JP2013027266A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転電機に係り、特に、重ね巻の電機子巻線を備えているものに好適な回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine suitable for one having a lap winding armature winding.
従来、回転電機の電機子巻線については、一般的に並列回路数は、極数の公約数から選ぶものとされてきた。これは、極数の約数以外の並列回路数を選択すると、回路間の電圧が不平衡となり、循環電流が流れるためである。この理由から設計の自由度が制限された結果、コンパクトな設計を実現できない場合があった。 Conventionally, for armature windings of rotating electrical machines, the number of parallel circuits has generally been selected from a common divisor of the number of poles. This is because if the number of parallel circuits other than the divisor of the number of poles is selected, the voltage between the circuits becomes unbalanced and a circulating current flows. For this reason, as a result of limiting the degree of freedom of design, a compact design may not be realized.
並列回路間の電圧を平衡した巻線を得る方法として、特許文献によれば、以下のような方法が開示されている。 According to the patent literature, the following method is disclosed as a method for obtaining a winding in which the voltage between parallel circuits is balanced.
特許文献1には、4a+2極の三相交流機に四並列回路の波巻を施す方法が記載されている。また、特許文献2には、k+n/mの分数スロット巻線に対して、コイルをグループ分けした後に電圧ベクトルによって区分し、各グループから必要数のコイルを接続することで、極数/mの公約数の波巻を施す方法が記載されている。また、特許文献3には、各スロット内導体数を奇数とし、線輪の右辺と左辺で導体数を1本ずつ異ならせて並列回路が平衡するよう導体を配分する方法が記載されている。また、特許文献4には、コイルを2つに分割し並列回路に分配する方法が記載されている。更に、特許文献5には、単層重ね巻において所定相の接続部において所定電圧ベクトルとなるよう接続順序を代える変更用接続線を設けた構成が記載されている。
しかしながら、大型回転電機に用いられることの多い重ね巻については、スロット導体数の変更など特殊なコイル加工を施すことなく、極数の約数以外の並列回路に対して平衡した巻線を得る方法は確立されていなかった。また、大型の回転電機では、主にフォームドコイルが用いられるため、スロット内の導体数をスロットによって変更するには、複数種類のコイルを作製する必要が生じ、製作期間の長期化やコスト増加、メンテナンスの煩雑化に繋がる可能性がある。更に、並列回路間の電圧を平衡させるには、複数回路の電圧が平衡するように構成する必要があり、本技術の単純な適用では、所定の目的を達成する巻線方法を得られなかった。 However, for lap windings often used in large rotating electrical machines, a method of obtaining balanced windings for parallel circuits other than the divisor of the number of poles without special coil processing such as changing the number of slot conductors. Was not established. In addition, since large coils are mainly used for large rotating electrical machines, changing the number of conductors in a slot requires the creation of multiple types of coils, resulting in longer manufacturing periods and increased costs. There is a possibility that the maintenance will be complicated. Furthermore, in order to balance the voltages between the parallel circuits, it is necessary to configure the voltages of a plurality of circuits to be balanced, and with a simple application of the present technology, a winding method that achieves a predetermined purpose cannot be obtained. .
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、電機子巻線の並列回路数を極数の約数以外から選んだ場合に、並列回路間の電圧不平衡を低減し、並列回路間に流れる循環電流を低減することのできる回転電機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its object is to reduce voltage imbalance between parallel circuits when the number of parallel circuits of armature windings is selected from other than a divisor of the number of poles. And it is providing the rotary electric machine which can reduce the circulating current which flows between parallel circuits.
上記目的を達成するための本発明の回転電機における特徴を以下に示す。 Features of the rotating electrical machine of the present invention for achieving the above object will be described below.
図12は、一般的な2層巻コイルを有する回転電機の断面形状を模式的に表したものであり、14極の突極型同期機を示している。 FIG. 12 schematically shows a cross-sectional shape of a rotating electrical machine having a general two-layer winding coil, and shows a 14-pole salient-pole synchronous machine.
該図に示す如く、突極型同期機の回転子には、界磁巻線40を備えた磁極39が、回転子鉄心41に取り付けられており、その外径側に配置された固定子鉄心37には、電機子巻線を構成する下コイル1および上コイル2を納めるためのスロット38が設けられている。但し、図示を簡略にする都合上、スロットの数は実際より少なく図示している。
As shown in the figure, a
以下、上述の目的を達成するための、本発明における電機子巻線の並列回路構成に関する手段を説明する。 Hereinafter, means for parallel circuit configuration of the armature winding in the present invention for achieving the above object will be described.
極数が電機子巻線の相数と並列回路数との積よりも大きく、なおかつ並列回路1つあたりの極数がa+b/c(b/cは既約分数)で表される並列回路を構成する重ね巻の三相電機子巻線を有する回転電機において、各相の巻線がa+1個の相帯に分けられ、1つの相帯におけるコイルピッチを、他のa個の相帯におけるコイルピッチと変えたことを特徴とする。 A parallel circuit in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction). In a rotating electrical machine having three-phase armature windings of overlapping winding, each phase winding is divided into a + 1 phase bands, and a coil pitch in one phase band is set to a coil in another a phase band. It is characterized by changing the pitch.
