JP2001238388A - 回転電機の電機子巻線および回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】三相，４極，固定子スロット数５４，一相あた
りの巻線回路数が３の回転電機において、各相の巻線回
路間の電圧アンバランスが小さく、かつ電機子巻線の端
部構造を簡潔にする。 【解決手段】固定子鉄心に９ｎ（１≦ｎ≦７）個のスロ
ットが設けられ、三相，スター結線の電機子巻線が各相
毎に３つの巻線回路を並列接続して構成され、該各スロ
ットに二層巻する、４極の回転電機であって、各相の前
記４極の内の２つの極を、各々前記３つの巻線回路中の
１つの巻線回路のみで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三相の電機子巻線
を各相毎に３つの巻線回路を並列接続して構成し、固定
子鉄心に設けられた複数個のスロットに二層巻する４極
の回転電機の電機子巻線および回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平9−205750 号公報では、
回転電機において、固定子スロット数７２の場合につい
て各巻線回路を構成するコイルの配置を特定して、巻線
回路間の電圧アンバランスを小さくすることを開示す
る。

【０００３】各巻線回路を構成するコイルを軸端で接続
する際に、全ての巻線ピッチを一定にできない場合、例
えば特公昭54−6683号公報に記載されているように、特
定のコイルの巻線ピッチを変化させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来は、例えば、三
相，４極，固定子スロット数７２の回転電機において、
３つの巻線回路間の電圧アンバランスが小さくなるよう
なコイル配置が提案されており、スロット数は７２に限
定される。したがって、発電機の単機容量の増大に伴
い、スロット数を７２より少なくする場合には、そのス
ロット数に適したコイル配置を見い出す必要がある。

【０００５】本発明の一つの目的は、三相，４極，固定
子スロット数６３以下、各相毎に３つの巻線回路を並列
接続した電機子巻線を具備する回転電機において、各相
の巻線回路間の電圧アンバランスが小さく、電機子巻線
の端部構造が複雑にならない回転電機の電機子巻線及び
回転電機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一つの見方によれば、三相，固定子スロッ
ト数５４の場合、各相の第１〜３番目の巻線回路によっ
て４つの極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を以下のように
構成する。

【０００７】Ｐ１極：５本（全て）の上コイルおよび底
コイルは第１番目の巻線回路 Ｐ２極：Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
ルと底コイルは第１番目の巻線回路、Ｐ２極の巻線軸寄
りから数えて１，２，４番目上コイルと底コイルは第３
番目の巻線回路 Ｐ３極：５本（全て）の上コイルおよび底コイルは第２
番目の巻線回路 Ｐ４極：Ｐ４極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
ルと底コイルは第２番目の巻線回路、Ｐ２極の巻線軸寄
りから数えて１，２，４番目の上コイルと底コイルは第
３番目の巻線回路 上記のように各相の巻線回路を構成すれば、各巻線回路
は３つ以上の極に跨がることがないので、わたり線の数
を増加させることがなく、各巻線回路間の電圧アンバラ
ンスも１.５％ 程度にすることができる。これにより、
三相，４極，固定子スロット数６３以下、各相毎に３つ
の巻線回路を並列接続した電機子巻線を具備する回転電
機において、各相の巻線回路間の電圧アンバランスが小
さく、電機子巻線の端部構造が複雑にならない回転電機
の電機子巻線及び回転電機を提供することができる。

【０００８】本発明の他の見方によれば、固定子鉄心に
９ｎ（ｎは１以上の自然数であり、好ましくは１≦ｎ≦
７）個のスロットが設けられ、三相，スター結線の電機
子巻線が各相毎に３つの巻線回路を並列接続して構成さ
れ、該各スロットに二層巻する、４極の回転電機であっ
て、各相の前記４極の内の２つの極を、各々前記３つの
巻線回路中の１つの巻線回路のみで構成したことを特徴
とする。

【０００９】本発明のその他の見方によれば、固定子鉄
心に５４個のスロットが設けられ、三相，スター結線の
電機子巻線が各相毎に３つの巻線回路を並列接続して構
成され、該各スロットに二層巻する、４極の回転電機で
あって、各相の前記４極の内の２つの極を、各々前記３
つの巻線回路中の１つの巻線回路のみで構成したことを
特徴とする。

【００１０】本発明の上記特徴及び他の特徴は以下の説
明により説明される。

【００１１】

【発明の実施の形態】発電機などの回転電機は固定子と
回転子からなり、固定子鉄心は多層の薄板で構成され、
固定子の内周側には電機子巻線を巻装するために複数の
スロットが設けられている。発電機では誘起電圧の波形
が完全な正弦波状であることが望ましいため、エアギャ
ップの磁束密度分布が正弦波形になるようにしなければ
ならない。電機子巻線を集中巻とすると磁束密度分布は
方形波となり、正弦波分布とは著しく異なる。したがっ
て、電機子巻線は分布巻とする。

【００１２】一方、巻線ピッチが磁極ピッチと等しい場
合を全節巻、巻線ピッチが磁極ピッチよりも短い場合を
短節巻と言う。一般に、発電機は磁束密度分布をさらに
正弦波形に近づけるため短節巻としている。

【００１３】タービン発電機の場合、火力では２極機が
大部分であるが、原子力では４極機が多く用いられてい
る。一般に、タービン発電機の電機子巻線はＹ結線であ
り、各相毎の巻線回路数を極数の約数とする。これは、
各相の巻線回路数を極数の約数とすると、各巻線回路を
構成するコイルを電気的に全く同一の配置にすることが
できるため、各巻線回路間の誘起電圧をバランスさせる
ことが可能となるからである。

【００１４】ところで、各相毎の巻線回路数を３とする
と４巻線回路時よりも発電機の構造を合理化できる。し
かし、４極機では電機子巻線の巻線回路数が極数の約数
ではないため、３つの巻線回路の誘起電圧がアンバラン
スとなりやすい。したがって、４極機において各相の巻
線回路数を３とする場合には、巻線回路間の電圧アンバ
ランスが小さくなるようにする必要がある。

【００１５】近年、発電機の単機容量は増大する傾向に
あるが、発電機の容量を大きくする場合、力率はほぼ同
一であるから、発電機の電圧と電流の積を増加する必要
がある。ところが、電機子巻線のコイルに用いる絶縁の
耐圧で、発電機の端子電圧は制限される。このような場
合には、固定子スロット数を減らして端子電圧を抑え、
電機子電流を大きくすればよい。すなわち、スロット数
を減らせば１つの巻線回路を構成する上コイルと底コイ
ルの数が減少するため端子電圧が高くならないようにす
ることができ、スロット数が減った分だけスロット幅を
広くできるためコイルの断面積が大きくなり電機子電流
を大きくすることが可能となる。

【００１６】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００１７】図１に本発明の一実施例を示す電機子巻線
一相分のコイル配置、図２にタービン発電機の概略構
造、図３に４巻線回路Ｙ結線の概念図、図４に３巻線回
路Ｙ結線の概念図、図５に参考例として７２スロット、
三巻線回路のコイル配置、図６に固定子スロット断面、
図７に一相あたりのコイル配置を１極分について示す。
図２に示したようにタービン発電機は固定子７３と回転
子７４から成り、回転子７４は塊状鉄心であるが、固定
子鉄心７６は多層の薄板で構成され、固定子７３の内周
側には電機子巻線７５を巻装するために複数のスロット
が設けられている。前述したように、タービン発電機の
場合、火力では２極機が大部分であるが、原子力では４
極機が多く用いられている。一般に、タービン発電機の
電機子巻線はＹ結線であり、各相毎の巻線回路数を極数
の約数とする。これは、各相の巻線回路数を極数の約数
とすると、各巻線回路を構成するコイルを電気的に全く
同一の配置にすることができるため、各巻線回路間の誘
起電圧をバランスさせることが可能となるからである。
例えば、４極機の場合、巻線回路数を４，２または１と
すればよい。

