特開 2022-162429 異種電源対応型シンクロ電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022162429

(43)【公開日】2022-10-24

(54)【発明の名称】異種電源対応型シンクロ電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 24/00 20060101AFI20221017BHJP

【ＦＩ】

H02K24/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021067276

(22)【出願日】2021-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119264

【弁理士】

【氏名又は名称】富沢 知成

(72)【発明者】

【氏名】上野 孝行

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電源電圧の種類に関わらず使用可能であり、１つのロータで複数種類の電源に対応することにより製造工程において部品共通化することのできるシンクロ電機を提供すること。
【解決手段】異種電源対応型シンクロ電機１０は、励磁側である一次巻線（ロータ巻線）１がロータ鉄心２に施されてなるロータ３と、出力側である二次巻線（ステータ巻線）４がステータ鉄心５に施されてなるステータ６と、一次巻線１との接続ならびに励磁電源供給に用いられる摺動環７と、摺動環７上に設けられた接触子８と、接触子８に励磁電源を供給するブラシ９とを備えてなり、接触子８とそれに対応するブラシ９が三組以上設けられている構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

励磁側である一次巻線がロータ鉄心に施されてなるロータと、
出力側である二次巻線がステータ鉄心に施されてなるステータと、
該一次巻線との接続ならびに励磁電源供給に用いられる摺動環と、
該摺動環上に設けられた接触子と、および、
該接触子に励磁電源を供給するブラシとを備えてなるシンクロ電機であって、
該接触子とそれに対応する該ブラシが三組以上設けられており、
これにより相異なる二以上の電圧の励磁電源と接続可能であることを特徴とする、異種電源対応型シンクロ電機。

【請求項2】

前記各接触子に接続するリード線は、用いられる励磁電源の電圧に関わらず出力電圧が一定となる前記一次巻線の箇所に結線されていることを特徴とする、請求項１に記載の異種電源対応型シンクロ電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は異種電源対応型シンクロ電機に係り、特に、複数種の電源に対応可能な異種電源対応型のトルク用シンクロ電機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

シンクロ電機は、トランスと同じ原理で、鉄心に巻き付ける一次巻線と二次巻線の巻線比率に応じて二次巻線の出力電圧を降圧変換することができる。あるいは、励磁電圧を変更することができる。鉄心の形状により三つの二次巻線を巻き付け、１２０°位相の違う３つの電圧を出力することができる。この３つの出力電圧を読み取ることで、シンクロ軸の電気的角度を検出することができる。

【0003】

シンクロ電機については従来、特許出願等もなされている。たとえば後掲特許文献１には、シンクロ発信機の回転子の捲き直しも変圧器の設置も必要としないシンクロ電機の接続方法として、精計測用と粗計測用の２つのシンクロ発信機をそれぞれ励磁する単相交流電源を受けるための電源端子の接続を、電源電圧が１００Ｖの場合には２組の電源端子を並列接続し、２００Ｖである場合には直列接続することで、それぞれのシンクロ発信機の１次側回転子に印加される電圧を常に１００Ｖであるようにする構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０３－１５５３６０号公報「シンクロ電機の接続方法」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のシンクロ電機は、励磁電源は１種であるとの設定で電線を巻線し、製造されている。そのため、異なる種類の電源以外には対応できず、設備からの励磁電源が異なる場合は使用できないことがあった。たとえば設備からの励磁電源が１００Ｖの場合と２００Ｖの場合に、同一のシンクロ電機を用いることはできず、それぞれの電源電圧専用のシンクロ電機が必要だった。

【0006】

電源電圧に関わらず使用可能なシンクロ電機があれば便利であり、また、製造工程においては部品共通化に有効となる。つまり、従来は１種の電源仕様で１種のロータ製作が必要であるが、１つのロータで２種の電源に対応でき、２種類の電源に対し１種の部品構成で製造可能となる。かかる構成のシンクロ電機が求められている。

【0007】

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を踏まえ、電源電圧の種類に関わらず使用可能であり、１つのロータで複数種類の電源に対応することにより製造工程において部品共通化することのできるシンクロ電機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明者は上記課題について検討した結果、シンクロ軸ロータ軸鉄心の励磁電源巻線に接続箇所を３箇所設け、２種の電源励磁を可能にするとともに、それぞれの励磁電源であっても出力電圧に変更がないよう励磁電源巻線の巻線巻数を設定することによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