更に、コイルピッチを変えた相帯には、複数の回路のコイルが含まれていることを特徴とする。 Further, the phase band having a changed coil pitch includes coils of a plurality of circuits.
また、ハーフコイルをコイルエンドで接続して電機子巻線を構成する回転電機であって、並列回路数を4以上の偶数とし、各相の巻線がa+1個の相帯に分けられ、a個の相帯はコイルピッチNとし、2組の並列回路を構成するコイルが含まれる相帯において、1つの回路を構成するコイルのピッチをN+1、もう一つの回路を構成するコイルのピッチをN−1としたことを特徴とする。 Further, the rotating electric machine is configured to connect the half coil at the coil end to constitute the armature winding, the number of parallel circuits is an even number of 4 or more, and the winding of each phase is divided into a + 1 phase bands, a Each phase band has a coil pitch N, and in a phase band including coils that constitute two sets of parallel circuits, the pitch of the coils constituting one circuit is N + 1, and the pitch of the coils constituting the other circuit is N. It is characterized by -1.
また、ハーフコイルをコイルエンドで接続して電機子巻線を構成する回転電機であって、並列回路数を4以上の偶数とし、各相の巻線がa+1個の相帯に分けられ、a個の相帯はコイルピッチNとし毎極毎相のスロット数をNsppとすると、2組の並列回路を構成するコイルが含まれる相帯において、1つの回路を構成するコイルのピッチをN+Nspp/2、もう一つの回路を構成するコイルのピッチをN−Nspp/2としたことを特徴とする。 Further, the rotating electric machine is configured to connect the half coil at the coil end to constitute the armature winding, the number of parallel circuits is an even number of 4 or more, and the winding of each phase is divided into a + 1 phase bands, a When each phase band has a coil pitch N and the number of slots in each pole / phase is Nspp, in the phase band including the coils constituting two sets of parallel circuits, the pitch of the coils constituting one circuit is N + Nspp / 2. The coil pitch of another circuit is N-Nspp / 2.
また、極数が電機子巻線の相数と並列回路数の積よりも大きく、なおかつ並列回路1つあたりの極数がa+b/c(b/cは既約分数)で表される並列回路を構成する重ね巻の三相電機子巻線を有する回転電機において、固定子スロット数を極ピッチと相数と並列回路数との積に極ピッチの整数倍を加えた数とし、周方向に連続した極ピッチの整数倍のスロットの巻線について他の部分とコイルピッチを変えたことを特徴とする。 A parallel circuit in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction). In the rotating electrical machine having the three-phase armature winding of the lap winding constituting the number of stator slots, the product of the pole pitch, the number of phases, and the number of parallel circuits plus the integer multiple of the pole pitch, and in the circumferential direction It is characterized in that the coil pitch is changed with respect to the other portions of the winding of the slot of the integral multiple of the continuous pole pitch.
また、コイルエンドの接続線を系統あるいは負荷との端子側には隣極あるいは隔極接続線反端子側はジャンパ線のみを設けたことを特徴とする。 In addition, the coil end connection line is provided with only a jumper line on the terminal side of the adjacent pole or separation electrode connection line on the terminal side of the system or load.
本発明の回転電機によれば、電機子巻線の並列回路数を極数の約数以外とした場合でも回路間の電圧不平衡を低減し、循環電流の低減が可能である。 According to the rotating electrical machine of the present invention, even when the number of parallel circuits of armature windings is other than a divisor of the number of poles, voltage imbalance between circuits can be reduced and circulating current can be reduced.
以下、本発明の回転電機の実施例について、図面に基づき説明する。なお、以下ではハーフコイル1本をコイル1本として説明する。ここでは、主として大型の回転電機に用いられる二層巻を例とするので、1スロット内に納められるコイル数は上、下の2本である。 Hereinafter, embodiments of the rotating electrical machine of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, one half coil is assumed to be one coil. Here, since a two-layer winding mainly used for a large-sized rotating electrical machine is taken as an example, the number of coils stored in one slot is the upper and lower two.
図1は、本発明の回転電機の実施例1を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing Example 1 of a rotating electrical machine of the present invention.
該図に示す実施例1は、三相、二層巻で4並列回路からなる電機子巻線を毎極毎相スロット数6として施した14極の回転電機の例であり、1相2回路の電機子巻線を示す展開図を示している。本実施例は、並列回路1つあたりの極数をa+b/cと表すと、a=3、b=1、c=2となる例を示している。また、該図に示す実施例1では、実線が第1回路、一点鎖線が第2回路のコイルをそれぞれ示しており、各々4つの相帯から構成されている。 The first embodiment shown in the figure is an example of a 14-pole rotating electrical machine in which armature windings composed of 4 parallel circuits with 3 phases and 2 layers are provided with 6 slots per pole per phase. The expanded view which shows the armature winding of is shown. The present embodiment shows an example in which a = 3, b = 1, and c = 2 when the number of poles per parallel circuit is expressed as a + b / c. Further, in the first embodiment shown in the figure, the solid line indicates the coil of the first circuit, and the alternate long and short dash line indicates the coil of the second circuit, and each of them is composed of four phase bands.
