JP2017063580A

JP2017063580A - 回転電機の電機子巻線

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Publication number: JP2017063580A
Application number: JP2015188565A
Authority: JP
Inventors: 上田　隆司; Takashi Ueda; 隆司上田; 真史藤田; Masashi Fujita; 徳増　正; Tadashi Tokumasu; 正徳増; 和真十川; Kazumasa Tsujikawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-30
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Also published as: EP3151387A1; EP3151387B1; JP6529876B2; CN106849439B; US20170093240A1; CN106849439A; PL3151387T3; US10186923B2

Abstract

【課題】間接冷却方式の大容量回転電機に好適なスロット数の多い電機子巻線を提供すること。
【解決手段】積層鉄心に設けられた１極あたり４５個のスロットに納められる３相偶数極の２層巻き電機子巻線が提供される。当該巻線の各相は、第１及び第２の相帯からなる２つの相帯に分割した６つの並列回路を有し、各並列回路は接続側コイルエンド及び反接続側コイルエンドでそれぞれ互いに直列接続される上コイル片と下コイル片とからなり、前記第１の相帯に第１、第２、第３の並列回路に対応するコイル片を配置し、前記第２の相帯に第４、第５、第６の並列回路に対応するコイル片を配置し、各並列回路の上コイル片と下コイル片とをそれぞれ極中心側から数えた位置が互いに同じになるように配置している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、３相で１極あたり４５スロットを備えた偶数極の回転電機に適用される６並列回路を有する電機子巻線に関する。

大容量の回転電機においては、電機子巻線は上コイル片と下コイル片を積層鉄心に設けられたスロットに２層に配置し、これを直列に接続することによって発生電圧を高め、機器容量を増大している。しかし、電機子巻線の電圧が高くなると耐電圧のために電機子巻線の主絶縁厚さが厚くなり、その結果として導体部分の断面積が減少して電流密度が増加し、損失増加を招く。

また、特に電機子巻線を主絶縁の外側から冷却するような間接冷却方式の機械では、主絶縁厚さが厚くなることは熱抵抗の増加を招き、電機子巻線の温度上昇が大きくなる問題がある。このため、電機子巻線を複数の並列回路に分割することにより、機器の容量はそのままにして電機子巻線の電圧を低減して主絶縁厚さを薄くし、損失低減および冷却能力の向上を図ることが実施されている。また、間接冷却方式の大容量機ではスロット数を多くして電機子巻線の冷却周長を増加することが一般的であるため、３並列回路を超えるような並列回路を有する電機子巻線が必要となっている。

このように２極機において３並列回路を超えるような並列回路を有する電機子巻線を適用した場合には、並列回路毎の発生電圧を完全に同一にすることができないため、並列回路間の循環電流が発生し、電機子巻線の損失を増加する問題が発生する。

この循環電流損失を低減するためには、各並列回路の発生電圧の不平衡をできる限り小さくすることが肝要であり、このために各相帯中の各並列回路に属するコイル配置に特別な配慮を必要とする。

このようなコイル配置を改善した例を図９に示す電機子巻線の１相分の展開模式図を参照して説明する。

図９はハミルトン・テイラーの米国特許に基づく３相２極７２スロットを有する回転電機に適用可能な４並列回路を有する電機子巻線の例である（特許文献１）。

なお図９では１相分のみを示しているが他の２相については、図示された相の電機子巻線の構成をそれぞれ１２０度および２４０度ずらしたものであることは容易に理解できる。

同特許においては、並列回路を１〜４の番号で表した場合に第１の相帯１７の１２個の上コイル片１５、下コイル片１６の並列回路番号をそれぞれ極中心側から順に１２２１２１１２１２２１とし、第２の相帯１８の上コイル片１５、下コイル片１６の並列回路番号をそれぞれ極中心側から順に３４４３４３３４３４４３とするようにし、並列回路毎の電圧の大きさの偏差（平均的な相電圧よりの偏差の絶対値）および並列回路毎の電圧の位相差の偏差（平均的な相電圧の位相角の偏差）を小さくなるようにしている。