【００１８】ところで、各相毎の巻線回路数を３とする
と４巻線回路時よりも発電機の構造を合理化できるた
め、巻線回路数を３とする場合がある。各相の巻線回路
数を３にすると発電機の構造を合理化できる理由を図３
および図４を用いて説明する。図３に示すように、ター
ビン発電機８６の電機子巻線の巻線回路数を４とする
と、口出し線８９〜９４が駆動機側（タービン側）と反
駆動機側（コレクタリング側）の両端に各６本の合計１
２本となり、それに伴ってブッシング８８およびターミ
ナルボックス８７も両側に配置される。

【００１９】一方、各相の巻線を３巻線回路にすると、
図４に示すように、口出し線８９〜９４が６本となり、
ブッシング８８およびターミナルボックス８７が片側配
置となる。

【００２０】このように、各相の巻線回路数を３とする
と発電機の構造合理化および発電機下部のスペース確保
に効果がある。しかし、前述のように、４極機の場合電
機子巻線の巻線回路数が極数の約数ではないため、３巻
線回路の誘起電圧がアンバランスとなり、巻線回路間を
循環する循環電流が流れる。したがって、４極機におい
て各相の巻線回路数を３とする場合には、巻線回路間の
電圧アンバランスが小さくなるようにする必要がある。

【００２１】そこで、各巻線回路間の電圧アンバランス
を小さくするための参考例として図５のコイル配置を示
す。図５は、固定子スロット数７２の場合である。図５
において、四角枠内の数字１〜７２はスロット番号を示
しており、１〜７２の数字は１から順に周方向に２，
３，４，…，７１，７２，１，…となっている。

【００２２】また、図６に示すように、二層構造である
電機子巻線のコイル７８(上コイル)，７９（底コイル）
は固定子鉄心７６に設けられたスロット９５内に納めら
れ、ウェッジ７７で固定されている。電機子巻線７８，
７９は二層になっており、固定子内径（ウェッジ７７）
側のコイルを上コイル７８、固定子外径側のコイルを底
コイル７９と称する。図６では上方が回転子側となる。

【００２３】発電機の誘起電圧波形はできるだけ正弦波
に近い方が望ましいことから、通常、電機子巻線を分布
巻の短節巻としている。この理由は、巻線ピッチと磁極
ピッチとの比β＝５／６とすると、第５次および第７次
高調波を小さくできるためである。７２スロットの場
合、磁極ピッチは（スロット数）／（極数）＝７２／４
＝１８であるから、巻線ピッチτ＝１５（図５では、例
えばτ＝３２−１７＝１５）となる。三相，４極，７２
スロットの場合、毎極毎相のスロット数Ｎ_SPPはＮ_SPP＝
（スロット数）／（相数×極数）＝７２／(３×４）＝
６であるから、ある一つの相（例えば、Ｕ相）は、スロ
ット７１，７２，１〜４の上コイルとスロット１４〜１
９の底コイルでＰ１極を構成し、スロット１７〜２２の
上コイルとスロット３２〜３７の底コイルでＰ２極を構
成し、スロット３５〜４０の上コイルとスロット５０〜
５５の底コイルでＰ３極を構成し、スロット５３〜５８
の上コイルとスロット６８〜７２、１の底コイルでＰ４
極を構成することになる。このとき、図７に示したよう
に、スロット７１，７２，１〜４の上コイル７８とスロ
ット１４〜１９の底コイル７９の中心軸をＰ１極のＵ相
巻線軸という。

【００２４】（Ｐ２〜Ｐ４極についても同様である。）
一方、各相の３つの巻線回路を構成する上コイル７８と
底コイル７９の数は（スロット数）／（相数×巻線回路
数）＝７２／（３×３）＝８であるから、３つの巻線回
路９６〜９８はそれぞれ上コイル７８８本と底コイル７
９８本で構成される。

【００２５】図５では、３つの巻線回路９６〜９８によ
って４つの極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を次のように
構成している。

【００２６】Ｐ１極：６本（全て）の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９６ Ｐ２極：６本（全て）の上コイルおよび底コイルは巻線
回路９７ Ｐ３極：スロット３７とスロット３９の上コイルと、ス
ロット５１とスロット５３の底コイルは巻線回路９７、
その他の４本の上コイルと底コイルは巻線回路９８ Ｐ４極：スロット５５とスロット５７の上コイルと、ス
ロット６９とスロット７１の底コイルは巻線回路９６、
その他の４本の上コイルと底コイルは巻線回路９８ ここで、７２スロット、４極機では１スロットピッチの
電気角は３６０°／（スロット数／極対数）＝３６０°
／（７２／２）＝１０°となるから、例えばスロット１
のコイルの誘起電圧を基準にして

【００２７】とすると、スロット２のコイルの誘起電圧
は、

【００２８】スロット３のコイルの誘起電圧は

【００２９】…，スロットｎのコイルの誘起電圧は

【００３０】となる。

【００３１】３つの巻線回路９６〜９８の誘起電圧は、
各巻線回路を構成する上コイルと底コイルの誘起電圧の
ベクトル和であり、スロット１のコイルの誘起電圧を基
準にして

【００３２】とすると、図５では、巻線回路９６の誘起
電圧Ｖ₉₆はスロット７１，７２，１〜４，５５，５７の
上コイルとスロット１４〜１９，６９，７１の底コイル
の誘起電圧の和となる。すなわち、

【００３３】となる。同様に計算すると、巻線回路９７
の誘起電圧は

【００３４】巻線回路９８の誘起電圧は

【００３５】となる。すなわち、巻線回路９６と９７の
誘起電圧は等しく、巻線回路９８の誘起電圧は巻線回路
９６と９７の誘起電圧より小さくなっているが、電圧ア
ンバランスは０.１５％ 程度であり、無視できるくらい
小さい。

【００３６】しかし、図５のコイル配置は７２スロット
に限定されるため、固定子スロット数が異なる場合に
は、そのスロット数に適したコイルの配置にする必要が
ある。前述したように、近年、発電機の単機容量は増大
する傾向にあるが、発電機の容量を大きくする場合、力
率はほぼ同一であるから、発電機の電圧と電流の積を増
加する必要がある。ところが、電機子巻線のコイルに用
いる絶縁の耐圧で、発電機の端子電圧は制限される。こ
のような場合には、固定子スロット数を減らして端子電
圧を抑え、電機子電流を大きくすればよい。

【００３７】すなわち、発電機の大容量化には、固定子
スロット数を７２より少なくすることが望ましいが、電
圧アンバランスが問題とならないレベルで、かつ結線が
複雑にならないコイル配置を見い出す必要がある。

【００３８】図１に本発明の一実施例を示す５４スロッ
ト時の電機子巻線結線図、図８に５４スロット、三相巻
線の各相コイルの配置を示す。図１は一相分（例えば、
Ｕ相）を図示しているが、他の二相（Ｖ相およびＷ相）
は図１の結線を空間的に互いに１２０°の電気角を隔て
て配置すればよい。ここで、１〜５４はスロット番号を
示しており、１から順に周方向に２，３，…，５３，５
４，１，２，…となるようにしている。

【００３９】図８は、三相，４極，スロット数５４の回
転電機において、電機子巻線の各相のコイルの配置を図
示したものであるが、巻線ピッチと磁極ピッチとの比β
＝１１／１３.５＝０.８１５としている。前述のよう
に、発電機の誘起電圧波形はできるだけ正弦波に近い方
が望ましいことから、巻線ピッチと磁極ピッチとの比β
＝５／６＝０.８３３ とすることが考えられるが、固定
子スロット数５４の４極機の場合は、磁極ピッチは(固
定子スロット数)／(極数)＝５４／４＝１３.５であるか
ら、巻線ピッチを１１とするとβ＝１１／１３.５＝０.
８１５、巻線ピッチを１２とするとβ＝１２／１３.５
＝０.８８９となり、β＝５／６＝0.833にはできない。
そのため、図８ではβ＝０.８１５ とした。

