JP4105470B2 - Three-phase AC rotating electric machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相交流電動機および三相交流発電機(以下、三相交流回転電機と記す)に関し、特に、中性点引き出し線を設けた三相交流回転電機において、その中性点引き出し線を流れる電流の変動を抑制する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、三相交流回転電機のコイル巻線の中性点に、中性点引き出し線を接続し、さらに、これを他の機器に接続するシステムが提案されている。例えば、特開平10−337047号公報には、中性点にバッテリを接続し、モータの各相電流を制御するインバータの電源ラインにコンデンサを接続するシステムが提案されている。この公報のシステムでは、中性点を流れる各相電流以外の電流に交流電流を重畳することにより、モータコイルを利用してバッテリ電圧をコンデンサの充電に利用することができ、かつモータの駆動は通常どおり行うことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述の公報の例を始めとして、中性点に他の機器を接続したシステムにおいては、中性点引き出し線に流れる電流の変動が、接続した機器に影響を与えるという問題があった。特開平10−285879号公報には、インバータより電動機に電力を供給するシステムにおいて、インバータにより発生する高調波が電源側に伝達することを防止するために、インバータの電源側にリアクトルを配置する技術が開示されている。
【0004】
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、三相交流発電機に設けられた中性点引き出し線を流れる電流の変動を抑制することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる三相交流回転電機は、略円筒状のステータコアを有し、該ステータコア内周には周方向に所定間隔で磁極が配列され、磁極の間の部分であるスロットに三相の巻線が収納された三相交流回転電機であって、三相の巻線の中性点に一端が接続され、他端が外部機器に接続された中性点引き出し線であって、この中性点引き出し線を介して前記外部機器に電力が供給される、中性点引き出し線を有し、中性点引き出し線は、その一部が、当該回転電機の三相巻線の鉄心であるステータコアの磁極部分に券かれてスロット内に納められた中性点巻線となっている。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。図1は、本実施形態の三相交流回転電機の断面の概略、特に1/8周分を示す図である。ステータ10は、略円筒形の内周に、周方向に所定の間隔をあけて磁極12が配列されたステータコア14を有している。磁極12の間の空間は、スロット16と呼ばれ、巻線18,20を構成する導線が納められている。巻線18は、三相の各相に対応し、巻線20は、後に詳述するように中性点に接続される。ステータ10の内側には、円柱または円筒形のロータ22が配置されている。ロータ22は、その周囲に周方向に所定の間隔で配列された永久磁石24を含むロータコア26を含む。
【0007】
ステータ10の三相の巻線18のそれぞれに所定の位相で電流を流すことによって、ステータ10の内部に回転磁界が発生し、この回転磁界と永久磁石24の相互作用によってロータ22が回転する。
【0008】
図2には、図1に示す本実施形態の回転電機の巻線の構成が示されている。図示するように、本実施形態は、スター結線された各相、すなわちU,V,W相に対応した巻線18U,18V,18Wが設けられている。以下、巻線ごとの相に関して区別する必要がない場合は、単に巻線18と記して説明を行う。本実施形態においては、中性点28に中性点引き出し線30を接続し、この引き出し線に中性点巻線20を設けている。この引き出し線には、各相電流(Iu,Iv,Iw)の和に相当する電流(Iu+Iv+Iw)が流れる。中性点巻線20は、図1に示すように、各相巻線18とともにスロット16内に納められ、各相の巻線18と、鉄心であるステータコア14を共有する。
【0009】
図3および図4は、巻線18,20を展開した状態を示す図である。図3には、各相の巻線18が示されており、U相の巻線18Uが実線で示され、V相の巻線18Vは一点鎖線、W相の巻線18Wは二点鎖線で示されている。さらに詳細に説明すれば、各相は、直列に接続された4個の巻線18の2組を並列させた構成を有している。引き出し線については、複数の巻線20を直列に接続して構成されている。複数の中性点巻線20は、それぞれが発生する磁束が互いに打ち消し合うように配置されている。図5は、中性点巻線20のみに通電した場合に発生するトルクを示した図である。図示するように、このトルクは電気角120°の周期を有し、互いに打ち消し合う。よって、この中性点巻線20により形成される磁束が回転電機の運転時にロータ22に作用する、すなわちロータ22の回転を乱す外乱トルクとなることがない。
【0010】
図6は、中性点巻線20により形成されたリアクトルによる中性点電流のリプル低減効果を示す図である。破線は、中性点引き出し線30にリアクトルを設けていない状態の中性点電流、実線はリアクトルを設けた場合の電流を示す。この場合は、リアクトルを設けることによってリプル電流を振幅で1/4程度に低減していることが分かる。
【0011】
以上の実施形態においては、中性点引き出し線に設けるリアクトルをステータコアを用いた構成としたが、外部の回路に用いるリアクトルにステータコアを利用することも可能である。以下、この例について説明する。
【0012】
図7および図8は、低電圧の電池で、昇圧回路により昇圧を行い、電動機40を駆動する構成である。図7は、一般的な回路構成を示す。バッテリ42の電圧をリアクトル44を含む昇圧回路(DC−DCコンバータ)46により昇圧して、インバータ48を介して電動機40に供給する。図8は、リアクトル44をステータコアを利用したリアクトル50に置き換えた構成を示している。図8の構成によれば、リアクトルを設けるためのスペースが必要なくなり、システム全体では、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態の回転電機の概略構成を示す図である。
【図2】 本実施形態の回転電機の巻線構成を示す図である。
【図3】 本実施形態の回転電機の巻線の展開図である。
【図4】 本実施形態の回転電機の中性点巻線の展開図である。
【図5】 中性点巻線のみに通電したときのトルクを示す図である。
【図6】 中性点巻線を設けたことによる中性点電流のリプル低減効果を示す図である。
【図7】 外部リアクトルを有するシステムの一例を示す図である。
【図8】 図7に示すリアクトルを、回転電機のコアを利用して構成した例を示す図である。
【符号の説明】
10 ステータ、12 磁極、14 ステータコア、16 スロット、18 各相の巻線、20 中性点巻線、28 中性点、30 中性点引き出し線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-phase AC motor and a three-phase AC generator (hereinafter referred to as a three-phase AC rotating electric machine), and more particularly, in a three-phase AC rotating electric machine provided with a neutral point leading wire, the neutral point leading wire TECHNICAL FIELD
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a system has been proposed in which a neutral point lead wire is connected to a neutral point of a coil winding of a three-phase AC rotating electric machine and further connected to another device. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-337047 proposes a system in which a battery is connected to a neutral point and a capacitor is connected to a power supply line of an inverter that controls each phase current of the motor. In the system of this publication, by superimposing an alternating current on a current other than each phase current flowing through the neutral point, the battery voltage can be used for charging the capacitor using the motor coil, and the motor is driven. Can be done as usual.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the system in which other devices are connected to the neutral point, including the example of the above-mentioned publication, there is a problem that fluctuations in the current flowing through the neutral point lead line affect the connected devices. Japanese Patent Laid-Open No. 10-285879 discloses a technique for arranging a reactor on the power source side of an inverter in a system for supplying electric power from the inverter to the power source side in order to prevent harmonics generated by the inverter from being transmitted to the power source side. Is disclosed.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to suppress fluctuations in current flowing through a neutral point lead wire provided in a three-phase AC generator.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