また、このような接続を実現するため、図９においては接続側のコイルエンド１９ａに１４本／相のジャンパ線２０ａを設けている。

一方、並列回路毎の電圧の大きさの偏差および位相角の偏差を小さくすることについては、ルドルフ・ヘイバーマンの米国特許が知られている（特許文献２）。

同特許においては、並列回路毎の電圧の大きさの偏差については０．４％以内、位相角の偏差については０．１５度以内という基準が示されているが、上述したハミルトン・テイラー特許においては並列回路毎の電圧の大きさの偏差が０．１２％、位相角の偏差が０度と、同基準からみても高度な平衡度を示しており、循環電流を低減する効果は十分なものと考えられる。

米国特許第２，７７８，９６２号明細書米国特許第２，７７８，９６３号明細書特許第５３６７４３６号公報

上述した特許文献１（ハミルトン・テイラーの米国特許）における接続方法は、３相２極７２スロットを有する回転電機に適用可能な４並列回路を有する電機子巻線を提供するものであるが、間接冷却方式の大容量回転電機においてはさらに並列回路数の多い電機子巻線が必要となる。そこで、図１０に示すように２極７２スロットを有する回転電機に適用される６並列回路を有する回転電機の電機子巻線の接続方法が知られている（特許文献３）。

上述した特許文献３における接続方法は、３相２極７２スロットを有する回転電機に適用可能な６並列回路を有する電機子巻線を提供するものであるが、適用が３相２極７２スロットを有する回転電機に限られる。

今後、間接冷却方式の大容量回転電機は、さらなる大容量化が見込まれ、巻数をさらに多くして発生電圧を確保することが求められる。そのためには、さらにスロット数の多い電機子巻線を実現することが望まれる。例えば、３相で１極あたり４５スロットを有する回転電機に適用される６並列回路を有する回転電機の電機子巻線を実現することが望まれる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、間接冷却方式の大容量回転電機に好適なスロット数の多い電機子巻線を提供することを目的とする。

実施形態によれば、積層鉄心に設けられた１極あたり４５個のスロットに納められる３相偶数極の２層巻き電機子巻線が提供される。当該巻線の各相は、第１及び第２の相帯からなる２つの相帯に分割した６つの並列回路を有し、各並列回路は接続側コイルエンド及び反接続側コイルエンドでそれぞれ互いに直列接続される上コイル片と下コイル片とからなり、前記第１の相帯に第１、第２、第３の並列回路に対応するコイル片を配置し、前記第２の相帯に第４、第５、第６の並列回路に対応するコイル片を配置し、各並列回路の上コイル片と下コイル片とをそれぞれ極中心側から数えた位置が互いに同じになるように配置している。

本発明によれば、間接冷却方式の大容量回転電機に好適なスロット数の多い電機子巻線を提供することができる。

第１の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。第２の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。第３の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。第４の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。第５の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。第６の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。第７の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。第８の実施形態の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。従来の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。従来の回転電機の電機子巻線の２極１相分の展開模式図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
最初に、図１を参照して、第１の実施形態について説明する。

図１は第１の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図１に示す回転電機の電機子１１は、３相偶数極の２層巻き電機子巻線により構成される。図１の例では、積層鉄心よりなる電機子鉄心１２に１極あたり４５個のスロット１３が設けられており、当該スロット１３に２極３相６並列回路の電機子巻線が２層に納められている。３相２極の回転電機（２極機）の場合、全スロット数は９０個となる。

各相の電機子巻線は、スロット１３内の上部に納められる上コイル片１５と、スロット１３内の下部に納められる下コイル片１６とを有し、これら上下コイル片１５，１６の端部同士を巻線口出し部に接続される接続側コイルエンド１９ａと、その軸方向反対側で巻線口出し部に接続されない反接続側コイルエンド１９ｂにおいてそれぞれ直列に接続してなる。さらに電機子巻線は、上下コイル片１５，１６のそれぞれを電機子鉄心１２に設けられた１５個のスロット１３に納める第１の相帯１７と、同じく１５個のスロット１３に納める第２の相帯１８とを有している。

