shaped stator 18, and flows into the load circuit 21 as DC power.
【0014】図4は、界磁主磁束φの波形に対して、磁
界発生時点の遅れ位相を0(原点)とした場合における
逆起磁力作用をもつ磁界磁束の波形を示す起原磁束波形
図である。相互誘導作用によりステータコイル17に誘
導交流起電力が誘起し、交流電流が発生すると、電機子
反作用によって磁界が発生する。その磁界は、界磁主磁
束φの正逆交互への流れ方向に対して、逆起磁力作用に
よってそれぞれ逆らう方向へ磁界磁力が発生する。そし
て、個々独立したステータブロック16毎の全波整流回
路19で個々独立に整流した直流電力を負荷回路21に
流すことにより、上記交流電流による電機子反作用と逆
起磁力作用で生ずる磁界の遅れは、界磁主磁束φより電
気角90度遅相の力率1相当(交差磁化作用)で一定の
遅れ位相αに固定される。尚、図5は、前記界磁主磁束
φより電気角90度遅相(磁界遅れ)の磁界磁束波形
と、界磁主磁束φの波形とを示す作動磁束波形図であ
る。FIG. 4 is a waveform diagram of an original magnetic flux showing a waveform of a magnetic field flux having a counter-electromotive force when the delay phase at the time of generation of the magnetic field is set to 0 (origin) with respect to the waveform of the field main magnetic flux φ. It is. When an induced AC electromotive force is induced in the stator coil 17 by the mutual induction action and an AC current is generated, a magnetic field is generated by the armature reaction. In the magnetic field, a magnetic field magnetic force is generated in a direction opposite to the direction of flow of the field main magnetic flux φ in the forward and reverse alternating directions due to the back magnetomotive force. The DC power rectified independently by the full-wave rectifier circuit 19 for each of the stator blocks 16 is supplied to the load circuit 21 so that the delay of the magnetic field generated by the armature reaction and the back magnetomotive force due to the AC current is reduced. Is fixed to a constant lag phase α at a power factor of 1 (electrical crossing effect) with a phase delay of 90 degrees electrical angle from the field main magnetic flux φ. FIG. 5 is an operating magnetic flux waveform diagram showing a magnetic field magnetic flux waveform delayed by an electrical angle of 90 degrees (magnetic field delay) from the field main magnetic flux φ and a waveform of the field main magnetic flux φ.
【0015】上記、磁界の遅れが力率1相当(交差磁化
作用)で一定位相(遅れ位相α)において、ステータコ
イル17に交流電流(プラス電流とマイナス電流とが交
互に流れる)が発生し、ステータブロック16の前側コ
ア部16a、後側コア部16bで電機子反作用により発
生する磁界磁束と、磁極14のN極ポールコア14b、
S極ポールコア14aで生ずる界磁主磁束φとの間で、
反発作用をする反発磁力が生じ、また逆に吸引作用をす
る合成磁力(吸引磁力)が発生する。この両磁力は、磁
極ロータ7の回転方向へ作用するプラス回転トルク(モ
ーター作用)と、逆方向へ作用するマイナストルク(ブ
レーキ作用)とに分かれる。When the delay of the magnetic field is equal to the power factor of 1 (cross-magnetization effect) and the phase is constant (lag phase α), an alternating current (a positive current and a negative current alternately flow) is generated in the stator coil 17, The magnetic flux generated by the armature reaction at the front core portion 16a and the rear core portion 16b of the stator block 16, and the N pole core 14b of the magnetic pole 14,
Between the field main magnetic flux φ generated by the S pole core 14a,
A repulsive magnetic force acting as a repulsive action is generated, and conversely, a combined magnetic force (attracting magnetic force) acting as an attracting action is generated. These two magnetic forces are divided into a plus rotation torque (motor action) acting in the rotation direction of the magnetic pole rotor 7 and a minus torque (brake action) acting in the opposite direction.