【００４０】図８のように、三相，４極，５４スロット
の場合、毎極毎相のスロット数Ｎ_SPP＝（スロット数）
／（相数×極数）＝５４／（３×４）＝４.５である。
そのため、回転子の回転方向がスロット１，２，…，５
３，５４，１，…の方向で、スロット１〜５の上コイル
５本がＵ相コイル８０であるとすると、スロット６〜９
の上コイル４本がＷ相コイル８５，スロット１０〜１４
の上コイル５本がＶ相コイル８２，スロット１５〜１８
の上コイル４本がＵ相コイル８１，スロット１９〜２３
の上コイル５本がＷ相コイル８４，スロット２４〜２７
の上コイル４本がＶ相コイル８３，スロット２８〜３２
の上コイル５本がＵ相コイル８０，スロット３３〜３６
の上コイル４本がＷ相コイル８５，スロット３７〜４１
の上コイル５本がＶ相コイル８２，スロット４２〜４５
の上コイル４本がＵ相コイル８１，スロット４６〜５０
の上コイル５本がＷ相コイル８４，スロット５１〜５４
の上コイル４本がＶ相コイル８３となる。

【００４１】一方、底コイルは巻線ピッチが１１である
から、スロット１２〜１６の底コイル５本がＵ相コイル
８１，スロット１７〜２０の底コイル４本がＷ相コイル
８４，スロット２１〜２５の底コイル５本がＶ相コイル
８３，スロット２６〜２９の底コイル４本がＵ相コイル
８０，スロット３０〜３４の底コイル５本がＷ相コイル
８５、スロット３５〜３８の底コイル４本がＶ相コイル
８２，スロット３９〜４３の底コイル５本がＵ相コイル
８１，スロット４４〜４７の底コイル４本がＷ相コイル
８４，スロット４８〜５２の底コイル５本がＶ相コイル
８３，スロット５３，５４，１，２の底コイル４本がＵ
相コイル８０，スロット３〜７の底コイル５本がＷ相コ
イル８５，スロット８〜１１の底コイル４本がＶ相コイ
ル８２となる。

【００４２】以上のことから、Ｕ相では、スロット１〜
５の上コイルとスロット１２〜１６の底コイルで一つの
極（Ｐ１）を構成し、スロット１５〜１８の上コイルと
スロット２６〜２９の底コイルで一つの極（Ｐ２）を構
成し、スロット２８〜３２の上コイルとスロット３９〜
４３の底コイルで一つの極（Ｐ３）を構成し、スロット
４２〜４５の上コイルとスロット５３，５４，１，２の
底コイルで一つの極（Ｐ４）を構成する。

【００４３】また、Ｐ１極とＰ３極、Ｐ２極とＰ４極は
極性が同じで、Ｐ１極とＰ２極は極性が異なることか
ら、スロット１〜５の上コイルに流れる電流の方向を正
とすると、スロット１２〜１６の底コイルに流れる電流
はスロット１〜５の上コイルに流れる電流と逆方向すな
わち負であり、同様に、スロット１５〜１８の上コイル
の電流は負、スロット２６〜２９の底コイルの電流は
正、スロット２８〜３２の上コイルの電流は正、スロッ
ト３９〜４３の底コイルの電流は負、スロット４２〜４
５の上コイルの電流は負、スロット５３，５４，１，２
の底コイルの電流は正となる。図８では、Ｕ相コイルで
正方向の電流が流れるコイルをコイル８０，負の電流が
流れるコイルをコイル８１とした。（同様に、Ｖ相では
正の電流が流れるコイルをコイル８２，負の電流が流れ
るコイルをコイル８３，Ｗ相では正の電流が流れるコイ
ルをコイル８４，負の電流が流れるコイルをコイル８５
としている。）一方、５４スロット，三相，一相あたり
３巻線回路の場合、１巻線回路あたりのコイル数Ｎ_SPC
＝（スロット数）／（相数×巻線回路数）＝５４／（３
×３)＝６であるから、上コイルと底コイル各６本で１
巻線回路を構成する。よって、全ての巻線回路は２つ以
上の極に跨がることになる。１つの巻線回路が多くの極
に跨がると、その分だけわたり線の数が増加する。この
ため、端部構造が複雑にならないように３つ以上の極に
跨がる巻線回路がないようにする必要がある。

【００４４】図１は、図８のＵ相コイル８０，８１にお
いて、３つの巻線回路９６〜９８の配置を模式的に示し
たものである。Ｐ１極，Ｐ２極，Ｐ３極，Ｐ４極の極中
心を模式的に示す。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を丸で囲ん
だ記号の右側に上コイル７８に関する配置、左側に底コ
イル７９に関する配置を記述している。図１において、
巻線回路９６はスロット１〜５，１６の上コイルとスロ
ット１２〜１６，２８の底コイルで構成され、巻線回路
９７はスロット２８〜３２，４３の上コイルとスロット
３９〜４３、１の底コイルで構成され、巻線回路９８は
スロット１５，１７，１８，４２，４４，４５の上コイ
ルとスロット２６，２７，２９，５３，５４、２の底コ
イルで構成されている。すなわち、巻線回路９６〜９８
によって４つの極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を以下の
ように構成している。

【００４５】Ｐ１極：５本（全て）の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９６ Ｐ２極：Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
ルと底コイルは巻線回路９６、その他の３本の上コイル
と底コイルは巻線回路９８ Ｐ３極：５本（全て）の上コイルおよび底コイルは巻線
回路９７ Ｐ４極：Ｐ４極の巻線軸寄りから３番目の上コイルと底
コイルは巻線回路９７、その他の３本の上コイルと底コ
イルは巻線回路９８ よって、巻線回路９６〜９８は２つの極に跨がり、かつ
巻線回路９６と９７は電気的に全く同一の配置で、巻線
回路９８のみ異なった配置であることがわかる。

【００４６】巻線回路９６〜９８は並列に接続されるた
め、巻線回路９６〜９８の各誘起電圧ができるだけバラ
ンスしていることが望ましい。そこで、巻線回路９６〜
９８の誘起電圧を計算する。５４スロット、４極機では
１スロットピッチの電気角は３６０°／（スロット数／
極対数）＝３６０°／（５４／２)＝１３.３３°となる
から、スロット１のコイルの誘起電圧を基準にして

【００４７】とすると、スロット２のコイルの誘起電圧
は

【００４８】、スロット３のコイルの誘起電圧は

【００４９】…，スロットｎのコイルの誘起電圧は

【００５０】となる。したがって、巻線回路９６の誘起
電圧Ｖ₉₆は、

【００５１】巻線回路９７の誘起電圧Ｖ₉₇は、

【００５２】巻線回路９８の誘起電圧Ｖ₉₈は

【００５３】となり、巻線回路９６と９７の誘起電圧は
等しく、巻線回路９８の誘起電圧が巻線回路９６および
９７より０.１６４Ｖ₁だけ小さくなっている。

【００５４】したがって、図１のようなコイル配置にす
ると、全ての巻線回路が３つ以上の極に跨がることがな
いため、わたり線の数を最少にすることができる。ま
た、３つの巻線回路の誘起電圧の位相が等しく、かつ３
つの巻線回路の内２つの巻線回路が全く電気的に同一な
配置であるため製作が容易で、巻線回路間の電圧アンバ
ランスも０.１６４／１１.０３９×１００＝１.４９％
と小さくすることができる。

【００５５】図１のコイル配置を基にした結線図の一例
を図９に示す。図９において、口出し線９０を中性点側
とすると、口出し線８９が出力端子側になる。したがっ
て、巻線回路９６は、わたり線９９からスロット３の上
コイル(図中実線以下同様。)、スロット１５の底コイル
（図中破線以下同様。）、スロット４の上コイル、スロ
ット１６の底コイル、スロット５の上コイル、わたり線
１０１、スロット１６の上コイル、スロット２８の底コ
イル、わたり線１０２、スロット１２の底コイル、スロ
ット１の上コイル、スロット１３の底コイル、スロット
２の上コイル、スロット１４の底コイル、わたり線１０
０の順になる。

【００５６】一方、巻線回路９７は、わたり線９９から
スロット３０の上コイル、スロット４２の底コイル、ス
ロット３１の上コイル、スロット４３の底コイル、スロ
ット３２の上コイル、わたり線１０３、スロット４３の
上コイル、スロット１の底コイル、わたり線１０４、ス
ロット３９の底コイル、スロット２８の上コイル、スロ
ット４０の底コイル、スロット２９の上コイル、スロッ
ト４１の底コイル、わたり線１００の順になる。

