JP2002539747A - 多極電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、中間周波数および低速の電気機械用の改良された構造に関し、特に、多極電気機械に関する。本発明の多極電気機械の回転子は、ｐ−ｍ構造、電気励起構造、または誘導構造である。極の数は８以上である。等ピッチまたは不等ピッチを有する電機子の波巻線を形成するように固体ワイヤがスロット内に層として配置される。各巻線はスロット内に位置しており、ワイヤの各巻回は鉄心の壁に接触している。本発明の多極電気機械は、従来技術と比べて、銅材料および鉄材料を節約し、出力を増大させ、効率を高め、巻線の製造を容易にする。本発明の多極電気機械は、従来型の中間周波数電気機械に置き換わるだけでなく他の場合に適用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は、中間周波数および低速を有する改良された電気機械に関し、特に多
極電気機械に関する。

【０００２】 発明の背景 一般に、従来技術には２種類の中間周波数電気機械がある。このうちの一方は
、DC励起の下でより高い調波が誘導されるインダクタであり、他方はクロー・ポ
ールである。前者の欠点は、調和電界を利用するためにサイズが大きく、コスト
がかかり、効率が低いことである。後者の欠点は、より多くの極を有するにもか
かわらず、クロー・ポール構造の磁気回路の長さがより長いため、より高い周波
数の下で過度の電力が失われることである。また、従来技術の電気機械は、極が
少ないためにスロットがより少ない構造になっている。さらに、誘導漏れによる
性能低下を回避するためにも、より高い磁位を得るためにスロットの深さを過度
に深くすることはできず、かつより多くの巻線を収納するために、より幅の狭い
開口部とより幅の広い内部とを有する非直線状スロット構造が使用されることが
多い。この構造の欠点は、各スロットのいくつかの巻線をスロットの中心に位置
させなければならず、これらの巻線が鉄心の壁に接触することができないので、
温度上昇が制限され、出力が低下することである。したがって、この巻線の熱放
散は、熱放散において強力な役割を果たす鉄心に到達する前により長い絶縁媒体
の経路を通過する必要がある。

【０００３】 従来技術の上記の欠点を解消するために、本発明は、中間周波数を有する新規
の電気機械、特により多くの極を有する電気機械を提供する。

【０００４】 発明の概要 本発明の目的は、回転子および固定子とを備え、回転子が、永久磁石構造、ま
たは電気励起構造、または誘導構造を有し、回転子の極の数が８以上であり、複
数の波巻線が対応する複数のスロット内に配置されており、各巻線が、固定子の
鉄心の壁に接触しており、波巻線が、等ピッチまたは不等ピッチを有する層の形
のワイヤによって形成されている多極電気機械を企図することである。

【０００５】 本発明の他の目的は、回転子および固定子とを備え、回転子の極の数が８以上
であり、固定子の電機子鉄心にスロットがなく、表面波巻である巻線が、等ピッ
チまたは不等ピッチを有する単一の層として電機子鉄心の表面上に配置されてい
る多極電気機械を提供することである。

【０００６】 本発明の他の目的は、ａ．固定子の電機子内の１つまたは複数の相巻線を励起
巻線として設定し、各励起巻線が励起用の充電回路および放電回路を備えること
、ｂ．巻線が位相角30⁰内で磁極に面したときにトリガ放電回路のトリガが起き
るようにトリガ放電回路を各放電回路に設けることを含む、永久磁気電機機械内
のパルス励起プロセスを提供することである。

【０００７】 従来技術と比べて、本発明による電機機械は、材料を節約し、出力を増大させ
、効率を高め、巻線を形成するプロセスを簡単にするという利点を有する。さら
に、本発明は、中間周波数機械だけでなく他の分野でも使用することもできる。