【0016】ここで、C形ステータ18の1個を取り上
げ、更にそのC形ステータ18の前側コア部16a及び
後側コア部16bに対するS極ポールコア14a,N極
ポールコア14bの位置関係を図示した図6をもとに説
明すると、磁界が力率1相当(交差磁化作用)の一定の
遅れ位相α時において、磁極ロータ7のS極ポールコア
14aとN極ポールコア14bとがC形ステータ18の
前側コア部16a及び後側コア部16bの鉄心を交互に
通過する毎に、ステータコイル17に誘起交流起電力が
誘起され、交流電流が発生する。発生した交流電流によ
って前記両コア部16a、16bにN極とS極の遅れ磁
界が交互に発生する。S極ポールコア14aとN極ポー
ルコア14とがの前側コア部16a及び後側コア部16
bに対して回転移動すると、前側コア部16aには鉄心
幅W1の全幅に渡って遅れ位相αのN極磁界が発生し、
同時に後側コア部16bには鉄心幅W2の全幅に渡って
遅れ位相αのS極磁界が発生する。S極ポールコア14
aとN極ポールコア14bとがロータ回転方向へ移動し
て極が逆になると、前側コア部16a及び後側コア部1
6bに発生する両磁界極も逆になる。Here, one of the C-shaped stators 18 is taken up, and the positional relationship between the S-pole core 14a and the N-pole core 14b with respect to the front core portion 16a and the rear core portion 16b of the C-shaped stator 18 is illustrated. 6, when the magnetic field has a constant delay phase α corresponding to a power factor of 1 (cross-magnetization effect), the S pole core 14a and the N pole core 14b of the magnetic pole rotor 7 are connected to the front core of the C-shaped stator 18. Every time the stator core 17 alternately passes through the cores of the portion 16a and the rear core portion 16b, an induced AC electromotive force is induced in the stator coil 17 to generate an AC current. Due to the generated alternating current, delayed magnetic fields of N pole and S pole are generated alternately in the core portions 16a and 16b. The front pole part 16a and the rear core part 16 of the S pole core 14a and the N pole core 14
When rotational movement relative to b, N-pole magnetic field delay phase α over the entire width of the core width W 1 is generated in the front core portion 16a,
S pole magnetic field delay phase α over the entire width of the core width W 2 is generated on the rear core portion 16b at the same time. S pole core 14
a and the N pole core 14b move in the rotor rotation direction and the poles are reversed, the front core 16a and the rear core 1
The two magnetic poles generated in 6b are also reversed.
【0017】従って、前側コア部16aの鉄心幅W1の
全幅に対してN極ポールコア14bが全幅に掛かり、同
時に後側コア部16bの鉄心幅W2の全幅に対してS極
ポールコア14aが全幅に掛かっている状態で、しかも
前記両極ポールコア14a,14bよりロータ回転方向
後方に有る両異極ポールコアの前方角端(ロータ回転方
向に対して)が磁界極変化0点(波形)の位置A
0(B0)にいる状態から、回転移動してステータブロッ
ク16の各コア部16a,16bの後方角端(ロータ回
転方向に対して)の位置A1,B1と、各コア部16a,
16bの中心位置A2,B2を通過し、更に、ステータブ
ロック16の各コア部16a、16bの前方角端位置A
3,B3を通過して磁界極変化0点(波形)の位置A4,
B4(この時点の前方のポールコア前方角端は位置A5,
B5)に達するまでの間で、後方のポールコア14a,
14bの界磁磁極とC形ステータ18の各コア部16
a,16bの磁界磁極とが異極の場合はプラス吸引磁力
作用が働き、また前方のポールコア14a,14bとC
形ステータ18の各コア部16a、16bとの両磁極が
同極の場合はプラス反発磁力作用が生ずる。遅れ位相α
の磁界発生時に前記両磁力の作用でモーター作用が生じ
る前側モーター作用AゾーンZ1と、前側モーター作用
BゾーンZ2,並びに後側モーター作用AゾーンZ3と後
側モーター作用BゾーンZ4では、いずれのゾーンもロ
ータ回転方向へのプラス回転トルク(プラス磁界)が発
生する。磁極ロータ7のS極ポールコア14aとN極ポ
ールコア14bは、各C形ステータ18の前側コア部1
6aと後側コア部16bに対して、交互に順次サイクル
で移動通過し、トータルバランス作用の積畳によって連
続的にロータ回転方向へのプラス回転トルクを与え、い
かなる位相でも磁極ロータ7に連続してモーター作用を
与える。尚、モーター作用の発生条件として、一定以上
の独立した強いプラス磁界磁束(プラス回転トルク)を
発生させる必要があり、それには一定以上の出力電気負
荷を必要とする(出力電気負荷に比例して磁界磁束は強
力になる)。[0017] Thus, N-pole pole core 14b entire width of the core width W 1 of the front core portion 16a is applied to the entire width, S pole pole core 14a with respect to the entire width of the core width W 2 of the rear core portion 16b at the same time the full width And the front angle ends (with respect to the rotor rotation direction) of the opposite pole pole cores located rearward of the pole pole cores 14a and 14b in the rotor rotation direction are in the position A where the magnetic field pole change is zero (waveform).
0 (B 0 ), the position A 1 , B 1 of the rear corner end (with respect to the rotor rotation direction) of each of the core portions 16 a, 16 b of the stator block 16, and the respective core portions 16 a,
16b, and passes through the center positions A 2 , B 2 of the stator block 16 and further the front corner position A of each of the core portions 16a, 16b of the stator block 16.