【００５７】巻線回路９８は、わたり線９９からスロッ
ト５４の底コイル、スロット４２の上コイル、スロット
５３の底コイル、わたり線１０５，スロット１８の上コ
イル、スロット２９の底コイル、スロット１７の上コイ
ル、スロット２７の底コイル、スロット１５の上コイ
ル、スロット２６の底コイル、わたり線１０６，スロッ
ト４５の上コイル、スロット２の底コイル、スロット４
４の上コイル、わたり線１００の順になる。

【００５８】このように接続すると、わたり線１０１〜
１０６側では上コイルと底コイルを接続するピッチが全
て１２（例えば、スロット１の上コイルとスロット１３
の底コイル）であり、口出し線８９，９０側では特定の
箇所を除いて上コイルと底コイルを接続するピッチが１
１（例えば、スロット１の上コイルとスロット１２の底
コイル）である。特定のピッチで接続する箇所はスロッ
ト１６の上コイルとスロット２８の底コイル、スロット
４３の上コイルとスロット１の底コイル、スロット１７
の上コイルとスロット２７の底コイルで計３箇所（三相
分で９箇所）だけである。

【００５９】図１のコイル配置をベースにした結線法が
図９だけではないのは言うまでもない。但し、できるだ
け一定のピッチで上コイルと底コイルを接続するために
は、図９に示したように、口出し線側で基準の巻線ピッ
チを１１、口出し線と反対側で基準の巻線ピッチを１２
とすることが好ましい。

【００６０】図１のコイル配置は、３つの巻線回路全て
が２つの極に跨がり、３巻線回路中２つの巻線回路が電
気的に全く同一な配置となっている。このような場合で
は、図１のコイル配置が電圧アンバランスが最小である
が、３つの巻線回路が電気的に異なる配置なら図１の場
合よりも電圧アンバランスを小さくすることが可能とな
る。

【００６１】図１０に、本発明の他の実施例を示す３巻
線回路のコイル配置を図１と同様模式的に一相分につい
て示す。図１０では巻線回路９６〜９８は電気的に異な
る配置となっているが、巻線回路９６〜９８を構成する
コイルは２つの極に跨がっている。巻線回路９６はスロ
ット１〜５，３０の上コイルとスロット１２〜１６，４
１の底コイルで構成され、巻線回路９７はスロット１
６，１８，４２〜４５の上コイルとスロット２６，２
８，５３，５４，１，２の底コイルで構成され、巻線回
路９８はスロット１５，１７，２８，２９，３１，３２
の上コイルとスロット２７，２９，３９，４０，４２，
４３の底コイルで構成されている。すなわち、巻線回路
９６〜９８によって４つの極（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ
４）を以下のように構成している。

【００６２】Ｐ１極：５本（全て）の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９６ Ｐ２極：Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて１番目と３番目
の上コイルおよび底コイルは巻線回路９７、巻線軸寄り
から数えて２番目と４番目の上コイルおよび底コイルは
巻線回路９８ Ｐ３極：Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
ルおよび底コイルは巻線回路９６、その他は巻線回路９
８ Ｐ４極：４本（全て）の上コイルおよび底コイルは巻線
回路９７このようなコイル配置にした場合、巻線回路９
６の誘起電圧Ｖ₉₆は、

【００６３】巻線回路９７の誘起電圧Ｖ₉₇は、

【００６４】巻線回路９８の誘起電圧Ｖ₉₈は

【００６５】となり、巻線回路間の電圧アンバランスは
最大で（１０.９８６〜１０.９８１）／１０.９８６×
１００＝０.０５％である。

【００６６】したがって、図１０のようなコイル配置に
すると、全ての巻線回路が３つ以上の極に跨がることが
ないため、わたり線の数を最少にすることができる。ま
た、３つの巻線回路の誘起電圧の位相が等しいと共に、
巻線回路間の電圧アンバランスも無視できるくらい小さ
く、０.０５％ にすることができる。なお、この電圧ア
ンバランスは、５４スロット，相，４極，３巻線回路、
β＝０.８１５ で、３つ以上の極に跨がる巻線回路がな
い場合において、最小値である。

【００６７】図１１は図１０のコイル配置を基にした結
線図の一例である。図１１において、口出し線９０を中
性点側とすると、口出し線８９が出力端子側になる。し
たがって、巻線回路９６は、わたり線９９からスロット
４の上コイル、スロット１４の底コイル、スロット３の
上コイル、スロット１３の底コイル、スロット２の上コ
イル、スロット１２の底コイル、スロット１の上コイ
ル、わたり線１０１、スロット４１の底コイル、スロッ
ト３０の上コイル、わたり線１０２、スロット１６の底
コイル、スロット５の上コイル、スロット１５の底コイ
ル、わたり線１００の順になる。

【００６８】巻線回路９７は、わたり線９９からスロッ
ト２６の底コイル、スロット１６の上コイル、スロット
２８の底コイル、わたり線１０３、スロット４２の上コ
イル、スロット５３の底コイル、スロット４３の上コイ
ル、スロット５４の底コイル、スロット４４の上コイ
ル、スロット１の底コイル、スロット４５の上コイル、
スロット２の底コイル、わたり線１０４、スロット１８
の上コイル、わたり線１００の順になる。

【００６９】巻線回路９８は、わたり線９９からスロッ
ト２９の上コイル、スロット３９の底コイル、スロット
２８の上コイル、わたり線１０５、スロット１５の上コ
イル、スロット２７の底コイル、スロット１７の上コイ
ル、スロット２９の底コイル、わたり線１０６、スロッ
ト４３の底コイル、スロット３２の上コイル、スロット
４２の底コイル、スロット３１の上コイル、スロット４
０の底コイル、わたり線１００の順になる。

【００７０】このように接続すると、わたり線１０１〜
１０６側では上コイルと底コイルを接続するピッチが特
定の箇所を除いて１０（例えば、スロット２の上コイル
とスロット１２の底コイル）であり、口出し線８９，９
０側では特定の箇所を除いて上コイルと底コイルを接続
するピッチが１１（例えば、スロット１の上コイルとス
ロット１２の底コイル）である。特定のピッチで接続す
る箇所は、わたり線１０１〜１０６側でスロット４０の
底コイルとスロット３１の上コイル、口出し線８９，９
０側でスロット１５の上コイルとスロット２７の底コイ
ル、スロット１６の上コイルとスロット２８の底コイ
ル、スロット１７の上コイルとスロット２９の底コイル
で計４箇所（三相分で１２箇所）でよい。

【００７１】図１０のコイル配置をベースにした結線法
が図１１だけではないのは言うまでもない。但し、特定
のピッチで接続する箇所を極力少なくするためには、図
１１に示したように、口出し線側で基準の巻線ピッチを
１１、口出し線と反対側で基準の巻線ピッチを１０とす
ることが好ましい。

【００７２】図１２に本発明の他の実施例を示す３巻線
回路のコイル配置を図１と同様模式的に一相分について
示す。図１２では図１０と同様に、巻線回路９６〜９８
が電気的に異なる配置となっているが、巻線回路９６〜
９８を構成するコイルは３つ以上の極に跨がってはいな
い。巻線回路９６はスロット１〜５、３０の上コイルと
スロット１２〜１６、４１の底コイルで構成され、巻線
回路９７はスロット１５，１８，４２〜４５の上コイル
とスロット２６，２９，５３，５４，１，２の底コイル
で構成され、巻線回路９８はスロット１６，１７，２
８，２９，３１，３２の上コイルとスロット２７，２
８，３９，４０，４２，４３の底コイルで構成されてい
る。すなわち、巻線回路９６〜９８によって４つの極
（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を以下のように構成してい
る。

【００７３】Ｐ１極：５本（全て）の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９６ Ｐ２極：Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて１番目と４番目
の上コイルおよび底コイルは巻線回路９７、Ｐ２極の巻
線軸寄りから数えて２番目と３番目の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９８ Ｐ３極：Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
ルおよび底コイルは巻線回路９６、その他は巻線回路９
８ Ｐ４極：４本（全て）の上コイルおよび底コイルは巻線
回路９７このようなコイル配置にした場合、巻線回路９
６の誘起電圧Ｖ₉₆は