【０００８】 発明の詳細な説明 本発明について添付の図面を参照して詳しく説明する。

【０００９】 本発明による多極電機機械の一実施形態は、回転子と、スロットが形成された
固定子とを備えている。この実施形態では、固定子の電機子鉄心積層体およびス
ロット内の巻線の配置が図１および図２に示されている。図示されているように
、巻線によって占有されるスロット101および201は、開口部を有する直線状であ
る。固定子の電機子鉄心積層体は、歯部103または203とヨーク部104または204と
を有している。図１および図２の巻線の断面はそれぞれ、102および202で示され
ている。図１に示すように、各スロット内に６層の巻線があり、各層は、固体ワ
イヤから成る二重素線巻線を備えている。図２に示すように、各スロット内には
４層の巻線があり、各層は、固体ワイヤから成る１素線巻線を備えている。図１
および図２からわかるように、絶縁層を除いた巻線の各巻回のワイヤは、温度変
化性能を改善するために電機子鉄心の壁のすぐ隣りに位置している。二重素線巻
線の場合、電力の損失を低減させるためにスロットの開口部にくさびを設けるこ
とができる。この実施形態で使用される回転子は、ｐ−ｍ回転子でも、電気励起
回転子でも、誘導回転子でもよい。

【００１０】 電機子巻線は、それぞれの異なる層として、延長部ができるだけ短くなるよう
に巻かれるという原則の下で形成されている。したがって、巻線は、等ピッチま
たは不等ピッチを有する波巻線として形成されている。本発明で使用される巻線
は、延長部で重ね合せられない波巻線、極ピッチ波巻線、および重なりを有する
波巻線を含む。

【００１１】 第１の種類の波巻線では、各極はｍ個のスロットを備えている。中国特許第94
116888.1号は、ｍが３である巻線を開示している。本発明では、ｍは整数でよい
。図4aは、ｍが２である、直線状スロット内の層上の巻線の展開図である。この
場合、ｍ相用のｍ組の巻線が、延長部で重ね合せられずにｍ個の隣接するスロッ
ト内に同一方向に配置されている。407は回転子の極を表しており、408は固定子
の歯である。各極対は、固定子の４つのスロットに対応する。２つの隣接するス
ロット間の電気角は90⁰である。同じ層内に位置する巻線401および402（ｍ＝２
）は、上方延長部で重ね合せられずに、第１の隣接する２つのスロットにわたっ
て、上側から下側まで同一方向に配置されているが、次いで、互いに重ね合わせ
られることなく、隣接する第３および第４のスロット内に、再び上側から下側ま
で同一方向に配置されている。403、404、405、および406はそれぞれ、ある時点
での互いに隣接する４つのスロット内の巻線の電流方向を表している。そのベク
トルは図4bに示されており、ベクトル413および414は、図4aに示すように、同じ
巻線401内の電流403および404に対応しており、これらのベクトルの和として得
られるベクトルはＪである。ベクトル415および416はそれぞれ、図4aに示すよう
に同じ巻線402内の電流405および406に対応しており、これらのベクトルの和と
して得られるベクトルもＪである。極性を選択することにより、巻線401および4
02を直列または並列に配置し、この層の巻線のベクトルを表す方向Ｊの位相ベク
トルを有する相巻線を得ることができる。層内の相巻線を１スロットだけ４回並
進させることによって、それぞれ位相0⁰、90⁰、180⁰、および270⁰を有する４本
の相巻線を得ることができる。特に、極スパン分だけ並進させることによって、
移相180⁰を有する相巻線が得られる。

【００１２】 第２の種類の波巻は極ピッチ巻線である。各極はｍ個のスロットを備え、この
場合、ｍは位相の数である。図５および図６は、ｍが３である、２種類のこのよ
うな巻線を示している。図５の３相用の各巻線501、502、および503は、極スパ
ンに等しいピッチを有している。スロットの歯の展開平面図が504として示され
ている。同じ層に位置する３本の巻線501、502、および503は、延長部で互いに
重なり合っている。したがって、延長部には、ワイヤを巻くのに十分な空間が残
されている。図５と同様に、図６において、展開平面図604は図５の展開平面図5
04に対応し、巻線601および602はそれぞれ巻線502および503に対応している。巻
線603は、図５の巻線503を極スパン（３スロット）分だけ並進させることによっ
て形成される。したがって、巻線603は巻線503と逆の位相を有している。