各相帯は、隣極接続線5によって接続され、巻き始めと巻き終わりは、口出し線4として図示しない端子に接続される。各相帯は、12本のコイルから構成されるが、第4相帯23は、第1回路のコイル6本と第2回路のコイル6本から構成されている。
Each phase band is connected by the adjacent
第4相帯の拡大を図2に示す。実施例1の電機子巻線は全節巻としてあり、第1相帯から第3相帯のコイルピッチは18であるが、第4相帯においては、ジャンパ線15によりコイルピッチを他の相帯と変えてあり、第1回路は19、第2回路は17としている。即ち、第1回路の第4相帯におけるコイル接続は、口出し線−2−ジャンパ接続線−21−4−ジャンパ接続線−23−6−ジャンパ接続線−25−隣極接続線−7(上コイル)、第2回路の第4相帯におけるコイル接続は、口出し線−24−7(下コイル)−ジャンパ接続線−22−5−ジャンパ接続線−20(上コイル)−3−隣極接続線−20(下コイル)の順である。
The expansion of the fourth phase zone is shown in FIG. The armature winding of Example 1 is a full-pitch winding, and the coil pitch from the first phase band to the third phase band is 18, but in the fourth phase band, the coil pitch is set to another phase by the
図6及び図10は、各スロットに納められたコイル片に発生する起電力v=cosθ+jsinθを各回路について足し合わせ、横軸を実軸、縦軸を虚軸としてプロットしたものである。 6 and 10 are graphs in which the electromotive force v = cos θ + jsin θ generated in the coil pieces housed in each slot is added for each circuit, and the horizontal axis is plotted as a real axis and the vertical axis is plotted as an imaginary axis.
更に、図7及び図11は、図6及び図10の電圧ベクトルのうちU相第1及び第2回路の第4相帯部分の電圧ベクトルを示す図であり、カッコ( )内の数字は、スロット番号を示している。ベクトルの表示順は、コイル接続順と関係無く番号の小さいものから順番に並べて表示した。 7 and 11 are diagrams showing voltage vectors of the fourth phase band portion of the U-phase first and second circuits among the voltage vectors of FIGS. 6 and 10, and the numbers in parentheses () are The slot number is shown. The vector display order was displayed in order from the smallest number regardless of the coil connection order.
従来の回転電機における電圧ベクトルを示す図11に対して、第4相帯におけるコイルピッチを変えたことにより、図7に示すように、第1回路と第2回路の電圧ベクトルは一致し、並列回路間の電圧が平衡した巻線を施すことが可能である。 Compared to FIG. 11 showing the voltage vector in the conventional rotating electrical machine, the voltage vectors of the first circuit and the second circuit are matched as shown in FIG. 7 by changing the coil pitch in the fourth phase band. It is possible to provide windings in which the voltage between the circuits is balanced.
ここでは1相の2回路について説明したが、本実施例の回転電機では4並列回路であるから、180°対称な位置において第3の回路と第4の回路について、また他の2相についても同様の構成とすることにより、本発明の期する効果を得ることができる。 Here, two circuits of one phase have been described. However, since the rotating electric machine of the present embodiment has four parallel circuits, the third circuit and the fourth circuit at 180 ° symmetrical positions and the other two phases also. By adopting the same configuration, the effect expected by the present invention can be obtained.
実施例1は、14極、4並列回路の巻線例を示したが、他の極数、並列回路数についても同様の考え方により平衡した巻線を得ることが可能である。ここで、回路番号及び相帯番号は説明の便宜上付けたものであり、順番は任意である。 In the first embodiment, a winding example of 14 poles and 4 parallel circuits is shown. However, it is possible to obtain balanced windings based on the same concept with respect to the number of other poles and the number of parallel circuits. Here, the circuit number and the phase band number are given for convenience of explanation, and the order is arbitrary.
何らかの事情により接続側にジャンパ線を設けづらい場合には、実施例1で示したコイルのうち、何本かを電気的に等価な別の相帯におけるスロットに置き換えても同様な効果を得ることが可能である。この場合には、隣極あるいは隔極接続線などを追加して各コイルを接続すれば良い。 If it is difficult to provide jumper wires on the connection side for some reason, the same effect can be obtained even if some of the coils shown in the first embodiment are replaced with slots in another electrically equivalent phase band. Is possible. In this case, each coil may be connected by adding an adjacent pole or a separator connection line.
図3は、本発明の回転電機の実施例2を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing Example 2 of the rotating electrical machine of the present invention.
該図に示す実施例2は、三相、二層巻で4並列回路からなる電機子巻線を毎極毎相スロット数6として施した14極の回転電機の例であり、1相2回路の電機子巻線を示す展開図を示している。本実施例は、並列回路1つあたりの極数をa+b/cと表すと、a=3、b=1、c=2となる例を示している。該図に示す実施例2では、実線が第1回路、一点鎖線が第2回路のコイルをそれぞれ示しており、各々4つの相帯から構成されている。 The second embodiment shown in the figure is an example of a 14-pole rotating electrical machine in which armature windings consisting of 4 parallel circuits with 3 phases and 2 layers are provided with 6 slots per phase per phase. The expanded view which shows the armature winding of is shown. The present embodiment shows an example in which a = 3, b = 1, and c = 2 when the number of poles per parallel circuit is expressed as a + b / c. In the second embodiment shown in the figure, the solid line indicates the coil of the first circuit and the alternate long and short dash line indicates the coil of the second circuit, respectively, and each is composed of four phase bands.