【００７４】巻線回路９７の誘起電圧Ｖ₉₇は、

【００７５】巻線回路９８の誘起電圧Ｖ₉₈は

【００７６】となり、巻線回路間の電圧アンバランスは
最大で（１１.００８−１０.９５９）／１１.００８×
１００＝０.４５％である。

【００７７】したがって、図１２のようなコイル配置に
すると、全ての巻線回路が３つ以上の極に跨がることが
ないため、わたり線の数を最少にすることができるのは
図１および図１０と同様である。また、３巻線回路の誘
起電圧の位相が等しいと共に、巻線回路間の電圧アンバ
ランスを０.４５％程度にすることができる。

【００７８】図１３に図１２のコイル配置を基にした結
線図の一例を示す。図１３において、口出し線９０を中
性点側とすると、口出し線８９が出力端子側になる。し
たがって、巻線回路９６は、わたり線９９からスロット
４の上コイル、スロット１４の底コイル、スロット３の
上コイル、スロット１３の底コイル、スロット２の上コ
イル、スロット１２の底コイル、スロット１の上コイ
ル、わたり線１０１、スロット４１の底コイル、スロッ
ト３０の上コイル、わたり線１０２、スロット１６の底
コイル、スロット５の上コイル、スロット１５の底コイ
ル、わたり線１００の順になる。

【００７９】巻線回路９７は、わたり線９９からスロッ
ト５４の底コイル、スロット４４の上コイル、スロット
１の底コイル、スロット４５の上コイル、スロット２の
底コイル、わたり線１０３、スロット１５の上コイル、
スロット２６の底コイル、スロット１８の上コイル、ス
ロット２９の底コイル、わたり線１０４，スロット４２
の上コイル、スロット５３の底コイル、スロット４３の
上コイル、わたり線１００の順になる。

【００８０】巻線回路９８は、わたり線９９からスロッ
ト２９の上コイル、スロット３９の底コイル、スロット
２８の上コイル、わたり線１０５、スロット１６の上コ
イル、スロット２７の底コイル、スロット１７の上コイ
ル、スロット２８の底コイル、わたり線１０６、スロッ
ト４３の底コイル、スロット３２の上コイル、スロット
４２の底コイル、スロット３１の上コイル、スロット４
０の底コイル、わたり線１００の順になる。

【００８１】このように接続すると、わたり線１０１〜
１０６側では上コイルと底コイルを接続するピッチが特
定の箇所を除いて１０（例えば、スロット２の上コイル
とスロット１２の底コイル）であり、口出し線８９，９
０側では上コイルと底コイルを接続するピッチが全て１
１（例えば、スロット１の上コイルとスロット１２の底
コイル）である。特定のピッチで接続する箇所は、スロ
ット１８の上コイルとスロット２６の底コイル、スロッ
ト３１の上コイルとスロット４０の底コイルで計２箇所
（三相分で６箇所）と少ない。

【００８２】すなわち、図１２のコイル配置は３巻線回
路の電圧アンバランス（アンバランス０.４５％）が図
１０のコイル配置（アンバランス０.０５％）より大き
くなるが、特定のピッチで接続する箇所が１／２になる
利点がある。

【００８３】ここで、図１２のコイル配置をベースにし
た結線法が図１３だけではないのは言うまでもないが、
特定のピッチで接続する箇所を極力少なくするために
は、図１３に示したように、口出し線側で基準の巻線ピ
ッチを１１，口出し線と反対側で基準の巻線ピッチを１
０とすることが好ましい。

【００８４】図１，図７〜図１３において、スロット１
〜５の上コイルとスロット１２〜１６の底コイルでＰ１
極を構成し、スロット１５〜１８の上コイルとスロット
２６〜２９の底コイルでＰ２極を構成し、スロット２８
〜３２の上コイルとスロット３９〜４３の底コイルでＰ
３極を構成し、スロット４２〜４５の上コイルとスロッ
ト５３，５４，１，２の底コイルでＰ４極を構成すると
して説明したが、スロット１〜５の底コイルとスロット
１２〜１６の上コイルでＰ１極を構成し、スロット１５
〜１８の底コイルとスロット２６〜２９の上コイルでＰ
２極を構成し、スロット２８〜３２の底コイルとスロッ
ト３９〜４３の上コイルでＰ３極を構成し、スロット４
２〜４５の底コイルとスロット５３，５４，１，２の上
コイルでＰ４極を構成する場合であってもよいことは言
うまでもない。

【００８５】前述のように、三相，４極，５４スロット
のマシンでは巻線ピッチと磁極ピッチとの比β＝０.８
３３にはできないため、図１，図８〜図１３ではβ＝0.
815のときの３巻線回路のコイル配置について述べた。
図１４〜図１８では、β＝０.８８９ の場合において、
３巻線回路を構成するコイルの適した配置を述べる。

【００８６】図１４に、三相，４極，スロット数５４の
回転電機において、β＝０.８８９の場合の電機子巻線
の各相のコイルの配置を図示した。回転子の回転方向が
スロット１，２，…，７１，７２，１，…の方向で、ス
ロット１〜５の上コイル５本がＵ相であるとすると、図
８と同様に、スロット６〜９の上コイル４本がＷ相、ス
ロット１０〜１４の上コイル５本がＶ相、スロット１５
〜１８の上コイル４本がＵ相、スロット１９〜２３の上
コイル５本がＷ相、スロット２４〜２７の上コイル４本
がＶ相、スロット２８〜３２の上コイル５本がＵ相、ス
ロット３３〜３６の上コイル４本がＷ相、スロット３７
〜４１の上コイル５本がＶ相、スロット４２〜４５の上
コイル４本がＵ相、スロット４６〜５０の上コイル５本
がＷ相、スロット５１〜５４の上コイル４本がＶ相のコ
イルとなる。

【００８７】一方、底コイルは巻線ピッチが１２である
から、スロット１３〜１７の底コイル５本がＵ相、スロ
ット１８〜２１の底コイル４本がＷ相、スロット２２〜
２６の底コイル５本がＶ相、スロット２７〜３０の底コ
イル４本がＵ相、スロット３１〜３５の底コイル５本が
Ｗ相、スロット３６〜３９の底コイル４本がＶ相、スロ
ット４０〜４４の底コイル５本がＵ相、スロット４５〜
４８の底コイル４本がＷ相、スロット４９〜５３の底コ
イル５本がＶ相、スロット５４、１〜３の底コイル４本
がＵ相、スロット４〜８の底コイル５本がＷ相、スロッ
ト９〜１２の底コイル４本がＶ相のコイルとなる。

【００８８】以上のことから、Ｕ相では、スロット１〜
５の上コイルとスロット１３〜１７の底コイルで一つの
極（Ｐ１）を構成し、スロット１５〜１８の上コイルと
スロット２７〜３０の底コイルで一つの極（Ｐ２）を構
成し、スロット２８〜３２の上コイルとスロット４０〜
４４の底コイルで一つの極（Ｐ３）を構成し、スロット
４２〜４５の上コイルとスロット５４、１〜３の底コイ
ルで一つの極（Ｐ４）を構成する。

【００８９】また、Ｐ１極とＰ３極、Ｐ２極とＰ４極は
極性が同じで、Ｐ１極とＰ２極は極性が異なることか
ら、スロット１〜５の上コイルに流れる電流の方向を正
とすると、スロット１３〜１７の底コイルに流れる電流
は負であり、スロット１５〜１８の上コイルの電流は
負、スロット２７〜３０の底コイルの電流は正、スロッ
ト２８〜３２の上コイルの電流は正、スロット４０〜４
４の底コイルの電流は負、スロット４２〜４５の上コイ
ルの電流は負、スロット５４、１〜３の底コイルの電流
は正となる。図１４では、Ｕ相コイルで正の電流が流れ
るコイルをコイル８０、負の電流が流れるコイルをコイ
ル８１とした。（同様に、Ｖ相では正の電流が流れるコ
イルをコイル８２、負の電流が流れるコイルをコイル８
３、Ｗ相では正の電流が流れるコイルをコイル８４、負
の電流が流れるコイルをコイル８５としている。）図１
５は、図１４のＵ相コイル８０，８１において３つの巻
線回路９６〜９８の配置を示したものである。図１５に
おいて、巻線回路９６はスロット１〜５，１５の上コイ
ルとスロット１３〜１７，３０の底コイルで構成され、
巻線回路９７はスロット２８〜３２，４２の上コイルと
スロット４０〜４４，３の底コイルで構成され、巻線回
路９８はスロット１６〜１８，４３〜４５の上コイルと
スロット２７〜２９，５４，１，２の底コイルで構成さ
れている。すなわち、巻線回路９６〜９８によって４つ
の極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を以下のように構成し
ている。