ここで、第１及び第２の相帯とは、３相各相を２つに分割して割り当てられた積層鉄心（電機子鉄心）に有する１極あたり４５個のスロットにそれぞれ上コイル片及び下コイル片を２層に収めてこれらを順次直列接続して同一相を形成する巻線部分を言う。

各相の電機子巻線はそれぞれ６つの並列回路を有しており、この各並列回路には図示したように○の中に１、２、３、４、５、６という回路番号をつけて識別している。なお、この回路番号は単に説明の便宜上、その並列回路を特定するためにつけた符号であって、特にどのような符号をどのような順番につけてもかまわないものである。

各相帯１７、１８の上コイル片１５は、接続側および反接続側のコイルエンド１９ａ，１９ｂで所定のコイルピッチだけ離れた位置にある対応する下コイル片１６と接続されて６つの並列回路をなし、各回路は接続側コイルエンド１９ａに設けられる口出し導体２１を介して並列接続されて電機子巻線１４を形成している。図１は、コイルピッチに２／３という小さ目の値を採用した例であるが、これは図を見やすくする目的のためであって、特にこのコイルピッチに特定されるものではない。

図１に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに８本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに１２本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，３，２，１，３，２，１，３，２，１，３，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，６，５，４，６，５，４，６，５，４，６，５，４となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表１のようになる。

表１に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，６，９，１２，１５番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，５，８，１１，１４番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，４，７，１０，１３番目の位置にそれぞれ配置されている。

次に１相中の発生電圧の不平衡について説明するが、ここではその不平衡度を数値評価する手段として、一般に次の定義を採用する。つまり、一相中の多数の並列回路のうちの１回路のみの電圧をｐ．ｕ．表示で表わしたものは、その並列回路の開放電圧と相全体としての平均電圧（相電圧）との比であって、その並列回路と相全体の電圧の大きさの不平衡の程度を表わす。同様に、１つの並列回路に発生する開放電圧と相電圧との位相角偏差はその並列回路と相全体の電圧の位相角の不平衡の程度を表わす。

表２は第１の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表２では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表２に示すように第１の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．１６％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表３は第１の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３６／４５〜３９／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第１の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

なお、本実施形態は図示した構成に限らず、口出し位置を図示したものと違う位置に配置したり、例えば並列回路１と並列回路４の電気的に等価な位置にあるコイル片を入れ替えたりしてもよい。

（第２の実施形態）
次に、図２を参照して、第２の実施形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施形態（図１）と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図２は第２の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図２に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに８本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに１６本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，２，３，３，１，１，２，３，２，１，３，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，５，６，６，４，４，５，６，５，４，６，５，４となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表４のようになる。

表４に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，７，８，１２，１５番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，４，９，１１，１４番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，５，６，１０，１３番目の位置にそれぞれ配置されている。

表５は第２の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表５では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表５に示すように第２の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．２３％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表６は第２の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３６／４５〜３９／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第２の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

なお、本実施形態は図示した構成に限らず、口出し位置を図示したものと違う位置に配置したり、例えば並列回路１と並列回路４の電気的に等価な位置にあるコイル片を入れ替えたりしても入れ替えたりしてもよい。

（第３の実施形態）
次に、図３を参照して、第３の実施形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施形態（図１）と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図３は第３の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図３に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに１６本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに１２本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，３，２，１，３，２，１，１，２，３，３，１，２となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，６，５，４，６，５，４，４，５，６，６，４，５となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表７のようになる。

表７に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，６，９，１０，１４番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，５，８，１１，１５番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，４，７，１２，１３番目の位置にそれぞれ配置されている。

表８は第３の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表８では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表８に示すように第３の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．１０％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表９は第３の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３４／４５〜４３／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第３の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