各相帯は、隣極接続線5によって接続され、巻き始めと巻き終わりは口出し線4として図示しない端子に接続される。各相帯は、12本のコイルから構成されるが、第4相帯23は、第1回路のコイル6本と第2回路のコイル6本から構成されている。
Each phase band is connected by the adjacent
第4相帯の拡大を図4に示す。実施例2の電機子巻線は全節巻としてあり、第1相帯から第3相帯のコイルピッチは18であるが、第4相帯においては、ジャンパ線15によりコイルピッチを他の相帯と変えてあり、第1回路は15、第2回路は21としている。即ち、第1回路の第4相帯におけるコイル接続は、口出し線−5−ジャンパ接続線−20−ジャンパ接続線−6−ジャンパ接続線−21−ジャンパ接続線−6−ジャンパ接続線−22−隣極接続線−7(上コイル)、第2回路の第4相帯におけるコイル接続は、口出し線−25−ジャンパ接続線−4−ジャンパ接続線−24−ジャンパ接続線−3−ジャンパ接続線−23−ジャンパ接続線−2−隣極接続線−20(下コイル)の順である。
The expansion of the fourth phase zone is shown in FIG. The armature winding of Example 2 is a full-pitch winding, and the coil pitch from the first phase band to the third phase band is 18, but in the fourth phase band, the coil pitch is set to other phases by the
図8は、図6及び図10と同様に、各スロットに納められたコイル片に発生する起電力v=cosθ+jsinθを各回路について足し合わせ、横軸を実軸、縦軸を虚軸としてプロットしたものである。 FIG. 8 is similar to FIGS. 6 and 10, and the electromotive force v = cos θ + jsin θ generated in the coil piece housed in each slot is added for each circuit, and the horizontal axis is plotted as a real axis and the vertical axis is plotted as an imaginary axis. Is.
更に、図9は、図8の電圧ベクトルのうちU相第1及び第2回路の第4相帯部分の電圧ベクトルを示す図であり、カッコ( )内の数字は、スロット番号を示している。 Further, FIG. 9 is a diagram showing the voltage vector of the fourth phase band portion of the U-phase first and second circuits in the voltage vector of FIG. 8, and the numbers in parentheses () indicate the slot numbers. .
従来の回転電機における電圧ベクトルを示す図11に対して、第4相帯におけるコイルピッチを変えたことにより、図9に示すように、第1回路と第2回路の電圧ベクトルは一致し、並列回路間の電圧が平衡した巻線を施すことが可能である。 Compared to FIG. 11 showing the voltage vector in the conventional rotating electrical machine, the voltage vectors of the first circuit and the second circuit are coincident with each other as shown in FIG. 9 by changing the coil pitch in the fourth phase band. It is possible to provide windings in which the voltage between the circuits is balanced.
ここでは1相の2回路について説明したが、実施例2の回転電機では、4並列回路であるから、180°対称な位置において第3の回路と第4の回路について、また他の2相についても同様の構成とすることにより、本発明の期する効果を得ることができる。 Here, two circuits of one phase have been described. However, in the rotating electric machine of the second embodiment, since there are four parallel circuits, the third circuit and the fourth circuit at the 180 ° symmetrical position, and the other two phases. With the same configuration, the effect expected by the present invention can be obtained.
また、実施例2は、14極、4並列回路の巻線例を示したが、他の極数、並列回路数についても同様の考え方により平衡した巻線を得ることが可能である。 Moreover, although Example 2 showed the winding example of 14 poles and 4 parallel circuits, it is possible to obtain the winding balanced by the same view also about the number of other poles and the number of parallel circuits.
第1、第2の回路番号及び相帯番号は、説明の便宜上付けたものであり、順番は任意である。 The first and second circuit numbers and phase band numbers are given for convenience of explanation, and the order is arbitrary.
図13は、本発明の回転電機の実施例3を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing a third embodiment of the rotating electrical machine of the present invention.
該図に示す実施例3は、三相、二層巻で3並列回路からなる電機子巻線を毎極毎相スロット数6として施した14極の回転電機の例であり、1相2回路の電機子巻線を示す展開図を示している。本実施例は並列回路1つあたりの極数をa+b/cと表すと、a=4、b=2、c=3となる例を示している。該図に示す実施例3では、実線が第1回路、一点鎖線が第2回路のコイルをそれぞれ示しており、各々5つの相帯から構成されている。 The third embodiment shown in the figure is an example of a 14-pole rotating electrical machine in which armature windings consisting of 3 parallel circuits with 3 phases and 2 layers are provided with 6 slots per phase per pole. The expanded view which shows the armature winding of is shown. This embodiment shows an example in which a = 4, b = 2, and c = 3 when the number of poles per parallel circuit is expressed as a + b / c. In the third embodiment shown in the figure, the solid line indicates the coil of the first circuit and the alternate long and short dash line indicates the coil of the second circuit, and each of them is composed of five phase bands.