【００９０】Ｐ１極：５本（全て）の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９６ Ｐ２極：Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて４番目の上コイ
ルと底コイルは巻線回路９６、その他の３本の上コイル
と底コイルは巻線回路９８ Ｐ３極：５本（全て）の上コイルおよび底コイルは巻線
回路９７ Ｐ４極：Ｐ４極の巻線軸寄りから数えて４番目の上コイ
ルと底コイルは巻線回路９７、その他の３本の上コイル
と底コイルは巻線回路９８ よって、巻線回路９６〜９８は２つの極に跨がり、かつ
巻線回路９６と９７は電気的に全く同一の配置で、巻線
回路９８のみ電気的に異なった配置であることがわか
る。

【００９１】このときの、巻線回路９６の誘起電圧Ｖ₉₆
は

【００９２】巻線回路９７の誘起電圧Ｖ₉₇は

【００９３】巻線回路９８の誘起電圧Ｖ₉₈は

【００９４】となり、巻線回路９６と９７の誘起電圧は
等しく、巻線回路９８の誘起電圧が巻線回路９６および
９７より０.００４Ｖ₁ だけ小さくなっている。

【００９５】したがって、図１５のようなコイル配置に
すると、全ての巻線回路が３つ以上の極に跨がることが
ないため、必要以上にわたり線の数を増加させることが
ない。また、３つの巻線回路の内２つの巻線回路が全く
電気的に同一な配置であるため製作が容易であると共
に、３巻線回路の誘起電圧の位相を等しくすることがで
き、巻線回路間の電圧アンバランスを０.００４／１１.
２９３×１００＝0.04％と無視できるくらい小さくでき
る。

【００９６】図１６に、図１５のコイル配置を基にした
結線図の一例を示す。図１６において、口出し線９０を
中性点側とすると、口出し線８９が出力端子側になる。
したがって、巻線回路９６は、わたり線９９からスロッ
ト３の上コイル、スロット１４の底コイル、スロット２
の上コイル、スロット１３の底コイル、スロット１の上
コイル、わたり線１０１、スロット１５の上コイル、わ
たり線１０７、スロット３０の底コイル、わたり線１０
２、スロット１７の底コイル、スロット５の上コイル、
スロット１６の底コイル、スロット４の上コイル、スロ
ット１５の底コイル、わたり線１００の順になる。

【００９７】一方、巻線回路９７は、わたり線９９から
スロット３の底コイル、わたり線１０３、スロット４４
の底コイル、スロット３２の上コイル、スロット４３の
底コイル、スロット３１の上コイル、スロット４２の底
コイル、スロット３０の上コイル、スロット４１の底コ
イル、スロット２９の上コイル、スロット４０の底コイ
ル、スロット２８の上コイル、わたり線１０４、スロッ
ト４２の上コイル、わたり線１００の順になる。

【００９８】巻線回路９８は、わたり線９９からスロッ
ト２７の底コイル、スロット１６の上コイル、スロット
２８の底コイル、わたり線１０５、スロット４４の上コ
イル、スロット２の底コイル、スロット４５の上コイ
ル、わたり線１０８、スロット５４の底コイル、スロッ
ト４３の上コイル、スロット１の底コイル、わたり線１
０６、スロット１７の上コイル、スロット２９の底コイ
ル、スロット１８の上コイル、わたり線１００の順にな
る。

【００９９】このように接続すると、わたり線１０７と
１０８が必要となるが、わたり線１０１〜１０６側では
上コイルと底コイルを接続するピッチが全て１１（例え
ば、スロット２の上コイルとスロット１３の底コイル）
であり、口出し線８９，９０側では上コイルと底コイル
を接続するピッチが全て１２（例えば、スロット１の上
コイルとスロット１３の底コイル）である。したがっ
て、特定のピッチで接続する箇所がないため、コイル端
部の接続が複雑にならない。

【０１００】ここで、図１５に示したコイル配置をベー
スにした結線法は図１６だけではないのは言うまでもな
いが、図１６に示したように、口出し線側で基準の巻線
ピッチを１２、口出し線と反対側で基準の巻線ピッチを
１１にしなければ、巻線ピッチを一定にすることはでき
ない。

【０１０１】図１７に、本発明の他の実施例を示す３巻
線回路のコイル配置を図１と同様模式的に一相分につい
て示す。図１７では、巻線回路９６〜９８が電気的に異
なる配置となっているが、巻線回路９６〜９８を構成す
るコイルは３つ以上の極に跨がってはいない。巻線回路
９６はスロット１〜５，３０の上コイルとスロット１３
〜１７，４２の底コイルで構成し、巻線回路９７はスロ
ット１５〜１８，４２，４５の上コイルとスロット２７
〜３０，５４，３の底コイルで構成し、巻線回路９８は
スロット２８，２９，３１，３２，４３，４４の上コイ
ルとスロット４０，４１，４３，４４，１，２の底コイ
ルで構成する。すなわち、巻線回路９６〜９８によって
４つの極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を以下のように構
成している。

【０１０２】Ｐ１極：５本（全て）の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９６ Ｐ２極：４本（全て）の上コイルおよび底コイルは巻線
回路９７ Ｐ３極：Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
ルおよび底コイルは巻線回路９６、その他は巻線回路９
８ Ｐ４極：Ｐ４極の巻線軸寄りから数えて１番目と４番目
の上コイルおよび底コイルは巻線回路９７、Ｐ４極の巻
線軸寄りから数えて２番目と３番目の上コイルおよび底
コイルは巻線回路９８ このようなコイル配置にした場合、巻線回路９６の誘起
電圧Ｖ₉₆は

【０１０３】巻線回路９７の誘起電圧Ｖ₉₇は

【０１０４】巻線回路９８の誘起電圧Ｖ₉₈は

【０１０５】となり、巻線回路間の電圧アンバランスは
最大で（１１.３１６〜１１.２６６）／１１.３１６×
１００＝０.４４％である。

【０１０６】したがって、図１７のようなコイル配置に
すると、全ての巻線回路が３つ以上の極に跨がることが
ないため、わたり線の数を最少にすることができる。ま
た、３巻線回路の誘起電圧の位相を等しくすることがで
きると共に、巻線回路間の電圧アンバランスを０.４４
％と非常に小さくできる。

【０１０７】図１８は、図１７のコイル配置を基にした
結線図の一例である。図１８において、口出し線９０を
中性点側とすると、口出し線８９が出力端子側になる。
したがって、巻線回路９６は、わたり線９９からスロッ
ト３の上コイル、スロット１４の底コイル、スロット２
の上コイル、スロット１３の底コイル、スロット１の上
コイル、わたり線１０１、スロット４２の底コイル、ス
ロット３０の上コイル、わたり線１０２、スロット１７
の底コイル、スロット５の上コイル、スロット１６の底
コイル、スロット４の上コイル、スロット１５の底コイ
ル、わたり線１００の順になる。

【０１０８】巻線回路９７は、わたり線９９からスロッ
ト２８の底コイル、スロット１７の上コイル、スロット
２９の底コイル、スロット１８の上コイル、スロット３
０の底コイル、わたり線１０３、スロット４２の上コイ
ル、スロット５４の底コイル、スロット４５の上コイ
ル、スロット３の底コイル、わたり線１０４、スロット
１５の上コイル、スロット２７の底コイル、スロット１
６の上コイル、わたり線１００の順になる。