3 , B 3 , the magnetic field pole change 0 point (waveform) position A 4 ,
B 4 (At this point, the front corner of the front pole core is at position A 5 ,
Between to reach B 5), the rear pole core 14a,
14b and each core portion 16 of the C-shaped stator 18
When the magnetic poles of the magnetic poles a and 16b are different from each other, a positive attractive magnetic force acts, and the forward pole cores 14a and 14b and C
When both magnetic poles of the core portions 16a and 16b of the shaped stator 18 are the same, a positive repulsive force is generated. Lag phase α
The front motor action A zone Z 1 , the front motor action B zone Z 2 , and the rear motor action A zone Z 3 and the rear motor action B zone Z 4 in which the motor action is generated by the action of the two magnetic forces when the magnetic field is generated. In each zone, a positive rotation torque (positive magnetic field) in the rotor rotation direction is generated. The S pole core 14a and the N pole core 14b of the magnetic pole rotor 7 are connected to the front core 1 of each C-shaped stator 18.
6a and the rear core portion 16b alternately move and pass in a sequential cycle, and continuously apply a positive rotation torque in the rotor rotation direction by the accumulation of the total balance action. To provide motor action. In addition, as a condition for generating the motor action, it is necessary to generate an independent strong magnetic field magnetic flux (positive rotation torque) of a certain level or more, which requires an output electric load of a certain level or more (in proportion to the output electric load). The magnetic flux increases.)
【0018】上記について詳細に説明すると、ステータ
ブロック16の前側コア部16aと後側コア部16b
に、仮に磁界が生じていない場合、磁極ロータ7の磁極
14で発生している界磁磁束によって、図7に示すよう
に磁極14のS極ポールコア14a(N極ポールコア1
4b)の中心位置(ポールコアピッチPpの1/2)
が、前側コア部16a(後側コア部16b)の鉄心の中
心位置(鉄心幅W1,W2の1/2)に合致する方向へ吸
引される作用がポールコア毎に順次生ずる。従って、各
ポールコアの対鉄心吸引磁力の波形は図示のように、各
ステータブロック16のコア部16a,16bに対して
プラス方向とマイナス方向へ発生する。また、図7に示
す波形については、前記X/Yの値が整数の場合の作用
と、単独一個のステータブロック16のコア16a,1
6bに対する作用とを示しており、単独一個のステータ
ブロック16を設置した場合は、磁極ロータ7を一回転
させると、1個のステータブロック16に対して16回
のマイナス方向への断続的対鉄心吸引力(ブレーキ作
用)が働くが、16回のプラス方向への作用はマイナス
方向への作用とは作用位相が異なり、マイナス方向への
作用を打ち消すことができない。従って、マイナス方向
への作用が断続的負荷となって鋸歯形波動の回転斑が発
生する。More specifically, the front core portion 16a and the rear core portion 16b of the stator block 16 will be described.
If no magnetic field is generated, the magnetic field flux generated in the magnetic pole 14 of the magnetic pole rotor 7 causes the S pole core 14a (the N pole core 1) of the magnetic pole 14 as shown in FIG.
4b) center position (1/2 of pole core pitch Pp)
Is sucked in a direction corresponding to the center position of the iron core of the front core portion 16a (rear core portion 16b) ( 1 / of the iron core widths W 1 and W 2 ). Therefore, as shown in the drawing, the waveform of the magnetic attraction of the pole cores against the iron core is generated in the plus direction and the minus direction with respect to the core portions 16a and 16b of each stator block 16. In addition, regarding the waveform shown in FIG. 7, the operation when the value of X / Y is an integer and the cores 16a, 1
In the case where one stator block 16 is installed, when the magnetic pole rotor 7 is rotated one turn, the stator core 16 is intermittently moved 16 times in the minus direction with respect to one stator block 16. Although the suction force (brake action) is applied, the action in the plus direction 16 times has a different action phase from the action in the minus direction, and the action in the minus direction cannot be canceled. Therefore, the action in the minus direction becomes an intermittent load, and the rotation unevenness of the sawtooth wave occurs.