【００１３】 第３の種類の波巻線は部分重なり巻線である。このような波巻は、上記の２種
類の巻線の両方の部分的な特徴を有する。一相巻線は、延長部で重ね合わせられ
るように配置されており、相帯を有し、位相角が0⁰よりも大きい。他の相巻線は
、相巻線を別の相帯上に並進させることによって形成することができる。同じ層
の相巻線は、図７に示すように延長部で重ね合せられている。図７には、３相（
ｍは３）がある。各相の相帯は２つのスロットを占有している。この場合、各極
は、ｍ×ｋ＝３×２＝６つのスロットを備えている。相帯の幅は、１つのスロッ
ト（ｋ−１）の幅であり、その電気角は30⁰である。その結果、調和特性が改善
される。一対の極によって占有されるスパンが間にある２つの歯の展開平面図が
それぞれ707および708として示されている。巻線701および702は、図4aに示す相
巻線と同様に巻かれた相巻線を構成している。すなわち、これらの巻線は、延長
部で重ね合せられることなく同一方向に２つの隣接するスロットに交差するよう
に配置されている。しかし、この場合、交差されるスロットの数は図4aよりも多
い。ただし、極スパン分だけ交差されている。次の相または第２相用の巻線703
および704は、巻線701および702を２スロットだけ並進させることによって得る
ことができる。同様に、第３相用の巻線705および706を得ることができる。図６
の場合と同様に、３相用の３組の巻線が延長部で重ね合せられている。あるいは
、図５に示すように巻線を配置することができる。当業者は、ｍおよびｋが他の
整数である場合について理解されたい。

【００１４】 図4aの巻線401および402、図５の巻線501、502、および503、図６の巻線601、
602、および603、図７の巻線701ないし706を含む、それぞれの異なる層に配置さ
れた上記の３種類の波巻線について、図２の202および図１の102として示された
、スロット内の各層に素線または二重素線を用いて配置された波巻に関して説明
する。

【００１５】 上記の巻線の配置は、簡単であり、容易に自動化され、延長部の長さを最小限
に抑え、それによって銅を節約し、誘導漏れを低減させ、中間周波数および高周
波数の性能を改善する最適な設計に至ることができる。また、巻線のすべてのワ
イヤが鉄心の壁に接触し、熱放散を向上させると共に、出力を高める。

【００１６】 図4a、図５、図６、および図７の歯は矩形の形状を有し、図4aに示す展開平面
図は矩形であり、回転子のタイル状極407の展開平面図も矩形であることを理解
されたい。回転子極と固定子スロットとの間のこの構造を直線状構造と呼ぶ。ま
た、回転子が永久磁石構造である場合、図３に示すように、回転子の極とスロッ
トの間に傾斜構造が形成される。この傾斜構造は、図１および図２に示すように
直線状スロットを有する鉄心を使用して形成することもできる。図３において、
回転子の磁極ＮおよびＳの展開平面図は、矩形であり、その軸303を有している
。歯の展開平面図301は平行四辺形である。歯の軸は304として示されている。ス
ロット302は傾斜している。軸303と軸304との間の傾斜角は角度ｇとして示され
ている。鉄心の長さはＬであり、歯のスパンはＴである。この構造を用いた場合
、改良された波形が得られるため電磁損失を低減させることができることに留意
されたい。また、この構造の重要な点は、角度ｇが０ではないことである。すな
わち、この構造は、歯のスロットが矩形になり、回転子の極の展開平面図が平行
四辺形になり、極の軸と歯の軸との間の角度がｇに維持されるように形成するこ
とができる。上記の２つの傾斜構造によってより高い調和特性を得ることができ
る。

【００１７】 本発明によれば、最適な角度ｇは、L×tg(g)が2T以下になるような値にすべき
である。

【００１８】 本発明の他の実施形態は、スロットなしの多極電気機械である。この電気機械
の回転子は、永久磁石であり、図８に示すように固定子の鉄心はスロットを有さ
ない。図８には、スロットなし積層体から成る磁気ヨーク801、および巻線のワ
イヤ断面802が示されている。この図ではワイヤ断面802は円形であるが、平坦な
断面を有するワイヤの方が高い効果を有する場合があることを理解されたい。巻
線のワイヤは、エア・ギャップに隣接して鉄心の表面に取り付けられている。巻
線の配置は、巻線のワイヤの各巻回が鉄心に接触して、延長部をできるだけ短く
するという原則に従っている。この配置は、単一の層で等ピッチまたは不等ピッ
チを有する表面波巻線と呼ばれる。また、３種類の巻線が提供される。第１の巻
線は、延長部で重ね合わせられない表面波巻線であり、第２の巻線は表面極ピッ
チ波巻線であり、第３の巻線は、延長部で部分的に重ね合わせられる表面波巻線
である。