（第４の実施形態）
次に、図４を参照して、第４の実施形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施形態（図１）と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図４は第４の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図４に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに１２本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに１６本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，３，２，１，３，２，１，３，２，３，１，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，６，５，４，６，５，４，６，５，６，４，５，４となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表１０のようになる。

表１０に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，６，９，１３，１５番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，５，８，１１，１４番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，４，７，１０，１２番目の位置にそれぞれ配置されている。

表１１は第２の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表１１では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表１１に示すように第４の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．１６％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表１２は第４の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３６／４５〜３８／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第４の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

（第５の実施形態）
次に、図５を参照して、第５の実施形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施形態（図１）と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図５は第５の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図５に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに１６本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに１２本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，２，３，３，１，１，２，３，１，２，３，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，５，６，６，４，４，５，６，４，５，６，５，４となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表１３のようになる。

表１３に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，７，８，１１，１５番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，４，９，１２，１４番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，５，６，１０，１３番目の位置にそれぞれ配置されている。

表１４は第５の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表１４では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表１４に示すように第５の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．１８％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表１５は第５の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３５／４５〜３９／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第５の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

（第６の実施形態）
次に、図６を参照して、第６の実施形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施形態（図１）と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図６は第６の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図６に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに２０本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに８本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，２，３，３，１，１，２，１，３，２，３，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，５，６，６，４，４，５，４，６，５，６，５，４となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表１６のようになる。

表１６に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，７，８，１０，１５番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，４，９，１２，１４番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，５，６，１１，１３番目の位置にそれぞれ配置されている。

表１７は第６の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表１７では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表１７に示すように第６の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．２２％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表１８は第６の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３４／４５〜３８／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第６の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

（第７の実施形態）
次に、図７を参照して、第７の実施形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施形態（図１）と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図７は第７の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図７に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに８本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに２０本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，３，２，１，３，２，１，３，２，１，３，１，２となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，６，５，４，６，５，４，６，５，４，６，４，５となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表１９のようになる。

表１９に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，６，９，１２，１４番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，５，８，１１，１５番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，４，７，１０，１３番目の位置にそれぞれ配置されている。

表２０は第７の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表２０では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表２０に示すように第７の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．２３％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表２１は第７の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３６／４５〜４０／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第７の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

（第８の実施形態）
次に、図８を参照して、第８の実施形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施形態（図１）と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図８は第８の実施形態における回転電機の電機子巻線の２極１相分を示す展開模式図である。

図８に示すように相帯１７、１８の接続側コイルエンド１９ａに４本／相のジャンパ線２０ａを、反接続側コイルエンド１９ｂに１２本／相のジャンパ線２０ｂを設けることにより、第１の相帯１７における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が極中心側から順に１，２，３，３，１，２，２，３，３，２，１，１，３，２，１となり、第２の相帯１８における上コイル片１５および下コイル片１６の回路番号が順に４，５，６，６，４，５，５，６，６，５，４，４，６，５，４となるようにして接続している。

これにより、相帯内の上下コイル片１５，１６の相対位置を極中心からの位置によって表した場合に、各並列回路の上下コイル片１５，１６の位置は表２２のようになる。

表２２に示すように、第１及び第４の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６が、極中心から１，５，１１，１２，１５番目の位置に配置され、上記第２及び第５の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から２，６，７，１０，１４番目の位置に配置され、上記第３及び第６の並列回路の各５個の上下コイル片１５，１６については、極中心から３，４，８，９，１３番目の位置にそれぞれ配置されている。

表２３は第８の実施形態における電機子巻線の発生電圧の平衡度を示すものである。ただし、本実施形態では平衡度は巻線ピッチによって変化するため、表２３では３７／４５（８２．２２％）の巻線ピッチの場合を示している。表２３に示すように第８の実施形態における電機子巻線では、電圧の大きさの偏差（ｐ．ｕ．電圧の１．０よりの偏差）は最大で０．２８％、位相角の偏差が０．００度と、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足していることがわかる。