【0019】一方、磁極14のS極ポールコア14a,
N極ポールコア14bの総計個数Xと、C形ステータ1
8の個数Yとの関係を、X/Yの値が整数とならないよ
うにした場合には、C形ステータ18毎の鉄心吸引磁力
の波形は、図8に示すように多重波形となる。従ってポ
ールコアピッチPpの間に奇数となる7つの波形が等間
隔にでき、この場合の磁極ロータ7の界磁磁力はC形ス
テータ18の前側コア部16a、後側コア部16bに対
して、ロータ回転方向へモーター作用をするプラス吸引
磁力作用と、逆方向へブレーキ作用をするマイナス吸引
磁力作用とに均等力で2分割される。このプラスとマイ
ナスの前記両吸引磁力は全位相(360度)において、
全ポールコア14a,14bと全ステータブロック16
のコア部16a,16bとの間で引っ張り合い、全体作
用で拮抗してトータルバランス作用をつくる。従って界
磁主磁束φを発生している磁極ロータ7は、いかなる位
相でもトータルバランス作用を受けるため前述の回転斑
がなく、スムーズに回転する。このため磁磁力とステー
タブロック16のコア鉄心の間で生ずる回転動力負荷は
低減され、あるいは消滅する。尚、各C形ステータ18
に発生する磁界も同じように上記のトータルバランス作
用を受け、総合作用によって強力なプラス回転トルクを
発生させる。On the other hand, the S pole core 14a of the magnetic pole 14
Total number X of N pole cores 14b and C-shaped stator 1
When the relationship between the number Y and the number 8 is such that the value of X / Y does not become an integer, the waveform of the iron attractive magnetic force for each C-shaped stator 18 becomes a multiplex waveform as shown in FIG. Accordingly, seven odd waveforms can be formed at regular intervals between the pole core pitches Pp. In this case, the field magnetic force of the magnetic pole rotor 7 is higher than that of the front core portion 16a and the rear core portion 16b of the C-shaped stator 18. The magnetic head is divided into two parts by a uniform force: a positive magnetic attraction function that performs a motor function in the rotor rotation direction, and a negative magnetic attraction function that performs a brake function in the opposite direction. The positive and negative magnetic attractive forces are generated in all phases (360 degrees).
All pole cores 14a, 14b and all stator blocks 16
Between the core portions 16a and 16b, and antagonize with the overall action to create a total balance action. Therefore, the magnetic pole rotor 7 that generates the field main magnetic flux φ receives a total balance effect in any phase, and thus has no rotation unevenness and rotates smoothly. Thus, the rotational power load generated between the magnetic force and the core iron core of the stator block 16 is reduced or eliminated. Each C-shaped stator 18
The magnetic field generated in the same way is similarly subjected to the above-described total balance action, and generates a strong positive rotation torque by the overall action.
【0020】図9は、上記実施の形態で説明した直流発
電機1により個々独立したC形ステータ18で個々独立
に発生した交流起電力を、全波整流回路19により個々
独立した直流電力に整流した状態の整流波形を示したも
のである。各個々独立したC形ステータ18に前記の全
波整流回路19を設けていることにより、誘起交流電流
が一方向へ流れることで、磁界遅れ位相は、界磁主磁束
φより電気角90度遅相である力率1相当(交差磁化作
用)一定の遅れ位相αに固定される。また、電機子反作
用で生じるN極とS極の磁界磁束は、N極からS極へ流
れる界磁主磁束φに対して、逆起磁力作用で逆らう方向
へ発生する(図4参照)。FIG. 9 shows that the AC electromotive force generated independently by the C-shaped stator 18 by the DC generator 1 described in the above embodiment is rectified by the full-wave rectifier circuit 19 into the DC power which is individually independent. 5 shows a rectified waveform in the state shown in FIG. By providing the full-wave rectifier circuit 19 in each of the independent C-shaped stators 18, the induced alternating current flows in one direction, so that the magnetic field delay phase is delayed by 90 electrical degrees from the field main magnetic flux φ. The phase is fixed to a constant delay phase α corresponding to a power factor of 1 (cross-magnetization effect). Further, the magnetic fluxes of the N pole and the S pole generated by the armature reaction are generated in a direction opposite to the field main magnetic flux φ flowing from the N pole to the S pole by a counter-electromotive force (see FIG. 4).
【0021】上記、力率1相当(交差磁化作用)の遅れ
磁界の作用波形をもとにした図6をもとに説明すると、
一定以上の出力電気負荷時において、ステータブロック
16のロータ回転方向前側にある前側コア部16aの鉄
心全幅に掛かって合致しているN極ポールコア14bが
ロータ回転方向へ移動して鉄心を通過し、同時に後方
(ロータ回転方向に対して)のS極ポールコア14aが
ロータ回転方向へ移動して前側コア部16aにN極の磁
界が発生する。一方、同時に並行作用で、前側コア部1
6aと同じように、ステータブロック16の後側コア部
16bの鉄心全幅に掛かっているS極ポールコア14a
がロータ回転方向へ移動して鉄心を通過し、後方のN極
ポールコア14bがロータ回転方向へ移動して後側コア
部16bの鉄心全幅に掛かり合致するまで後側コア16
部bにS極の磁界が発生する。そして、前側コア部16
a及び後側コア部16bに対して、S極ポールコア14
aとN極ポールコア14bとが回転移動して交互に入れ
替わり、前側コア部16aと後側コア部16bには上記
と逆の極の磁界が交互に発生する。要するに界磁主磁束
φを発生している磁極ロータ7が、回転すると7個のC
形ステータ18に個々独立した誘導交流起電力が誘起さ
れ、交流電流が発生し、この交流電流によってC形ステ
ータ18の前側コア部16aと後側コア部16bには、
電機子反作用でS極とN極の遅れ磁界が順次交互に繰り
返し、サイクルで発生する。Referring to FIG. 6 based on the action waveform of the delayed magnetic field corresponding to a power factor of 1 (cross-magnetization action),
At the time of an output electric load of a certain value or more, the N-pole core 14b, which matches over the entire width of the core of the front core portion 16a on the front side in the rotor rotation direction of the stator block 16 and moves in the rotor rotation direction, passes through the iron core, At the same time, the rear S pole core 14a (with respect to the rotor rotation direction) moves in the rotor rotation direction, and an N pole magnetic field is generated in the front core portion 16a. On the other hand, the front core part 1
6a, an S pole core 14a extending over the entire width of the core of the rear core portion 16b of the stator block 16.