【００１９】 延長部で重ね合わせられない上記の表面波巻線は図９に示されている。この図
は、円周に沿った鉄心の円筒状エア・ギャップの平面図を展開することによって
形成された概略展開図を示している。参照符号904は、エア・ギャップ側の鉄心
円筒状表面の一部分を表わしており、Ｌは鉄心の長さであり、回転子の極Ｎおよ
びＳは905として示されている。極対の極スパンは２τである。巻線901、902、
および903は、ｋ＝３の場合の、延長部で重ね合わせられない表面波巻線の配置
を示している。巻線901、902、および903は、鉄心の表面を垂直に同一方向に横
切っており、表面上の幅Ｂ（相帯の幅）を占有している。一相用の巻線は、巻線
901、902、および903を直列に接続することによって形成される。

【００２０】 ｍが２である、単一の素線で形成された極ピッチ波巻が図10に示されている。
鉄心の展開平面図は1003として示されている。鉄心の長さはＬである。巻線1001
および1002は、２相の場合と同様にそれぞれの素線を用いて形成される。これら
の巻線のうちの一方は、他方を極スパンの２分の１だけ並進（移相90⁰）させる
ことによって得ることができる。巻線1001および1002は、延長部において点1004
および1005上で重ね合わせられている。図10に示すように、巻線1001は、点1004
で、巻線1002よりも上にあり巻線1002と重ね合わせられており、それに対して、
巻線1002は、点1005で巻線1001よりも上にあり巻線1001と重ね合わせられている
。巻線1001と巻線1002の位置は互いに交換することができる。回転子の磁極Ｎお
よびＳの極スパンはτである。単一の素線で形成された巻線の欠点は、表面利用
率が低くなることである。表面利用率を高くするには、図９に示す方法と、巻線
が延長部で部分的に重ね合わせられる図10に示す方法を組み合わせた方法を使用
することを推奨する。したがって、相巻線としての、図９に示す一相用の巻線90
1、902、および903は、図10の２相用の巻線1001および1002のそれぞれに置き換
わり、各相が３本の素線（ｋ＝３）を備え相帯の幅がＢである２相（ｍ＝２）を
含む表面巻線を形成する。この表面巻線は、各相ごとの巻線のｋ本の素線が、延
長部では重ね合わせられず、延長部にて異なる相を有する巻線間で重ね合わせら
れることを特徴としている。当業者は、ｍまたはｋが任意の整数である場合につ
いて理解されたい。

【００２１】 この構造の利点は、鉄心の製造が簡単であり、スロットを有さないので材料が
節約され、波形が改善され、歯およびスロットの影響がなくなるために、雑音が
低減され、動作が静粛で円滑になることである。

【００２２】 回転子が図11に示すように永久磁石であるとき、磁気回路に半径方向のエア・
ギャップを組み込むことができる。図11において、回転子はタイル状永久磁石11
01を備えている。回転子鉄心のヨークは1103として示されており、磁束の方向は
矢印1102によって示されている。

【００２３】 あるいは、磁気回路の構造は軸対称構造でもよい。この場合、電気機械の構造
は円板型である。また、従来技術の他の使用可能な磁極構造を選択することがで
きる。

【００２４】 本発明によれば、中間周波数の多極ｐ−ｍ電気機械の励起を改善する方法、す
なわち、パルス励起方法が提供される。この方法を使用して上記のｐ−ｍ電気機
械の電力を増大させることができる。この方法は、 ａ．一相用またはすべてのｍ相用の電機子の巻線が、好ましくは励起巻線とし
て使用される、１本の励起巻線またはそれよりも多くの励起巻線を電機子上に設
けるステップと、 ｂ．電流の各周期にて回転子のｐ−ｍ極に到達したときに各励起巻線にパルス
電流を印加して、誘導パルス磁界を生成し、回転子の電界を増大させ、すなわち
、パルス電流によって永久磁石が瞬間的に磁化され、磁気リラクタンスおよび抵
抗の効果のためにエア・ギャップ中の磁束が増大し、それによって誘導電位が高
くするステップとを含む。