【０１０９】巻線回路９８は、わたり線９９からスロッ
ト２９の上コイル、スロット４０の底コイル、スロット
２８の上コイル、わたり線１０５、スロット４３の上コ
イル、スロット１の底コイル、スロット４４の上コイ
ル、スロット２の底コイル、わたり線１０６、スロット
４４の底コイル、スロット３２の上コイル、スロット４
３の底コイル、スロット３１の上コイル、スロット４１
の底コイル、わたり線１００の順になる。

【０１１０】このように接続すると、わたり線１０１〜
１０６側では上コイルと底コイルを接続するピッチが特
定の箇所を除いて１１（例えば、スロット２の上コイル
とスロット１３の底コイル）であり、口出し線８９，９
０側では上コイルと底コイルを接続するピッチが全て１
２（例えば、スロット１の上コイルとスロット１３の底
コイル）である。特定のピッチで接続する箇所は、スロ
ット３１の上コイルとスロット４１の底コイル、スロッ
ト４４の上コイルとスロット１の底コイル、スロット４
５の上コイルとスロット５４の底コイルで計３箇所（三
相分で９箇所）と少ない。

【０１１１】ここで、図１７に示したコイル配置をベー
スにした結線法は図１８だけではないのは言うまでもな
いが、図１７に示したように、特定の巻線ピッチで接続
する箇所を最少とするためには、口出し線側で基準の巻
線ピッチを１２、口出し線と反対側で基準の巻線ピッチ
を１１とすることが好ましい。

【０１１２】図１４〜図１８において、スロット１〜５
の上コイルとスロット１３〜１７の底コイルでＰ１極を
構成し、スロット１５〜１８の上コイルとスロット２７
〜３０の底コイルでＰ２極を構成し、スロット２８〜３
２の上コイルとスロット４０〜４４の底コイルでＰ３極
を構成し、スロット４２〜４５の上コイルとスロット５
４，１〜３の底コイルでＰ４極を構成するとして説明し
たが、スロット１〜５の底コイルとスロット１３〜１７
の上コイルでＰ１極を構成し、スロット１５〜１８の底
コイルとスロット２７〜３０の上コイルでＰ２極を構成
し、スロット２８〜３２の底コイルとスロット４０〜４
４の上コイルでＰ３極を構成し、スロット４２〜４５の
底コイルとスロット５４，１〜３の上コイルでＰ４極を
構成する場合であってもよいことは言うまでもない。

【０１１３】実施例によれば、各巻線回路は３つ以上の
極に跨がることがないので、わたり線の数を増加させる
ことがなく、電機子巻線の端部構造を簡潔にできる。ま
た各巻線回路間の電圧アンバランスも小さくすることが
できる。その結果、循環電流による電機子巻線の局部的
な温度上昇を抑えることができると共に、発電機のコス
トが高くならないようにすることができる。

【０１１４】

【発明の効果】本発明によれば、各相の３つの巻線回路
間の電圧アンバランスを小さくできると共に、電機子巻
線の端部構造が複雑にならないようにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回転電機の電機子巻線
一相分のコイル配置図。

【図２】本発明の一実施例に関わるタービン発電機の概
略構造図。

【図３】本発明の一実施例に関わる三相、一相あたり４
巻線回路概念図。

【図４】本発明の一実施例に関わる三相、一相あたり３
巻線回路概念図。

【図５】本発明の参考例の三相，４極，３巻線回路の電
機子巻線一相分のコイル配置図。

【図６】本発明の一実施例に関わる固定子スロット断
面。

【図７】本発明の一実施例に関わる電機子巻線の一相，
一極あたりのコイル配置図。

【図８】本発明の一実施例に関わる三相，４極回転電機
の電機子巻線のコイル配置図。

【図９】本発明の一実施例を示す結線図。

【図１０】本発明の一実施例を示す回転電機の電機子巻
線一相分のコイル配置図。

【図１１】本発明の一実施例を示す結線図。

【図１２】本発明の一実施例を示す回転電機の電機子巻
線一相分のコイル配置図。

【図１３】本発明の一実施例を示す結線図。

【図１４】本発明の一実施例に関わる三相，４極回転電
機の電機子巻線のコイル配置図。

【図１５】本発明の一実施例を示す回転電機の電機子巻
線一相分のコイル配置図。

【図１６】本発明の一実施例を示す結線図。

【図１７】本発明の一実施例を示す回転電機の電機子巻
線一相分のコイル配置図。

【図１８】本発明の一実施例を示す結線図。

【符号の説明】

１〜７２…スロット番号、７３…固定子、７４…回転
子、７５…電機子巻線、７６…固定子鉄心、７７…ウェ
ッジ、７８…上コイル、７９…底コイル、８０，８１…
Ｕ相コイル、８２，８３…Ｖ相コイル、８４，８５…Ｗ
相コイル、８６…タービン発電機、８７…ターミナルボ
ックス、８８…ブッシング、８９〜９４…口出し線、９
５…スロット、９６〜９８…巻線回路、９９〜１０８…
わたり線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井出 一正 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 塩原 亮一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 大谷 英成 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 仙波 章臣 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 佐藤 淳二 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Ｆターム(参考） 5H603 AA00 AA09 BB02 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB01 CC04 CC17 CD02 CD05 CD11 CD22 EE21