Move in the direction of rotor rotation and pass through the iron core, and the rear N-pole core 14b moves in the direction of rotor rotation and engages the entire width of the core of the rear side core portion 16b until the rear core 16b matches.
An S-pole magnetic field is generated in the portion b. And the front side core part 16
a and the rear core portion 16b, the S pole core 14
a and the N-pole core 14b rotate and alternate with each other, and a magnetic field of the opposite polarity is generated alternately in the front core portion 16a and the rear core portion 16b. In short, when the magnetic pole rotor 7 generating the field main magnetic flux φ rotates, seven C
Independently induced AC electromotive force is induced in the stator 18 and an AC current is generated. The AC current causes the front core portion 16a and the rear core portion 16b of the C-shaped stator 18 to have
Due to the armature reaction, the lagging magnetic fields of the S pole and the N pole are sequentially and alternately repeated, and are generated in a cycle.
【0022】前側モーター作用AゾーンZ1について説
明すると、C形ステータ18のロータ回転方向前側に設
けた前側コア部16aの鉄心幅W1にN極ポールコア1
4bが完全に掛かって合致し、そしてN極ポールコア1
4bの後方角端が位置A0から位置A4まで移動する間に
おいて、前側コア部16aにはN極の磁界が発生するの
で、N極ポールコア14bはN極同極となり、ロータ回
転方向へのプラス反発磁力作用を受ける。同時に並行作
用するN極ポールコア14b後方のS極ポールコア14
aの前方角端が位置A0からロータ回転方向へ移動して
前側コア部16aの鉄心幅W1の1/2(中心)位置A2
を通過し、更に移動して、位置A4に達するまでは、上
記と同じN極の磁界であり、そのN極磁界に対して前記
S極ポールコア14aは異極になるため、S極ポールコ
ア14aはロータ回転方向へのプラス吸引磁力作用を受
ける。従って、両極複合によるモーター作用が発生す
る。The front motor when acting A zone Z 1 will be described, the rotor rotational direction front side N pole core width W 1 of the front core portion 16a provided on the pole core 1 of C-shaped stator 18
4b is perfectly hung and matched, and N pole core 1
Between the direction end after 4b is moved from the position A 0 to the position A 4, since the magnetic field of the N pole is generated on the front side core portion 16a, an N pole pole core 14b becomes N pole homopolar, in the direction of rotor rotation Receives positive repulsive magnetism. S pole core 14 at the back of N pole core 14b acting simultaneously
1/2 of the core width W 1 of a previous direction end position A 0 Move the rotor rotation direction front core portion 16a (center) position A 2
, And further moves until reaching the position A 4 , which is the same magnetic field of the N pole as described above. Since the S pole core 14 a has a different polarity with respect to the N magnetic field, the S pole core 14 a Receives a positive attractive magnetic force in the rotor rotation direction. Therefore, a motor action by the bipolar combination occurs.
【0023】前側モーター作用BゾーンZ2について、
上記S極ポールコア14aが更にロータ回転方向へ移動
を始めると前側コア部16aの磁界がS極に変わり始
め、移動位置によって強力なS極磁界となる。そしてS
極ポールコア14aの前方角端が位置A4から位置A5ま
で移動する間において、前側コア16aにS極の磁界が
発生するので、S極ポールコア14aはS極同極とな
り、ロータ回転方向へプラス反発磁力作用を受ける。同
時に並行作用するS極ポールコア14a後方のN極ポー
ルコア14bの前方角端が位置A0からロータ回転方向
へ移動して位置A4に達するまでは、前側コア部16a
に上記と同じS極の磁界が発生するので、N極ポールコ
ア14bは異極によるプラス吸引磁力作用を受ける。従
って、複合作用により更にモーター作用が増す。そし
て、前側コア部16aに対してS極ポールコア14aと
N極ポールコア14bとが交互に順次繰り返し作用す
る。For the front motor action B zone Z 2 ,
When the S-pole core 14a further starts to move in the rotor rotation direction, the magnetic field of the front core portion 16a starts to change to the S-pole, and becomes a strong S-pole magnetic field depending on the moving position. And S
Between the forward angle end pole pole core 14a is moved from the position A 4 to the position A 5, since the magnetic field of the S pole is generated on the front side core 16a, S-pole pole core 14a becomes the S pole homopolar, plus the direction of rotor rotation Subject to repulsive magnetism. S pole pole core 14a is forward angle end of the rear of the N pole pole core 14b from the position A 0 to move the rotor rotating direction reaches the position A 4, the front core portion 16a running parallel simultaneously acting
Since the same S-pole magnetic field is generated as described above, the N-pole core 14b is subjected to a positive attractive magnetic force due to the different pole. Therefore, the motor action is further increased by the combined action. Then, the S-pole core 14a and the N-pole core 14b alternately and sequentially act on the front core portion 16a.