To attain the above object, a three-phase AC rotary electric machine according to the present invention has a substantially cylindrical stator core, the inner periphery the stator core are arranged magnetic poles at predetermined intervals in the circumferential direction, between the magnetic poles A three-phase AC rotating electrical machine in which a three-phase winding is housed in a slot that is a part, with one end connected to the neutral point of the three-phase winding and the other point connected to an external device A lead wire having a neutral lead wire through which power is supplied to the external device via the neutral lead wire, and a part of the neutral lead wire is a part of the rotating electrical machine. It is a neutral point winding that is encased in the magnetic pole part of the stator core, which is the iron core of the three-phase winding, and placed in the slot .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a cross section of the three-phase AC rotating electric machine of the present embodiment, in particular, 1/8 turn. The
[0007]
When a current is passed through each of the three-
[0008]
FIG. 2 shows the configuration of the windings of the rotating electrical machine of the present embodiment shown in FIG. As shown in the figure, in the present embodiment,
[0009]
3 and 4 are views showing a state in which the
[0010]
FIG. 6 is a diagram showing the ripple reduction effect of the neutral point current by the reactor formed by the neutral point winding 20. A broken line indicates a neutral point current in a state where no reactor is provided in the neutral
[0011]
In the above embodiment, the reactor provided on the neutral lead-out line is configured to use the stator core, but the stator core can also be used for the reactor used in the external circuit. This example will be described below.
[0012]
7 and 8 show a configuration in which a low-voltage battery boosts the voltage by a booster circuit and drives the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a rotating electrical machine according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a winding configuration of the rotating electrical machine of the present embodiment.
FIG. 3 is a development view of windings of the rotating electrical machine of the present embodiment.
FIG. 4 is a development view of a neutral point winding of the rotating electrical machine of the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing torque when only a neutral point winding is energized.
FIG. 6 is a diagram illustrating a ripple reduction effect of neutral point current by providing a neutral point winding.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a system having an external reactor.
8 is a diagram showing an example in which the reactor shown in FIG. 7 is configured using a core of a rotating electrical machine.
[Explanation of symbols]
10 stators, 12 magnetic poles, 14 stator cores, 16 slots, 18 windings for each phase, 20 neutral point windings, 28 neutral points, 30 neutral point lead wires.
Claims (3)
三相の巻線の中性点に一端が接続され、他端が外部機器に接続された中性点引き出し線であって、この中性点引き出し線を介して前記外部機器に電力が供給される、中性点引き出し線を有し、 A neutral point lead wire having one end connected to a neutral point of the three-phase winding and the other end connected to an external device, and power is supplied to the external device via the neutral point lead wire. Has a neutral point leader,
中性点引き出し線は、その一部が、当該回転電機の三相巻線の鉄心であるステータコアの磁極部分に券かれてスロット内に納められた中性点巻線となっている、 The neutral point lead wire is a neutral point winding part of which is encased in the magnetic pole part of the stator core, which is the iron core of the three-phase winding of the rotating electrical machine,
三相交流回転電機。Three-phase AC rotating electric machine.
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