各相帯は、隣極接続線5によって接続され、巻き始めと巻き終わりは口出し線4として図示しない端子に接続される。各相帯は、12本のコイルから構成される。
Each phase band is connected by the adjacent
図16に示す従来の回転電機における1相2回路の電機子巻線を示す展開図に対し、第1回路及び第2回路の第5相帯24において、第1回路と第2回路に属する2組のコイルについて、ジャンパ線15を用いて入れ替えてある。
In contrast to the developed view showing the one-phase two-circuit armature winding in the conventional rotating electric machine shown in FIG. 16, in the
これにより、図17に見られるように、図20の従来の回転電機における電圧ベクトルに比べて電圧の不平衡を低減することが可能である。 Thereby, as seen in FIG. 17, it is possible to reduce the voltage imbalance as compared with the voltage vector in the conventional rotating electric machine of FIG.
図17、図20は、U相の第1〜第3回路の電圧ベクトルのうち、2/3極分を示したものである。カッコ( )内の数字は、スロット番号を示している。 FIGS. 17 and 20 show 2/3 poles of the voltage vectors of the first to third circuits of the U phase. Numbers in parentheses () indicate slot numbers.
また、本発明の変形例として、図14に変形例1、図15に変形例2の1相2回路の展開図を、図18、図19に電圧ベクトルを示す。
Further, as a modification of the present invention, FIG. 14 shows a development of the first phase in
実施例3における各回路のb/c極、即ち、ここでは2/3極分に相当するコイルの配置を表1にまとめる。各回路で該当するコイルは8本であり、その配置を示すものである。実施例3の毎極毎相スロット数は6であるから、電気的に等価なスロット位置が6つ存在し、これらを極の中心に近い方からA、B、C、D、E、Fとする。 Table 1 summarizes the arrangement of coils corresponding to b / c poles of each circuit in the third embodiment, that is, 2/3 poles here. There are eight corresponding coils in each circuit, and the arrangement is shown. Since the number of slots per phase in the third embodiment is 6, there are six electrically equivalent slot positions, and these are A, B, C, D, E, F from the side closer to the pole center. To do.
表1から分かるように、変形例1は対称なスロット位置を第1回路と第3回路で入れ替えたものである。 As can be seen from Table 1, in the first modification, the symmetrical slot positions are switched between the first circuit and the third circuit.
実施例3を適用した場合の電圧ベクトルの振幅と位相を表2にまとめる。電圧振幅は3回路の平均値を1[p.u.]とした値、電圧位相角は3回路の平均値を0[deg]とした角度で表示したものである。実施例3及びその変形例1では、電圧振幅が約0.15[%]、角度は0.0225[deg]、変形例2では、電圧振幅が約0.37[%]角度の差は0と、本発明を適用することにより、極数が3の倍数でない3並列回路の回転電機においても回路間の不平衡を低減することができる。
Table 2 summarizes the amplitude and phase of the voltage vector when Example 3 is applied. The voltage amplitude is represented by the value obtained by setting the average value of the three circuits to 1 [p.u.], and the voltage phase angle is represented by the angle obtained by setting the average value of the three circuits to 0 [deg]. In Example 3 and its
ここでは1相について説明したが、他の2相についても同様の構成とすることにより、本発明の期する効果を得ることができる。 Although one phase has been described here, the same effect can be obtained for the other two phases by adopting the same configuration.
図21は、本発明の回転電機の実施例4を示す図である。 FIG. 21 is a diagram showing a fourth embodiment of the rotating electrical machine of the present invention.
該図に示す実施例4は、三相、二層巻で5並列回路からなる電機子巻線を毎極毎相スロット数5として施した14極の回転電機の例であり、1相2回路の電機子巻線を示す展開図を示している。本実施例は、並列回路1つあたりの極数をa+b/cと表すと、a=2、b=4、c=5となる例を示している。該図に示す実施例4では、第1回路から第5回路を実線、一点鎖線、点線(小)、点線(大)、破線で示し、各々3つの相帯から構成されている。 The fourth embodiment shown in the figure is an example of a 14-pole rotating electrical machine in which armature windings consisting of 5 parallel circuits of 3 phases and 2 layers are provided with 5 slots per pole per phase. The expanded view which shows the armature winding of is shown. The present embodiment shows an example in which a = 2, b = 4, and c = 5 when the number of poles per parallel circuit is expressed as a + b / c. In the fourth embodiment shown in the figure, the first circuit to the fifth circuit are indicated by a solid line, an alternate long and short dash line, a dotted line (small), a dotted line (large), and a broken line, and each is composed of three phase bands.