【0009】

〔１〕 励磁側である一次巻線がロータ鉄心に施されてなるロータと、出力側である二次巻線がステータ鉄心に施されてなるステータと、該一次巻線との接続ならびに励磁電源供給に用いられる摺動環と、該摺動環上に設けられた接触子と、および、該接触子に励磁電源を供給するブラシとを備えてなるシンクロ電機であって、該接触子とそれに対応する該ブラシが三組以上設けられており、これにより相異なる二以上の電圧の励磁電源と接続可能であることを特徴とする、異種電源対応型シンクロ電機。
〔２〕 前記各接触子に接続するリード線は、用いられる励磁電源の電圧に関わらず出力電圧が一定となる前記一次巻線の箇所に結線されていることを特徴とする、〔１〕に記載の異種電源対応型シンクロ電機。

【発明の効果】

【0010】

本発明の異種電源対応型シンクロ電機は上述のように構成されるため、これによれば、複数種類の電源に対応して励磁し用いることができる。したがって、設置設備の電源が異なる場合、あるいは変更になった場合でも、対応可能となる。さらに、複数の設備に共用できるため、シンクロ電機の補用所有数を少なくすることができる。また、１つのロータで複数種類の電源に対応可能なことにより、製造工程において部品共通化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の異種電源対応型シンクロ電機実施例の半断面図である。

【図2】図１に示す実施例に係る端子盤の側断面図である。

【図3】図２に示す端子盤の上面図（図中（ａ））および下面図（図中（ｂ））である。

【図4】図１に示す実施例に係る摺動管およびロータ軸の要部断面図である。

【図5】図４に示す摺動管がロータ軸に挿入された状態を示す断面図である。

【図6】図５に示す状態に巻線が施されたロータ完成体を示す半断面図である。

【図7】本発明の異種電源対応型シンクロ電機に係る回路構成を示す結線図である。

【図8】図１に示す実施例における巻線結線例を示す結線図である。

【図9】図８に係る励磁―出力回路例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の異種電源対応型シンクロ電機実施例の半断面図である。図示するように本異種電源対応型シンクロ電機１０は、励磁側である一次巻線（ロータ巻線）１がロータ鉄心２に施されてなるロータ３と、出力側である二次巻線（ステータ巻線）４がステータ鉄心５に施されてなるステータ６と、一次巻線１との接続ならびに励磁電源供給に用いられる摺動環７と、摺動環７上に設けられた接触子８と、および、接触子８に励磁電源を供給するブラシ９とを備えてなり、接触子８とそれに対応するブラシ９が三組以上設けられていることを、主たる構成とする。

【0013】

すなわち、従来通常のシンクロ電機では、ロータ軸の電源励磁巻線を接続する摺動環の接触子と端子盤のブラシは二組であり、したがって励磁電源としては単一の電源のみが接続可能であったところ、本発明異種電源対応型シンクロ電機１０では、摺動環７上に設けられた接触子８とこれに対応するブラシ９が三組以上設けられているため、相異なる二以上の電圧の励磁電源と接続することができる。つまり、電源励磁巻線である一次巻線１の、相異なる巻数の箇所二箇所以上を接続可能な構成とすることによって、異なる二以上の励磁電源を接続することができる。

【0014】

なお、本発明異種電源対応型シンクロ電機１０は相異なる二以上の電圧の励磁電源と接続できるシンクロ電機であり、三以上の電圧の励磁電源と接続可能でもある。しかしながら実際上は、図１を初めとする各図に例示する二電源対応型であれば本発明所期の効果を実質的に十分に得ることができる。したがって、以降の説明では、二電源対応型を前提に述べる。

【0015】

図２は、図１に示す実施例に係る端子盤の側断面図である。図示するように本異種電源対応型シンクロ電機１０の端子盤Ｂには、二の電圧の励磁電源と接続可能なよう、ブラシ９が三つ備えられている。各ブラシ９の先端には、ロータ摺動管に接触するための接触子９ｃが設けられている。三つのブラシ９、９、９は後出図４等に示す摺動管７上の接触子８、８、８と対応する。

【0016】

図３は図２に示す端子盤の上面図（図中（ａ））および下面図（図中（ｂ））である。ここでは、各ブラシ９の先端が中間のばねで引っ張られて閉じている状態を示している。シンクロ電機１０が完成した製品状態では、ブラシ９、９はロータ摺動環を挟み込む状態となる。

【0017】

図３の（ａ）中に示した符号Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ、二の励磁側接続端子Ｒｔ－Ｒｔに励磁電源を接続する電源励磁接続パターンを示す。電源励磁接続パターンＰ１では、「Ｒ２」と付された励磁側接続端子Ｒｔと「Ｒ１－１」と付された励磁側接続端子Ｒｔに、励磁電源１、たとえば１００Ｖが接続される。つまり電源励磁接続パターンＰ１は、Ｒ１－１～～Ｒ２間に１００Ｖ電源を励磁する接続パターンである。