【0024】一方、後側モーター作用AゾーンZ3につ
いて説明すると、C形ステータ18のロータ回転方向後
側に設けた後側コア部16bの鉄心幅W2にS極ポール
コア14aが完全に掛かって合致し、そして前記S極ポ
ールコア14aの後方角端が位置B0から位置B4まで移
動する間において、後側コア16bにS極の磁界が発生
するので、S極ポールコア14aはS極同極となり、ロ
ータ回転方向へのプラス反発磁力作用を受ける。同時に
並行作用するS極ポールコア14a後方のN極ポールコ
ア14bの前方角端が位置B0からロータ回転方向へ移
動して後側コア部16bの鉄心幅W2の1/2(中心)
位置B2を通過し、更に移動して位置B4に達するまで
は、上記と同じS極の磁界であり、そのS極磁界に対し
て前記N極ポールコア14bは異極になるため、N極ポ
ールコア14bはロータ回転方向へのプラス吸引磁力作
用を受ける。従って、両極複合によるモーター作用が発
生する。On the other hand, the rear motor action A zone Z 3 will be described, hanging entirely S pole pole core 14a in the core width W 2 of the side core portions 16b after providing the rotor rotation direction rear side of the C-shaped stator 18 matched, and so direction end after the S pole pole core 14a is in during the movement from the position B 0 to the position B 4, the magnetic field of the S pole on the rear side core 16b is generated, the S pole pole core 14a is the S pole homopolar And receives a positive repulsive magnetic force in the rotor rotation direction. At the same time, the front corner of the N pole core 14b behind the S pole core 14a acting in parallel moves from the position B 0 in the rotor rotation direction, and is 1 / (center) of the iron core width W 2 of the rear core portion 16b.
Passes the position B 2, until further reaches the position B 4 moves a magnetic field of the same S-pole as described above, to become the N-pole pole core 14b is opposite poles relative to the S pole magnetic field, N pole The pole core 14b receives a positive attracting magnetic force in the rotor rotation direction. Therefore, a motor action by the bipolar combination occurs.
【0025】後側モーター作用BゾーンZ4について、
上記N極ポールコア14bが更にロータ回転方向へ移動
を始めると後側コア部16bの磁界がN極に変わり始
め、移動位置によって強力なN極磁界となる。そしてN
極ポールコア14bの前方角端が位置B4から位置B5ま
で移動する間において、後側コア16bにN極の磁界が
発生するのでN極ポールコア14bは同極となり、ロー
タ回転方向へプラス反発磁力作用を受ける。同時に並行
作用するN極ポールコア14b後方のS極ポールコア1
4aの前方角端が位置B0からロータ回転方向へ移動し
て位置B4に達するまでは、上記と同じN極の磁界であ
り、S極ポールコア14aは異極によるプラス吸引磁力
作用受ける。従って、両極複合によりモーター作用が更
に倍増する。よって、機械的動力エネルギーから電気エ
ネルギーへの変換効率を高めることができる。For the rear motor action B zone Z 4 ,
When the N-pole core 14b starts moving further in the direction of rotation of the rotor, the magnetic field of the rear core portion 16b starts to change to the N-pole, and becomes a strong N-pole magnetic field depending on the moving position. And N
Pole during the forward angle end pole core 14b is moved from the position B 4 to the position B 5, N pole pole core 14b so the magnetic field of the N pole is generated on the rear side core 16b becomes homopolar, plus repulsive force to the rotor rotation direction Be affected. S pole core 1 behind N pole core 14b acting simultaneously
Forward angle end of 4a from the position B 0 to move the rotor rotating direction reaches the position B 4 is the magnetic field of the same N-pole and the, S pole pole core 14a receives positive suction force action by heteropolar. Therefore, the motor action is further doubled by the bipolar combination. Therefore, the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be increased.