各相帯は、隣極接続線5によって接続され、巻き始めと巻き終わりは口出し線4として図示しない端子に接続される。各相帯は、10本のコイルから構成される。本発明の構成を実施するため、第1相帯のコイル2本と第5相帯のコイル2本、第2相帯のコイル2本と第4相帯のコイル2本をそれぞれ隔極接続線42を用いて入れ替えてある。
Each phase band is connected by the adjacent
これにより、図22に見られるように、電圧の不平衡を低減することが可能である。図22は、U相の第1回路から第5回路の電圧ベクトルのうち、4/5極分を示したものである。カッコ( )内の数字は、スロット番号を示している。
This makes it possible to reduce voltage imbalance as seen in FIG. FIG. 22
実施例4における各回路のb/c極、即ちここでは4/5極分に相当するコイルの配置を表3にまとめる。実施例4の毎極毎相スロット数は5であるから、電気的に等価なスロット位置が5つ存在し、これらを極の中心に近い方からA、B、C、D、Eとする。 Table 3 summarizes the arrangement of coils corresponding to the b / c poles of each circuit in the fourth embodiment, that is, 4/5 poles here. Since the number of slots per phase in the fourth embodiment is 5, there are five electrically equivalent slot positions, and these are designated as A, B, C, D, and E from the side closer to the pole center.
実施例4を適用した場合の電圧ベクトルの振幅と位相を表3にまとめる。電圧振幅は、5回路の平均値を1[p.u.]とした値、電圧位相角は、5回路の平均値を0[deg]とした角度で表示したものである。実施例4は、電圧振幅が約0.9[%]、角度は0[deg]であり、本発明を適用することにより、極数が5の倍数でない5並列回路の回転電機においても回路間の不平衡を低減することができる。 Table 3 summarizes the amplitude and phase of the voltage vector when Example 4 is applied. The voltage amplitude is represented by a value in which the average value of 5 circuits is 1 [p.u.], and the voltage phase angle is represented by an angle in which the average value of 5 circuits is 0 [deg]. In the fourth embodiment, the voltage amplitude is about 0.9 [%] and the angle is 0 [deg]. By applying the present invention, the number of poles is not a multiple of 5, even in a rotating machine with 5 parallel circuits. Can be reduced.
図23は、本発明の回転電機の実施例5を示す図である。 FIG. 23 is a diagram showing Example 5 of the rotating electrical machine of the present invention.
該図に示す実施例5は、三相、二層巻で3並列回路からなる電機子巻線を毎極毎相スロット数3として施した14極の回転電機の例であり、1相2回路の電機子巻線を示す展開図を示している。本実施例は、並列回路1つあたりの極数をa+b/cと表すと、a=4、b=2、c=3となる例を示している。該図に示す実施例5では、実線が第1回路、点線が第2回路、一点鎖線が第3回路のコイルをそれぞれ示しており、各々5つの相帯から構成されている。 The fifth embodiment shown in the figure is an example of a 14-pole rotating electrical machine in which armature windings consisting of 3 parallel circuits with 3 phases and 2 layers are provided with 3 slots per phase and 3 phases. The expanded view which shows the armature winding of is shown. The present embodiment shows an example in which a = 4, b = 2, and c = 3 when the number of poles per parallel circuit is expressed as a + b / c. In Example 5 shown in the figure, the solid line indicates the coil of the first circuit, the dotted line indicates the coil of the second circuit, and the alternate long and short dash line indicates the coil of the third circuit, and each is composed of five phase bands.
各相帯は、隣極接続線5によって接続され、巻き始めと巻き終わりは口出し線4として図示しない端子に接続される。各相帯は、6本のコイルから構成される。第2回路の第5相帯は、第1回路の第5相帯21−5中の2本と第3回路の第1相帯23−1中の2本から構成されている。
Each phase band is connected by the adjacent
また、第1回路の第1相帯21−1中2本のコイルと第3回路の第4相帯23−4中のコイル2本を入れ替えてある。 Also, two coils in the first phase band 21-1 of the first circuit and two coils in the fourth phase band 23-4 of the third circuit are exchanged.
実施例5を適用した場合の電圧ベクトルの振幅と位相を表2にまとめる。電圧振幅は、3回路の平均値を1[p.u.]とした値、電圧位相角は、3回路の平均値を0[deg]とした角度で表示したものである。実施例5により電圧振幅が約0.9[%]、角度の差は0と、本発明を適用することにより、極数が3の倍数でない3並列回路の回転電機においても回路間の不平衡を低減することができる。 Table 2 summarizes the amplitude and phase of the voltage vector when Example 5 is applied. The voltage amplitude is represented by a value where the average value of the three circuits is 1 [p.u.], and the voltage phase angle is represented by an angle where the average value of the three circuits is 0 [deg]. According to the fifth embodiment, the voltage amplitude is about 0.9 [%] and the angle difference is 0. By applying the present invention, even in a rotating electric machine having three parallel circuits whose number of poles is not a multiple of 3, the circuit is unbalanced. Can be reduced.
図24は、本発明の回転電機の実施例6を示す図である。 FIG. 24 is a diagram showing Example 6 of the rotating electrical machine of the present invention.