【0018】

一方、電源励磁接続パターンＰ２では、「Ｒ２」と付された励磁側接続端子Ｒｔと「Ｒ１－２」と付された励磁側接続端子Ｒｔに、励磁電源２、たとえば１１５Ｖが接続される。つまり電源励磁接続パターンＰ２は、Ｒ１－２～～Ｒ２間に１１５Ｖ電源を励磁する接続パターンである。

【0019】

電源励磁接続パターンについて、パターンＰ１（Ｒ１－１～～Ｒ２）とパターンＰ２（Ｒ１－２～～Ｒ２）間における切替えは、たとえば１００Ｖ使用時には電源接続をＲ１－１～～Ｒ２端子間に接続しているものを、１１５Ｖ使用時にはＲ１－Ｒ１に接続している端子をＲ１－２に繋ぎ変えて電源接続をＲ１－２～～Ｒ２端子間とすることにより行う。

【0020】

図４は、図１に示す実施例に係る摺動管およびロータ軸の要部断面図である。また、図５は図４に示す摺動管がロータ軸に挿入された状態を示す断面図、図６は図５に示す状態に巻線が施されたロータ完成体を示す半断面図である。すなわち、摺動管７をロータ軸０に挿入し（図４～５）、ロータ鉄心２に一時巻線１を施してロータ３を形成するが、この時、摺動管７からのリード線Ｌは一時巻線１の巻き終わり箇所に接続する（図５、６）。

【0021】

図７は、本発明の異種電源対応型シンクロ電機に係る回路構成を示す結線図である。従来、通常の摺動環の接触子は二箇所のみであるが、図示するように本異種電源対応型シンクロ電機１０では接触子８は三箇所設けられ、それぞれ励磁側接続端子Ｒｔ１、Ｒｔ２、Ｒｔ３をなす。たとえば端子Ｒｔ２を共通の端子として、端子Ｒｔ１～～Ｒｔ２間に電源を励磁するパターン、端子Ｒｔ３～～Ｒｔ２間に異なる電源を励磁するパターン、二種の電源励磁パターンを取ることができる。

【0022】

図８は、図１に示す実施例における巻線結線例を示す結線図である。また、図９は図８に係る励磁―出力回路例を示す回路図である。本例では、励磁側接続端子Ｒ２を共通の端子とし、これに励磁電源ＡＣ１００Ｖ用として励磁側接続端子Ｒ１－１を用いる電源励磁接続パターンＰ１１と、共通の端子Ｒ２に励磁電源ＡＣ１１５Ｖ用として励磁側接続端子Ｒ１－２を用いる電源励磁接続パターンＰ１２、２つのパターンを適宜切り替えて用いることができる構成である。

【0023】

接続端子Ｒ１－２を非接続として接続端子Ｒ１－１～～Ｒ２間をＡＣ１００Ｖ電源に接続する電源励磁接続パターンＰ１１における巻線巻数をｎ１回とする。一方、接続端子Ｒ１－１を非接続として接続端子Ｒ１－２～～Ｒ２間をＡＣ１１５Ｖ電源に接続する電源励磁接続パターンＰ１２における巻線巻数をｎ１＋ｎ２回とする。一時巻線中の、各励磁電源に必要となる巻線巻数の差に該当する箇所に接続端子Ｒ１－１を接続する構成とすることにより、２つの電源励磁接続パターンＰ１１、Ｐ１２を形成することができる。

【0024】

図９に示す通り、励磁側の電源励磁接続パターンがＰ１１かＰ１２かに関わらず、出力電圧は一定（図ではＡＣ９０Ｖ）となる構成とすることができる。すなわち本異種電源対応型シンクロ電機は、各接触子に接続するリード線は、用いられる励磁電源の電圧に関わらず出力電圧が一定となる一次巻線の箇所に結線される構成とすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0025】

本発明の異種電源対応型シンクロ電機によれば、複数種類の電源に対応して励磁し用いることができ、また、部品共通化することができる。したがって、シンクロ電機製造、使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

【符号の説明】

【0026】

０…ロータ軸
１…一次巻線（ロータ巻線）
２…ロータ鉄心
３…ロータ
４…二次巻線（ステータ巻線）
５…ステータ鉄心
６…ステータ
７…摺動環
８…接触子
９…ブラシ
９ｃ…ブラシの接触子
１０…異種電源対応型シンクロ電機
Ａ…前蓋
Ｂ…端子盤
Ｃ…ケース
Ｌ…リード線
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１１、Ｐ１２…電源励磁接続パターン
Ｒｔ、Ｒｔ１、Ｒｔ２、Ｒｔ３…励磁側接続端子
ＲｔＬ…励磁側接続端子のリード線
Ｓｔ、Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３…出力側接続端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】