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子鉄心に９ｎ（１≦ｎ≦７）個のスロ
   ットが設けられ、三相，スター結線の電機子巻線が各相
   毎に３つの巻線回路を並列接続して構成され、該各スロ
   ットに二層巻する、４極の回転電機であって、 各相の前記４極の内の２つの極を、各々前記３つの巻線
   回路中の１つの巻線回路のみで構成した回転電機の電機
   子巻線。
2. 【請求項２】固定子鉄心に５４個のスロットが設けら
   れ、三相，スター結線の電機子巻線が各相毎に３つの巻
   線回路を並列接続して構成され、該各スロットに二層巻
   する、４極の回転電機であって、 各相の前記４極の内の２つの極を、各々前記３つの巻線
   回路中の１つの巻線回路のみで構成した回転電機の電機
   子巻線。
3. 【請求項３】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッチ
   との比が８１.５％ であり、それぞれ各相の前記３つの
   第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ２，
   Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は第１
   巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成され、
   該Ｐ２極は第３巻線回路の３本の上コイルおよび底コイ
   ルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて３番目に位置す
   る第１巻線回路の上コイルおよび底コイルで構成され、
   該Ｐ３極は第２巻線回路の５本の上コイルおよび底コイ
   ルで構成され、該Ｐ４極は第３巻線回路の３本の上コイ
   ルおよび底コイルと、該Ｐ４極の巻線軸寄りから数えて
   ３番目に位置する第２巻線回路の上コイルおよび底コイ
   ルで構成された請求項２記載の回転電機の電機子巻線。
4. 【請求項４】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッチ
   との比が８１.５％ であり、それぞれ各相の前記３つの
   第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ２，
   Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は第１
   巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成され、
   該Ｐ２極は第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイ
   ルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて２番目と４番目
   に位置する第３巻線回路の上コイルおよび底コイルで構
   成され、該Ｐ３極は第３巻線回路の４本の上コイルおよ
   び底コイルと、該Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて３番目
   に位置する第１巻線回路の上コイルおよび底コイルで構
   成され、該Ｐ４極は第２巻線回路の４本の上コイルおよ
   び底コイルで構成された請求項２記載の回転電機の電機
   子巻線。
5. 【請求項５】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッチ
   との比が８１.５％ であり、それぞれ各相の前記３つの
   第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ２，
   Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は第１
   巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成され、
   該Ｐ２極は第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイ
   ルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて２番目と３番目
   に位置する第３巻線回路の上コイルおよび底コイルで構
   成され、該Ｐ３極は第３巻線回路の４本の上コイルおよ
   び底コイルと、該Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて３番目
   に位置する第１巻線回路の上コイルおよび底コイルで構
   成され、該Ｐ４極は第２巻線回路の４本の上コイルおよ
   び底コイルで構成された請求項２記載の回転電機の電機
   子巻線。
6. 【請求項６】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッチ
   との比が８８.９％ であり、それぞれ各相の前記３つの
   第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ２，
   Ｐ３、Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は第１
   巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成され、
   該Ｐ２極は第３巻線回路の３本の上コイルおよび底コイ
   ルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて４番目に位置す
   る第１巻線回路の上コイルおよび底コイルで構成され、
   該Ｐ３極は第２巻線回路の５本の上コイルおよび底コイ
   ルで構成され、該Ｐ４極は第３巻線回路の３本の上コイ
   ルおよび底コイルと、該Ｐ４極の巻線軸寄りから数えて
   ４番目に位置する第２巻線回路の上コイルおよび底コイ
   ルで構成された請求項２記載の回転電機の電機子巻線。
7. 【請求項７】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッチ
   との比が８８.９％であり、それぞれ各相の前記３つの
   第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ２，
   Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は第１
   巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成され、
   該Ｐ２極は第２巻線回路の４本の上コイルおよび底コイ
   ルで構成され、該Ｐ３極は第３巻線回路の４本の上コイ
   ルおよび底コイルと、該Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて
   ３番目に位置する第１巻線回路の上コイルおよび底コイ
   ルで構成され、該Ｐ４極は第３巻線回路の２本の上コイ
   ルおよび底コイルと、該Ｐ４極の巻線軸寄りから数えて
   １番目と４番目に位置する第２巻線回路の上コイルおよ
   び底コイルで構成された請求項２記載の回転電機の電機
   子巻線。
8. 【請求項８】固定子鉄心に９ｎ（ｎ＝１，２，３，…）
   個のスロットが設けられ、三相，スター結線の電機子巻
   線が各相毎に３つの巻線回路を並列接続して構成され、
   該各スロットに二層巻する、４極の回転電機であって、 各相の前記４極の内の２つの極を、各々前記３つの巻線
   回路中の１つの巻線回路のみで構成した電機子巻線を具
   備する回転電機。
9. 【請求項９】固定子鉄心に５４個のスロットが設けら
   れ、三相，スター結線の電機子巻線が各相毎に３つの巻
   線回路を並列接続して構成され、該各スロットに二層巻
   する、４極の回転電機であって、 各相の前記４極の内の２つの極を、各々前記３つの巻線
   回路中の１つの巻線回路のみで構成した電機子巻線を具
   備する回転電機。
10. 【請求項１０】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッ
    チとの比が８１.５％ であり、それぞれ各相の前記３つ
    の第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ
    ２，Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は
    第１巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成さ
    れ、該Ｐ２極は第３巻線回路の３本の上コイルおよび底
    コイルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて３番目に位
    置する第１巻線回路の上コイルおよび底コイルで構成さ
    れ、該Ｐ３極は第２巻線回路の５本の上コイルおよび底
    コイルで構成され、該Ｐ４極は第３巻線回路の３本の上
    コイルおよび底コイルと、該Ｐ４極の巻線軸寄りから数
    えて３番目に位置する第２巻線回路の上コイルおよび底
    コイルで構成された電機子巻線を具備する請求項９記載
    の回転電機。
11. 【請求項１１】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッ
    チとの比が８１.５％ であり、それぞれ各相の前記３つ
    の第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ
    ２，Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は
    第１巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成さ
    れ、該Ｐ２極は第２巻線回路の２本の上コイルおよび底
    コイルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて２番目と４
    番目に位置する第３巻線回路の上コイルおよび底コイル
    で構成され、該Ｐ３極は第３巻線回路の４本の上コイル
    および底コイルと、該Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて３
    番目に位置する第１巻線回路の上コイルおよび底コイル
    で構成され、該Ｐ４極は第２巻線回路の４本の上コイル
    および底コイルで構成された電機子巻線を具備する請求
    項９記載の回転電機。
12. 【請求項１２】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッ
    チとの比が８１.５ ％であり、それぞれ各相の前記３つ
    の第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ
    ２，Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は
    第１巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成さ
    れ、該Ｐ２極は第２巻線回路の２本の上コイルおよび底
    コイルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて２番目と３
    番目に位置する第３巻線回路の上コイルおよび底コイル
    で構成され、該Ｐ３極は第３巻線回路の４本の上コイル
    および底コイルと、該Ｐ３極の巻線軸寄りから数えて３
    番目に位置する第１巻線回路の上コイルおよび底コイル
    で構成され、該Ｐ４極は第２巻線回路の４本の上コイル
    および底コイルで構成された電機子巻線を具備する請求
    項９記載の回転電機。
13. 【請求項１３】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッ
    チとの比が８８.９％ であり、それぞれ各相の前記３つ
    の第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ
    ２，Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は
    第１巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成さ
    れ、該Ｐ２極は第３巻線回路の３本の上コイルおよび底
    コイルと、該Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて４番目に位
    置する第１巻線回路の上コイルおよび底コイルで構成さ
    れ、該Ｐ３極は第２巻線回路の５本の上コイルおよび底
    コイルで構成され、該Ｐ４極は第３巻線回路の３本の上
    コイルおよび底コイルと、該Ｐ４極の巻線軸寄りから数
    えて４番目に位置する第２巻線回路の上コイルおよび底
    コイルで構成された電機子巻線を具備する請求項９記載
    の回転電機。
14. 【請求項１４】前記電機子巻線の磁極ピッチと巻線ピッ
    チとの比が８８.９％ であり、それぞれ各相の前記３つ
    の第１〜第３の巻線回路によって前記４極（Ｐ１，Ｐ
    ２，Ｐ３，Ｐ４とする）を形成する構成が、該Ｐ１極は
    第１巻線回路の５本の上コイルおよび底コイルで構成さ
    れ、該Ｐ２極は第２巻線回路の４本の上コイルおよび底
    コイルで構成され、該Ｐ３極は第３巻線回路の４本の上
    コイルおよび底コイルと、該Ｐ３極の巻線軸寄りから数
    えて３番目に位置する第１巻線回路の上コイルおよび底
    コイルで構成され、該Ｐ４極は第３巻線回路の２本の上
    コイルおよび底コイルと、該Ｐ４極の巻線軸寄りから数
    えて１番目と４番目に位置する第２巻線回路の上コイル
    および底コイルで構成された電機子巻線を具備する請求
    項９記載の回転電機。
15. 【請求項１５】スロット１〜５４は１から順に周方向に
    ２，３，…，５３，５４，１，２，…であり、巻線ピッ
    チと磁極ピッチとの比β＝１１／１３.５＝０.８１５の
    場合、ある１つの相の第１〜３番目の巻線回路９６〜９
    ８によって４つの極(Ｐ１,Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を以下の
    ように構成する回転電機。 Ｐ１極：スロット１〜５の上コイルおよびスロット１２
    〜１６の底コイルは巻線回路９６ Ｐ２極：スロット１６の上コイルとスロット２８の底コ
    イルは巻線回路９６，スロット１５，１７，１８の上コ
    イルとスロット２６，２７，２９の底コイルは巻線回路
    ９８ Ｐ３極：スロット２８〜３２の上コイルおよびスロット
    ３９〜４３の底コイルは巻線回路９７ Ｐ４極：スロット４３の上コイルとスロット１の底コイ
    ルは巻線回路９７，スロット４２，４４，４５の上コイ
    ルとスロット５３，５４，２の底コイルは巻線回路９８
16. 【請求項１６】三相，固定子スロット数５４であり、各
    相の第１〜３番目の巻線回路によって４つの極（Ｐ１，
    Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を以下のように構成する回転電機。 Ｐ１極：５本（全て）の上コイルおよび底コイルは第１
    番目の巻線回路 Ｐ２極：Ｐ２極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
    ルと底コイルは第１番目の巻線回路、Ｐ２極の巻線軸寄
    りから数えて１，２，４番目上コイルと底コイルは第３
    番目の巻線回路 Ｐ３極：５本（全て）の上コイルおよび底コイルは第２
    番目の巻線回路 Ｐ４極：Ｐ４極の巻線軸寄りから数えて３番目の上コイ
    ルと底コイルは第２番目の巻線回路、Ｐ２極の巻線軸寄
    りから数えて１，２，４番目の上コイルと底コイルは第
    ３番目の巻線回路