該図に示す実施例6は、三相、二層巻で4並列回路からなる電機子巻線を毎極毎相スロット数6として施した18極の回転電機の例であり、1相2回路の電機子巻線を示す展開図を示している。本実施例は並列回路1つあたりの極数をa+b/cと表すと、a=4、b=1、c=2となる例を示している。該図に示す実施例6では、実線が第1回路、一点鎖線が第2回路のコイルをそれぞれ示しており、各々5つの相帯から構成されている。 The sixth embodiment shown in the figure is an example of an 18-pole rotating electrical machine in which armature windings composed of 4 parallel circuits of 3 phases and 2 layers are provided with 6 slots per pole per phase. The expanded view which shows the armature winding of is shown. This embodiment shows an example in which a = 4, b = 1, and c = 2 when the number of poles per parallel circuit is expressed as a + b / c. In Example 6 shown in the figure, the solid line indicates the coil of the first circuit, and the alternate long and short dash line indicates the coil of the second circuit, and each of the coils is composed of five phase bands.
各相帯は、隣極接続線5によって接続され、巻き始めと巻き終わりは口出し線4として図示しない端子に接続される。各相帯は、12本のコイルから構成されるが、第5相帯24は第1回路のコイル6本と第2回路のコイル6本から構成されている。
Each phase band is connected by the adjacent
実施例6は、実施例1に相帯が1つ加わった構成であるから、第5相帯におけるスロット配置は、実施例1における第4相帯と電気的に等価であり、したがって電圧ベクトル和についても実施形態1と同様である。また、第5相帯の構成は、実施例2と同様にしても良い。 Since the sixth embodiment has a configuration in which one phase band is added to the first embodiment, the slot arrangement in the fifth phase band is electrically equivalent to the fourth phase band in the first embodiment. This is the same as in the first embodiment. Further, the configuration of the fifth phase zone may be the same as that of the second embodiment.
1…下コイル、2…上コイル、3…スロット番号、4…口出し線、5…隣極接続線、6…第1相帯、7…第2相帯、8…第3相帯、9…第4相帯、10…スロット部、11…端子側コイルエンド、12…反端子側コイルエンド、13…回路1コイル、14…回路2コイル、15 ジャンパ接続線、21−1…第1回路の第1相帯、21−2…第1回路の第2相帯、21−3…第1回路の第3相帯、21−4…第1回路の第4相帯、21−5…第1回路の第5相帯、22−1…第2回路の第1相帯、22−2…第2回路の第2相帯、22−3…第2回路の第3相帯、22−4…第2回路の第4相帯、22−5…第2回路の第5相帯、23…第1回路と第2回路の第4相帯、24…第1回路と第2回路の第5相帯、31−1…U相第1回路の電圧ベクトル、31−2…U相第2回路の電圧ベクトル、31−3…U相第3回路の電圧ベクトル、31−4…U相第4回路の電圧ベクトル、31−5…U相第5回路の電圧ベクトル、32−1…V相第1回路の電圧ベクトル、32−2…V相第2回路の電圧ベクトル、32−3…V相第3回路の電圧ベクトル、32−4…V相第4回路の電圧ベクトル、32−5…V相第5回路の電圧ベクトル、33−1…W相第1回路の電圧ベクトル、33−2…W相第2回路の電圧ベクトル、33−3…W相第3回路の電圧ベクトル、33−4…W相第4回路の電圧ベクトル、33−5…W相第5回路の電圧ベクトル、37…固定子鉄心、38…スロット、39…磁極、40…界磁巻線、41…回転子鉄心、42…隔極接続線、43−1…第1回路の相帯分布域、43−2…第1回路の相帯分布域、43−3…第1回路の相帯分布域、43−4…第1回路の相帯分布域、43−5…第1回路の相帯分布域。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
各相の巻線がa+1個の相帯に分けられ、1つの相帯におけるコイルピッチを他のa個の相帯におけるコイルピッチと変えたことを特徴とする回転電機。 A parallel circuit in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction). In the rotating electric machine having the three-phase armature winding of the lap winding to constitute,
A rotating electrical machine characterized in that windings of each phase are divided into a + 1 phase bands, and a coil pitch in one phase band is changed to a coil pitch in another a phase bands.
前記コイルピッチを変えた相帯には、複数の回路のコイルが含まれていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the phase band with the changed coil pitch includes a plurality of circuit coils.
前記並列回路数を4以上の偶数とし、各相の巻線がa+1個の相帯に分けられ、a個の相帯はコイルピッチNとし、2組の並列回路を構成するコイルが含まれる相帯における1つの回路を構成するコイルのピッチをN+1、もう一つの回路を構成するコイルのピッチをN−1としたことを特徴とする回転電機。 A parallel circuit in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction). In a rotating electrical machine that has a three-phase armature winding of a lap winding to constitute, and constitutes an armature winding by connecting half coils at the coil end
The number of parallel circuits is an even number of 4 or more, the windings of each phase are divided into a + 1 phase bands, the a phase band is a coil pitch N, and the phases including two coils constituting the parallel circuit are included. A rotating electrical machine characterized in that the pitch of a coil constituting one circuit in the belt is N + 1 and the pitch of a coil constituting another circuit is N-1.