【００２５】 本発明を発電機に関連して詳しく説明する。

【００２６】 図12に示すように、同期発電機内の励起磁位の位相Ｆによって、電機子の電位
Ｅｏが90⁰移相することが公知である。図13に示すように、一相巻線は、電位Ea
の波形を有する。図13において、電位は、時間T₂で正のピークに達し、時間T₄で
負のピークに達する。このことは、巻線が、T1、すなわちゼロ通過時間にちょう
ど回転子のＮ極に面し、T3、すなわち別のゼロ通過時間にちょうど回転子のＳ極
に面することを意味する。ｐ−ｍ同期発電機の場合、正の電流が基準方向とみな
される図13に示す電位Eaの波形を有する図14に示す一相巻線Waに、図14に示すよ
うに、時間T1、すなわち正のピークの前の90⁰で励起回路1401を通して正に進ん
だ励起パルス電流Ipを印加すると、永久磁石の極の方向の磁束が増大し、それに
よって励起が向上する。同様に、図13の時間T3、すなわち正のピークの後の90⁰
にて図14に示す巻線Waに負のパルス電流-Ipを印加して励起を向上させることが
できる。

【００２７】 図15は、本発明による多極ｐ−ｍ同期機械をパルス励起するプロセスを実施す
る回路を示している。この図において、1501は、一相巻線であり、中立点Ｇと、
電位がEaである端子Ｈと、回路に接続されたタップＭとを含んでいる。一般に、
ＭはＨと一致しており、すなわちタップＭは存在しない。この励起回路は、制御
端子1503を有するサイリスタなどの放電回路1502と、充電および放電用のキャパ
シタ1504と、一般的には発電機自体の相電圧用の整流回路など、充電用のDC電源
装置1505と、抵抗や絶縁スイッチなど、充電および放電用の緩衝装置1506とを備
えている。充電中の電流の方向は矢印1507で示されている。

【００２８】 図16は、図15に示すパルス励起回路が作動させられたときのｐ−ｍ発電機中の
相電位Eaの一次波を示している。ｔがT3であるとき、位相角θは０である。θ1
およびθ2は、それぞれT3の前および後の時点の位相角であり、これらの位相角
の絶対値の最大値は30⁰である。図17は、開始時間がTsのパルス電流の波形を示
している。

【００２９】 図15、図16、および図17を参照する。図15の制御端子1503が、図17のTsなど、
図16および図17のθ1とθ2の間の時間にトリガされ、充電スイッチ1502がオンに
なると、電流1507は図17に示すパルス1701となる。これは、幅Ｄ、すなわち、時
間Tsと電流の波形がピークの10%まで下降する時間との間の位相差が60⁰以上であ
る。

【００３０】 通常の３相機械の場合、３相用のすべての３組の巻線が上記の励起手段を備え
ることができる。その結果、各周期にそれぞれの励起パルスを印加することによ
って相電位を30%高めることができる。

【００３１】 関連する装置の極性が反転され、開始時間TsをT1の周りに変更すべきである場
合、図15の励起電流の方向を反転させることができる。

【００３２】 様々な方法を使用して、放電の基準位相位置θおよび基準時間T3を試験し開始
時間Tsを決定することができる。

【００３３】 従来技術の１つの方法として位相位置試験があり、この場合、相電圧のピーク
時間またはゼロ通過時間が試験され、遅延回路によってθ1とθ2の間の適切なTs
が得られる。

【００３４】 他の方法には、位置センサを使用する方法がある。この方法では、ホール素子
などの位置センサが固定子の電機子の巻線の適切な位置に埋め込まれ、回転子の
磁極の到達時間が試験される。この方法も従来技術で公知である。

【００３５】 当業者には、図15に示す回路をモータに使用することもできることが理解され
よう。図15の基準方向Iaは、モータが同期状態のときには反転される。この場合
、図15の電流1507の方向および図17のタイミングが維持されるかぎり、極の到達
時間にパルスを印加するという条件は依然として満たされる。

【００３６】 本発明による３相のｐ−ｍ同期発電機に対する励起を向上させる方法の実施形
態について以下に説明する。

【００３７】 説明の都合上、この実施形態において、ｐ−ｍ同期発電機の極は図11に示す極
と同じであり、固定子の鉄心は図１または図２に示す鉄心と同じであり、巻線は
、等ピッチまたは不等ピッチを有する上記の波巻線のうちのどの種類の巻線でも
よい。３相用の３本の巻線は従来技術と同様にａ→ｂ→ｃの順になっている。図
18は、ａ相の相電位がｂ相の相電位を120⁰移相させるａ、ｂ相に対する電圧の波
形を示している。この場合、θは位相角であり、ｔは時間の座標軸である。ａ相
とｂ相は1801にて同じ電位を有する。点1801の位相角は、位相位置θ1と点T3の
位相位置との間の位相差であり、ちょうど30⁰に等しい。θ1は、ａ相用の巻線の
放電のための基準位相位置または基準時間として使用される。