【0026】つまり、磁極ロータ7のS極ポールコア1
4aとN極ポールコア14bの設置総数Xと、C形ステ
ータ18の両コア部16a,16bの設置総数Yの関係
を、X/Yが整数とならない関係とし、特にC形ステー
タ18の個数を奇数にすることにより、C形ステータ1
8の各コア部16a,16bと磁極14との間において
は磁極ロータ7の全位相(360度)で抵抗のない平滑
なトータルバランス作用が発生する。そして、前記トー
タルバランス作用が、上記のゾーンZ1〜Z4の総合モー
ター作用に積畳することによって相乗効果が生じ、回転
する磁極ロータ7は強力なモーター作用(プラス回転ト
ルク)を受けて、機械的動力エネルギーから電気エネル
ギーへの変換効率が96%以上に向上する可能性が期待
できる。That is, the S pole core 1 of the magnetic pole rotor 7
The relationship between the total number X of the 4a and the N pole cores 14b and the total number Y of the two core portions 16a and 16b of the C-shaped stator 18 is defined as a relationship where X / Y is not an integer. The C-type stator 1
8, a smooth total balance action without resistance occurs in all phases (360 degrees) of the magnetic pole rotor 7 between the core portions 16a and 16b and the magnetic pole 14. Then, a synergistic effect is produced by stacking the total balance action on the total motor action of the zones Z 1 to Z 4 , and the rotating magnetic pole rotor 7 receives a strong motor action (positive rotation torque), It is expected that the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy can be improved to 96% or more.
【0027】なお、本発明の直流発電機は上記実施の形
態に限定せず、磁極ロータの配置・設置数,C形ステー
タの形状・配置・設置数,ステータコイル,全波整流回
路等、適宜変更可能である。例えば、磁極ロータにあっ
てはランデル形の他、セーレント形,風車形,あるいは
永久磁石を用いた円盤形,碗形,ローラ形等の回転体と
することができる。またステータコイルは必ずしもロー
タ回転方向前後に分離する必要はない。また、実施の形
態では単相回路を用いた場合について説明したが、三相
回路であってもよい。更にC形ステータが偶数個の場
合、及び三相回路の場合、C形ステータ1個につき全波
整流回路1回路に限定されない。また励磁回路は、他励
式のみならず自励式を採用してもよい。更に、各C形ス
テータの磁気絶縁手段にあっては、ステータブロックと
固定フレームとの間に間座を設けた構成とすることも可
能である。The DC generator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be any suitable arrangement such as the number of magnetic pole rotors, the number of C-shaped stators, the shape, the number of coils, the number of stator coils, the full-wave rectifier circuit, etc. Can be changed. For example, the magnetic pole rotor may be a rotating body, such as a round shape, a windmill shape, a disk shape using a permanent magnet, a bowl shape, a roller shape, etc., in addition to a rundle shape. Further, the stator coil does not necessarily need to be separated before and after the rotor rotation direction. Further, in the embodiment, the case where a single-phase circuit is used has been described, but a three-phase circuit may be used. Further, in the case where the number of the C-shaped stators is an even number or in the case of a three-phase circuit, the number of the C-shaped stators is not limited to one full-wave rectifier circuit. Further, the excitation circuit may employ not only the separately excited type but also the self-excited type. Further, the magnetic insulation means of each C-shaped stator may be configured such that a spacer is provided between the stator block and the fixed frame.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
発明によれば、電機子反作用による機械的動力負荷が低
減または消滅し、かつ電機子誘導リアクタンスを極小値
に抑えることができるので、機械的動力エネルギーから
電気エネルギーへの変換効率が向上する。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the mechanical power load due to the armature reaction can be reduced or eliminated, and the armature induction reactance can be suppressed to a minimum value. Therefore, the conversion efficiency from mechanical power energy to electric energy is improved.
【0029】請求項2に記載の発明によれば、磁極とC
形ステータとの相互作用が全体でバランスし、磁極ロー
タの回転動力負荷が低減あるいは消滅して、機械的動力
エネルギーから電気エネルギーへの変換効率がさらに向
上する。According to the second aspect of the present invention, the magnetic pole and C
The interaction with the shaped stator as a whole is balanced, the rotational power load on the magnetic pole rotor is reduced or eliminated, and the conversion efficiency from mechanical power energy to electrical energy is further improved.
【図1】本発明の一実施形態を示す直流発電機の正面一
部断面図である。FIG. 1 is a front partial cross-sectional view of a DC generator showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1におけるA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
【図3】図2に示すステータブロック及び磁極の展開図
である。FIG. 3 is a development view of a stator block and magnetic poles shown in FIG. 2;
【図4】図1に示す直流発電機において、磁界の遅れが
ない場合を仮定した界磁主磁束波に対する磁界磁束波の
関係を示す起原磁束波形図である。4 is an origin magnetic flux waveform diagram showing a relationship between a magnetic field flux wave and a field main magnetic flux wave on the assumption that there is no delay in a magnetic field in the DC generator shown in FIG. 1;
【図5】図1の直流発電機において、界磁主磁束より電
気角90度遅相の力率1相当の磁界磁束波を示す作動磁
束波形図である。FIG. 5 is an operating magnetic flux waveform diagram showing magnetic field magnetic flux waves corresponding to a power factor of 1 at an electrical angle of 90 ° behind the field main magnetic flux in the DC generator of FIG. 1;
【図6】図1の直流発電機において、界磁主磁束波と磁
界磁束波とを示す波形図、及び、C形ステータの両コア
部に対する磁極の各位置における作用説明図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing a field main magnetic flux wave and a magnetic field magnetic flux wave in the DC generator shown in FIG. 1, and an explanatory diagram of an action at each position of a magnetic pole with respect to both core portions of a C-shaped stator.