前記並列回路数を4以上の偶数とし、各相の巻線がa+1個の相帯に分けられ、a個の相帯はコイルピッチNとし毎極毎相のスロット数をNsppとすると、2組の並列回路を構成するコイルが含まれる相帯における1つの回路を構成するコイルのピッチをN+Nspp/2、もう一つの回路を構成するコイルのピッチをN−Nspp/2としたことを特徴とする回転電機。 A parallel circuit in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction). In a rotating electrical machine that has a three-phase armature winding of a lap winding to constitute, and constitutes an armature winding by connecting half coils at the coil end
When the number of parallel circuits is an even number of 4 or more, the windings of each phase are divided into a + 1 phase bands, the a phase band is a coil pitch N, and the number of slots per phase per pole is Nspp. The pitch of the coil constituting one circuit in the phase band including the coils constituting the parallel circuit is N + Nspp / 2, and the pitch of the coil constituting the other circuit is N−Nspp / 2. Rotating electric machine.
固定子スロット数を、極ピッチと相数と並列回路数との積に極ピッチの整数倍を加えた数とし、周方向に連続した極ピッチの整数倍のスロットの巻線について他の部分とコイルピッチを変えたことを特徴とする回転電機。 A parallel circuit is configured in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction) In a rotating electrical machine having a three-phase armature winding of lap winding,
The number of stator slots is the product of the product of the pole pitch, the number of phases and the number of parallel circuits plus an integer multiple of the pole pitch. A rotating electrical machine characterized by changing the coil pitch.
コイルエンドの接続線を系統あるいは負荷との端子側には隣極あるいは隔極接続線反端子側はジャンパ線のみを設けたことを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5,
A rotating electric machine characterized in that a coil end connection line is provided with only a jumper line on the terminal side opposite to the system or load on the side opposite to or on the other side of the connection terminal.
電機子巻線の並列回路数を3とし、毎極毎相のスロット数を3とした際に、各並列回路はa+1個の相帯を有し、各並列回路のb/c極分である2/3極分に相当するコイルの配置を、電気的に等価なスロット位置を極の中心に近い方からA、B、C、D、E、Fと表すと第1回路はA、Eに2個、Dに4個、第2回路はA、B、E、Fにそれぞれ2個、第3回路はB、Fに2個、Cに4個としたことを特徴とする回転電機。 A parallel circuit is configured in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction) In a rotating electrical machine having a two-layered three-phase armature winding that
When the number of parallel circuits of the armature winding is 3 and the number of slots of each pole and phase is 3, each parallel circuit has a + 1 phase band, and is equivalent to b / c poles of each parallel circuit. The coil arrangement corresponding to 2/3 poles is represented by A, B, C, D, E, F from the side closer to the pole center in terms of the electrically equivalent slot position. A rotating electrical machine characterized in that there are two, four for D, two for the second circuit for A, B, E, and F, two for the third circuit, two for B and F, and four for C.
電機子巻線の並列回路数を3とし、毎極毎相のスロット数を6とした際に、各並列回路はa+1個の相帯を有し、各並列回路のb/c極分である2/3極分に相当するコイルの配置を、電気的に等価なスロット位置を極の中心に近い方からA、B、C、D、E、Fと表すと第1回路はA、Eに2個、Dに4個、第2回路はA、B、E、Fにそれぞれ2個、第3回路はB、Fに2個、Cに4個としたことを特徴とする回転電機。 A parallel circuit is configured in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction) In a rotating electrical machine having a two-layered three-phase armature winding that
When the number of parallel circuits of the armature winding is 3 and the number of slots of each pole and phase is 6, each parallel circuit has a + 1 phase band, which is the b / c pole of each parallel circuit. The coil arrangement corresponding to 2/3 poles is represented by A, B, C, D, E, F from the side closer to the pole center in terms of the electrically equivalent slot position. A rotating electrical machine characterized in that there are two, four for D, two for the second circuit for A, B, E, and F, two for the third circuit, two for B and F, and four for C.
電機子巻線の並列回路数を5とし、毎極毎相のスロット数を5とした際に、各並列回路はa+1個の相帯を有し、各並列回路のb/c極分である4/5極分に相当するコイルの配置を、電気的に等価なスロット位置を極の中心に近い方からA、B、C、D、Eと表すと第1〜第3回路はA、B、D、Eにそれぞれ2個、第4回路はA、Eに2個、Cに4個、第5回路はB、Dに2個、Cに4個としたことを特徴とする回転電機。 A parallel circuit is configured in which the number of poles is larger than the product of the number of phases of the armature winding and the number of parallel circuits, and the number of poles per parallel circuit is represented by a + b / c (b / c is an irreducible fraction) In a rotating electrical machine having a two-layered three-phase armature winding that
When the number of parallel circuits of the armature winding is 5 and the number of slots for each pole and phase is 5, each parallel circuit has a + 1 phase band and is equivalent to b / c poles of each parallel circuit. The arrangement of coils corresponding to 4/5 poles is represented by A, B, C, D, E from the side closer to the pole center in terms of the electrically equivalent slot position. , D and E, two for the fourth circuit, two for A and E, four for C, five for the fifth circuit, two for B and D, and four for C.
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