【００３８】 ａ相の充電および放電用の回路が図19に示されている。発電機の相シーケンス
はａ→ｂ→ｃである。この図において、Ｇは中立点であり、1901はａ相用の電圧
の出力端子であり、1902は充電放電キャパシタであり、1903は充電電源、一般に
はａ相またはｃ相用の交流電源であり、1904は充電用回路のダイオードであり、
1905は、放電中の緩衝抵抗としても働く充電用の電流制限抵抗であり、1906はゲ
ート1907を有するサイリスタであり、1908はｂ相から取り出された制御電力であ
り、1909はダイオードであり、抵抗1910と抵抗1911は、トリガ・パルスのレベル
を調整する分路回路を形成し、抵抗1913とツェナー・ダイオード1914は、ゲート
1907の電圧が適切な立上り速度を有させるチョッパ回路を形成している。ダイオ
ード1904は、ゲート1907を保護する働きもする。抵抗1910または1911を調整する
ことにより、図18の位相位置θ1からT3までの遅延時間、すなわち図17のTsを微
調整することができる。

【００３９】 他の２つの相、すなわちｂ相およびｃ相の充電および放電用の回路は、上記の
回路と同じである。たとえば、ｂ相に対応する位相位置は、図18および図19のそ
れぞれの位相位置を逆方向に一位相オーダーだけ移相させることによって得るこ
とができる。すなわち、図18および図19のａ相、ｂ相、およびｃ相がそれぞれ、
ｂ相、ｃ相、ａ相に変更される。

【００４０】 この励起の利点は、構成が簡単であり、電気ブラシが不要であり、機械構造の
変更が不要であり、励起電力が低くなり、出力が高くなることである。

【００４１】 本発明は、スロット付き多極機械用の電気励起用回転子構造を提供する。図20
は、この回転子の巻線および鉄心の展開図である。

【００４２】 従来技術のクローポール型の中間周波数発電機では、各クロー・ポール対に磁
束を分岐させるために回転子の鉄心に心合わせされた磁気回路が形成される。し
かし、図20に示す本発明の回転子の鉄心では、磁極ＮおよびＳを有する鉄心は鉄
心積層体2001から成っている。極スパンはτである。この図に示すように、磁力
線は隣接する２つの極を通過するに過ぎない。各極は、巻線のワイヤが、本発明
の極ピッチ波巻の配置に従って各層上の１本または２本の素線として巻かれたス
ロットに対応している。図20は、各スロット内に２つの巻線層があり各層に２本
の素線（2002および2003はワイヤの断面である）がある場合を示している。電流
の出口および入口の方向はそれぞれ、丸で囲んだ点および丸で囲んだ＋として示
されている。固定子積層体の展開図が2004として示されている。2005はスロット
内の３層の巻線の断面である。層の数は、励起用の適切なアンペア回数が得られ
るようにスロットの深さを調整することによって変更することができる。この構
造は、巻線が簡素であり、温度変化性能が高く、効率が高いという利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 巻線が層内に二重素線を有する、本発明によるスロット付き固定子および巻線
の電機子鉄心積層体の部分断面図である。

【図２】 巻線が層内に単一素線を有する、本発明によるスロット付き固定子および巻線
の電機子鉄心積層体の部分断面図である。

【図３】 本発明によるスロット付き多極ｐ−ｍ機械の回転子の極と固定子のスロットと
の間の傾斜構造の展開図である。

【図４】 図４ａは２つの位相（ｍ）がある、本発明による延長部で重ね合せられていな
い巻線の展開図であり、図４ｂは、図４ａに示す巻線内の電流のベクトル・グラ
フである。