【図7】図1の直流発電機において、磁極の界磁磁力が
C形ステータのコア部の鉄心に対する作用説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory diagram of an action of a field magnetic force of a magnetic pole on an iron core of a core portion of a C-shaped stator in the DC generator of FIG. 1;
【図8】図1に示す直流発電機において生ずる7つの吸
引磁力作用が積畳した状態をしめす波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram showing a state in which seven attraction magnetic forces generated in the DC generator shown in FIG. 1 are stacked.
【図9】図1に示す直流発電機において、各C形ステー
タに生ずる誘起交流起電力を全波整流回路が直流電力に
整流した状態を示す波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing a state in which a full-wave rectifier circuit rectifies induced AC electromotive force generated in each C-shaped stator into DC power in the DC generator shown in FIG.
1・・直流発電機、2・・ケーシング、3,4・・エン
ドフレーム、5,6・・軸承部、7・・磁極ロータ、8
・・ロータ軸、9(9a,9b)・・巻線枠、10・・
励磁コイル、10a,10b・・巻装端部、11a,1
1b・・スリップリング、12a,12b・・付勢バ
ネ、13a,13b・・ブラシ、14・・磁極、14a
・・S極ポールコア、14b・・N極ポールコア、15
・・固定フレーム、16・・ステータブロック、16a
・・前側コア部、16b・・後側コア部、17・・ステ
ータコイル(電機子巻線)、17a,17b・・巻装両
端、18・・C形ステータ、19・・全波整流回路、2
0・・平滑コンデンサ、21・・負荷回路、22・・励
磁用直流電源回路、23・・プラス接続電線、24・・
開閉スイッチ、25・・直流電源制御装置、26・・マ
イナス接続電線、α・・遅れ位相、φ・・界磁主磁束、
Pp・・ポールコアピッチ、Ps・・ステータコアピッ
チ、W1,W2・・鉄心幅。1 DC generator, 2 casing, 3, 4 end frame, 5, 6 bearing part, 7 magnetic pole rotor, 8
..Rotor shaft, 9 (9a, 9b)
Excitation coil, 10a, 10b ··· Winding end, 11a, 1
1b slip ring, 12a, 12b biasing spring, 13a, 13b brush, 14, magnetic pole, 14a
..S pole pole core, 14bN pole pole core, 15
..Fixed frames, 16.Stator blocks, 16a
··· Front core section, 16b ··· Rear core section, 17 ··· Stator coil (armature winding), 17a, 17b ··· Wound both ends, 18 ··· C-shaped stator, 19 ··· Full-wave rectifier circuit, 2
0 ... Smoothing capacitor, 21 ... Load circuit, 22 ... DC power supply circuit for excitation, 23 ... Plus connection wire, 24 ...
Open / close switch, 25 DC power control device, 26 negative connection wire, α lag phase, φ main field magnetic flux,
Pp ·· pole core pitch, Ps ·· stator core pitch, W 1 , W 2 ··· core width.
Claims (2)
極を交互に配置して成る磁極ロータを有する直流発電機
であって、ロータ軸の回転方向前後にコア部を有する略
C状溝型のステータブロックにステータコイルを巻装し
て成る複数のC形ステータと、各ステータコイルの巻装
両端に接続された全波整流回路とを備え、前記磁極をC
形ステータの両コア部のピッチ幅に略相当する間隔で配
置し、かつ前記複数のC形ステータ同士を磁気絶縁した
ことを特徴とする直流発電機。1. An N-pole and a S-pole of a magnetic pole in a rotation direction of a rotor shaft.
A DC generator having a magnetic pole rotor in which poles are alternately arranged, comprising a plurality of C coils formed by winding stator coils around a substantially C-shaped groove-shaped stator block having a core portion before and after a rotation direction of a rotor shaft. And a full-wave rectifier circuit connected to both ends of the winding of each stator coil.
A DC generator, wherein the plurality of C-shaped stators are arranged at intervals substantially corresponding to the pitch width of both core portions of the shaped stator, and the plurality of C-shaped stators are magnetically insulated.
ア部の設置総数Yを、X/Yの値が整数にならない関係
とした請求項1に記載の直流発電機。2. The DC generator according to claim 1, wherein the total number X of the magnetic poles and the total number Y of the core portions of the C-shaped stator are set so that the value of X / Y does not become an integer.
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