また、表２４は第８の実施形態における巻線ピッチによる電圧の大きさの偏差、位相角の偏差の最大値の変化を示すものである。巻線ピッチが３５／４５〜３７／４５の範囲内の場合では平衡度は、ルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値である、電圧の大きさの偏差で０．４％、位相角の偏差を０．１５度以内という基準を満足している。また、例えば巻線ピッチが変化したとしても（巻線の位置がずれても）、位相角の偏差は不変であり（０．００００度のままであり）、高い信頼性が維持される。

以上のように、第８の実施形態においては並列回路毎の電圧について前述のルドルフ・ヘイバーマンの特許による基準値を満足する平衡度を実現でき、循環電流を低減することができる。

（各実施形態に共通する事項）
各実施形態の電機子巻線に共通する構成上の特徴点を以下に列挙する。

・積層鉄心に設けられた１極あたり４５個のスロットに納められる３相偶数極の２層巻き電機子巻線である。

・当該巻線の各相は、第１及び第２の相帯１７，１８からなる２つの相帯に分割した６つの並列回路を有し、各並列回路は接続側コイルエンド１９ａ及び反接続側コイルエンド１９ｂでそれぞれ互いに直列接続される上コイル片１５と下コイル片１６とからなる。

・第１の相帯１７に第１、第２、第３の並列回路に対応するコイル片を配置し、第２の相帯１８に第４、第５、第６の並列回路に対応するコイル片を配置している。

・各並列回路の上コイル片と下コイル片とをそれぞれ極中心側から数えた位置が互いに同じになるように配置している。

以上詳述したように、各実施形態によれば、間接冷却方式の大容量回転電機に好適なスロット数の多い電機子巻線を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…電機子、１２…電機子鉄心、１３…スロット、１４…電機子巻線、１５…上コイル片、１６…下コイル片、１７…第１の相帯、１８…第２の相帯、１９ａ…接続側コイルエンド、１９ｂ…反接続側コイルエンド、２０ａ…接続側のジャンパ線、２０ｂ…反接続側のジャンパ線、２１…口出し導体。

Claims

積層鉄心に設けられた１極あたり４５個のスロットに納められる３相偶数極の２層巻き電機子巻線であって、
当該巻線の各相は、第１及び第２の相帯からなる２つの相帯に分割した６つの並列回路を有し、各並列回路は接続側コイルエンド及び反接続側コイルエンドでそれぞれ互いに直列接続される上コイル片と下コイル片とからなり、
前記第１の相帯に第１、第２、第３の並列回路に対応するコイル片を配置し、前記第２の相帯に第４、第５、第６の並列回路に対応するコイル片を配置し、
各並列回路の上コイル片と下コイル片とをそれぞれ極中心側から数えた位置が互いに同じになるように配置したことを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，６，９，１２，１５番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，５，８，１１，１４番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，４，７，１０，１３番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，７，８，１２，１５番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，４，９，１１，１４番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，５，６，１０，１３番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，６，９，１０，１４番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，５，８，１１，１５番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，４，７，１２，１３番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，６，９，１３，１５番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，５，８，１１，１４番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，４，７，１０，１２番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，７，８，１１，１５番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，４，９，１２，１４番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，５，６，１０，１３番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，７，８，１０，１５番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，４，９，１２，１４番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，５，６，１１，１３番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，６，９，１２，１４番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，５，８，１１，１５番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，４，７，１０，１３番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１に記載の回転電機の電機子巻線において、
前記第１及び第４の並列回路の上下コイル片が、極中心から１，５，１１，１２，１５番目の位置に配置され、前記第２及び第５の並列回路の上下コイル片が、極中心から２，６，７，１０，１４番目の位置に配置され、前記第３及び第６の並列回路の上下コイル片が、極中心から３，４，８，９，１３番目の位置に配置されていることを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電機子巻線を備えたことを特徴とする回転電機。