【図５】 位相の数ｍが３である、本発明の極ピッチ波巻線の展開図である。

【図６】 位相の数ｍが３である、本発明の極ピッチ波巻線の他の展開図である。

【図７】 ｍが３でありｋが２である、本発明による部分的に重ね合せられた波巻線の展
開図である。

【図８】 本発明のスロットなし固定子および巻線の電機子鉄心積層体の一部の概略断面
図である。

【図９】 本発明による延長部で重ね合せられていない表面波巻線の展開図である。

【図10】 ｍが２である、本発明による単一素線によって形成された極ピッチ巻線の展開
図である。

【図11】 本発明による半径方向に磁化されたｐ−ｍ回転子の図である。

【図12】 本発明による同期電機機械の電機子の励起電流および電位のベクトル・グラフ
である。

【図13】 本発明による同期電機機械の電機子の電位の一次波形のグラフである。

【図14】 本発明による同期発電機の電機子の電流の基準方向を示す回路図である。

【図15】 本発明による同期ｐ−ｍ電機機械内のパルス励起の回路図である。

【図16】 本発明による励起パルスの放電時間と相電圧との関係を示すグラフである。

【図17】 本発明による励起用のパルス電流のパルス・パラメータを示すグラフである。

【図18】 本発明による３相での励起のためのパルス放電の基準時間を示すグラフである
。

【図19】 本発明によるパルス励起用の回路の実施形態を示す図である。

【図20】 本発明による多極機械の電気励起回転子の構造図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月２８日（２００１．９．２８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 バイ，シャビン 中華人民共和国 518055 シェンツェン， ナンシャン ディストリクト，ロンジンツ ゥグァン インダストリアル ゾーン，グ ゥアオファクシャオク，セブンス ビルデ ィング，ファースト フロアー (72)発明者 キウ，シュエミン 中華人民共和国 518055 シェンツェン， ナンシャン ディストリクト，ロンジンツ ゥグァン インダストリアル ゾーン，グ ゥアオファクシャオク，セブンス ビルデ ィング，ファースト フロアー (72)発明者 バイ，ジンフィ 中華人民共和国 518055 シェンツェン， ナンシャン ディストリクト，ロンジンツ ゥグァン インダストリアル ゾーン，グ ゥアオファクシャオク，セブンス ビルデ ィング，ファースト フロアー Ｆターム(参考） 5H002 AA09 AE06 AE07 5H590 AA02 AA04 AA30 CC01 CC02 CC08 CC18 CD01 CD10 DD02 DD06 FC15 FC22 HA11 5H603 AA09 BB01 BB02 BB07 BB08 BB09 BB10 BB12 CA05 CB02 CC02 CC04 CC17 CC19 CD06

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子と固定子とを備える多極電気機械であって、回転子が
   、ｐ−ｍ構造、または電気励起構造、または誘導構造を有し、極の数が８以上で
   あり、電機子巻線が、固体ワイヤによって形成され、等ピッチまたは不等ピッチ
   を有する波巻線を形成するようにスロット内の層として配置されており、スロッ
   ト内の前記巻線の各巻回が、固定子の鉄心の壁に接触している多極電気機械。
2. 【請求項２】 前記電機子巻線が、延長部で重ね合わせられていない波巻線
   である、請求項１に記載の多極電気機械。
3. 【請求項３】 前記電機子巻線が、延長部で部分的に重ね合わせられた波巻
   線である、請求項１に記載の多極電気機械。
4. 【請求項４】 前記電機子巻線が極ピッチ波巻線である、請求項１に記載の
   多極電気機械。
5. 【請求項５】 前記電機子巻線がスロット内に位置し、単一の素線のワイヤ
   が各層内に位置しており、ワイヤの２つの側が共に鉄心の壁に接触している、請
   求項１、２、３、または４に記載の多極電気機械。
6. 【請求項６】 前記電機子巻線がスロット内に位置しており、二重素線のワ
   イヤが各層内に位置しており、ワイヤの左側および右側が鉄心の壁に接触してい
   る、請求項１、２、３、または４に記載の多極電気機械。
7. 【請求項７】 各極がｍ個のスロットを有し、一相巻線が、各層上のｍ本の
   巻線によって得られ、前記ｍ本の巻線が、ｍ個の隣接するスロットを同一方向に
   横切り、かつ延長部で重ね合わせられないように配置され、前記ｍ本の巻線をそ
   れぞれの異なる層上で並進させることによってそれぞれの異なる一相巻線を得る
   ことができる、請求項２に記載の多極電気機械。
8. 【請求項８】 鉄心の各極に属する前記スロットの数がｍ×ｋであり、ｍが
   相の数であり、ｋが１つの相帯によって占有されるスロットの数であり、各相巻
   線がｋ本の巻線を備え、前記ｋ本の巻線が、一方の延長部からｋ個のスロットを
   同一方向に横切り、他方の延長部で重ね合わせられることなく１極スパンだけ横
   切り、該巻線が重ね合わせられない別のｋ個のスロットから最初の延長部に戻る
   ように配置されており、ｋ本の巻線を備える前記相巻線をｎ×ｋスロット分だけ
   並進させることによって、各層上のすべてのｍ本の巻線を得ることができ、ｎが
   整数である、請求項３に記載の多極電気機械。
9. 【請求項９】 各極がｍ個のスロットを備え、ｍ本の相巻線が、各層上にｍ
   本の巻線によって形成され、かつ延長部で互いに重ね合わせられており、各相巻
   線が極ピッチ波巻線によって形成されている、請求項４に記載の多極電気機械。
10. 【請求項１０】 前記回転子が電気励起構造であり、鉄心のスロットが直線 状であり、各極が１つのスロットを占有し、前記巻線が、単一の素線または二重 素線の固体ワイヤによって巻かれた極ピッチ波巻線であり、かつ延長部で重ね合 わせられない、請求項１に記載の多極電気機械。
11. 【請求項１１】 回転子のｐ−ｍ極と固定子の歯スロットとの間に傾斜ｇが あり、鉄心の長さＬがL × tg(g)≦2Tを満たし、Ｔが歯ピッチであり、ｇが傾斜 角である、請求項１に記載の多極電気機械。
12. 【請求項１２】 回転子と固定子とを備える多極電気機械であって、回転子 の極の数が８以上であり、固定子の鉄心がスロットを含まず、電機子鉄心が、等 ピッチまたは不等ピッチを有する表面波巻線であり、かつ単一の層内の巻線の表 面上に配置されている多極電気機械。
13. 【請求項１３】 前記電機子巻線が、延長部で巻かれていない表面波巻線で あり、単一の相巻線内にｋ本の素線のワイヤを備え、前記ｋ本の素線のワイヤが 、互いに重ね合わせられずに鉄心の表面を下方延長部から上方延長部に横切り、 上方延長部で重ね合わせられずに極スパン分通過した後に鉄心の表面を垂直に横 切って下部延長部に戻るように同じ垂直方向に並列に配置されており、前記ｋ本 の素線のワイヤが、単一の層として平面上に並列に配置され、かつ一相巻線の相 帯の幅を占有している、請求項12に記載の多極電気機械。
14. 【請求項１４】 前記電機子巻線が、部分的に重ね合わせられる表面波巻線 であり、かつｍ本の相巻線を有し、各相巻線が、延長部で重ね合わせられないｋ 本の素線のワイヤを備える表面波巻線であり、前記ｍ本の相巻線が、ｋ本の素線 のワイヤを有する前記表面波巻線を並進させることによって得られ、かつ延長部 で互いに重ね合わせられている、請求項12に記載の多極電気機械。
15. 【請求項１５】 ８つ以上の極を有するｐ−ｍ発電機のパルス励起方法であ って、 ａ．１本以上の相巻線を、各々が充放電用励起回路を備える励起巻線として電
    機子上に設定するステップと ｂ．前記巻線がちょうど極に面する前および後の30⁰以内にトリガが行われる
    ように、前記充電用回路内に充電用トリガ回路を設定するステップとを含むパル
    ス励起方法。
16. 【請求項１６】 前記充放電用励起回路が、充放電プロセスを電気周期で実 行するための充放電用キャパシタを備え、放電の方向が極を機能拡張する方向で あり、前記充電用回路が、整流回路および電流制限抵抗を備え、前記充電用回路 が、スイッチおよびトリガ回路を備える、請求項15に記載の、ｐ−ｍ発電機のパ ルス励起方法。
17. 【請求項１７】 前記スイッチの前記トリガ回路が、極到達時間の情報を得 て放電用のトリガ時間を生成するために、極位置を試験する位置センサ、または 相電圧の位相位置を試験するテスタを備える、請求項15に記載の、ｐ−ｍ発電機 のパルス励起方法。