JP4609412B2

JP4609412B2 - 多巻線電動機の固定子コイル

Info

Publication number: JP4609412B2
Application number: JP2006289859A
Authority: JP
Inventors: 良充小田井
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: JP2008109769A

Description

本発明は、複数台のインバータにより駆動される多巻線電動機の固定子コイルに関する。

複数台のインバータにより駆動される多巻線電動機は、複数本の素線を独立して接続する多巻線の構成ではなく、特許文献１に開示されているように固定子コイルの並列回路数を複数とし、この各々の巻線を複数台のインバータに接続する駆動システムや、特許文献２に開示されているように同一スロット内へ複数のコイルを巻き入れ、複数台のインバータに接続する駆動システム等として用いられている。
特開平７−２９８６８５号公報特開平１１−２５２９８６号公報

上述の固定子コイルの並列回路数を複数とした構成の場合、固定子コイルの並列回路数は電動機の極数の約数しかとれず、インバータの並列台数に制限が生じる。また、固定子巻線は各々に給電されることにより回転磁極を形成するため、複数台中のインバータの１台が故障した場合は、回転磁極を形成することができないため電動機は運転不能になるという課題があった。

一方、同一スロット内へ多重数分のコイルを巻き入れした場合、各々のコイルは独立して回転磁極を形成するため、複数台中のインバータの１台が故障しても電動機出力を低減すれば、減機運転が可能であるが、複数のコイルを製作する必要があり、多くの製作時間を要するため高価格となる。また、３以上の複数のコイルを同一スロット内に納めるのは作業性が困難となるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、多重数分のコイルを製作することなく、またインバータの台数の制限を受けず、しかもインバータの減機運転が可能な安価な多巻線電動機を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明の請求項１は、複数台のインバータで駆動する多相多極の多巻線電動機の複数の固定子スロットに上コイル、下コイルがそれぞれ固定子スロットの上部位置、下部位置となるように２層に順次収納される亀甲形の固定子コイルにおいて、前記固定子コイルは複数本の素線から構成され、１極１相内の隣接する固定子コイルの素線は固定子スロットの同じ位置の素線と接続するとともに、隣接する極間の固定子コイルの素線は固定子スロットの同じ位置の素線より少なくとも一段ずらした位置の素線と接続し、素線毎にインバータが接続される多巻線回路を構成したことを特徴とする。

本発明の請求項１によると、運転するインバータの台数が電動機の極数の制約を受けず、容易に任意の多巻線回路数を構成することができ、また多重数分のコイルを製作しないため、製作時間を低減することが可能となる。さらに、各々の多巻線回路は独立して回転磁極を形成するため、複数台中のインバータが故障しても減機運転を継続することができる。

また、本発明の請求項１によると、極間接続時に各素線を１段以上ずらして接続を行うことにより各々の多巻線回路のリアクタンスをバランスさせることができる。

本発明によれば、多重数分のコイルを制作することなく、インバータの台数の制限を受けず、インバータの減機運転が可能な安価な多重巻線電動機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である固定子コイルのスロット断面図、図２は隣接する１極１相内のコイルとの接続の説明図、図３は極間のコイルとの接続の説明図、図４はＶ相結線図、図５はＶ１相の上コイルの各スロットに納まる位置を表した図である。

なお、本実施形態の多重巻線電動機は、多重数６、３相、6極、スロット数７２、１極１相スロット数４、固定子巻線巻回数２、素線本数６（横１、縦６）、固定子巻線跨り１〜１１、1列スター結線構成の電動機である。

図１に示すように、本実施形態の固定子コイルは、スロット１内に素線本数６（ａ〜ｆ）、巻回数２からなる2層巻きの上コイル２と下コイル３が納められている。尚、上コイル２と下コイル３はコイルの工作上、各素線位置が１８０度反転したものとなる。また、各素線（ａ〜ｆ）はそれぞれ独立して絶縁が施されており、２層巻コイル２、３全体は主絶縁でさらに絶縁が施されている。６本の素線（ａ〜ｆ）は、他の各相の素線（ａ〜ｆ）とそれぞれ中性点を介して接続され多重数６の回路を構成する。

次に、コイルの接続について説明する。
上述の各コイルは隣接する１極１相内のコイルとは、図２に示すようにスロット内の同じ位置の素線と接続される。極間との接続（図４中の接続（Ａ））は図３に示すようにスロット内の位置を１段（転位）して接続される。この接続の効果をＶ１相を例に図４及び図５により説明する。スロット１の素線ａに接続されるＶ１相のコイルは、図２の接続によりスロット２〜４の素線ａに接続される。次にスロット１６との極間接続時は、図３の接続により素線ｂと接続され、図２の接続によりスロット１５〜１３の素線ｂに接続される。次にスロット２５との極間接続時は図３の接続により素線ｃと接続され、図２の接続によりスロット２６〜２８の素線ｃに接続される。

次に、スロット４０との極間接続時は、図３の接続により素線ｄと接続され、図２の接続によりスロット３９〜３７の素線ｄに接続される。次にスロット４９との極間接続時は、図３の接続により素線ｅと接続され、図２の接続によりスロット５０〜５２の素線ｅに接続される。次にスロット６４との極間接続時は、図３の接続により素線ｆと接続され、図２の接続によりスロット６３〜６１に接続され、スロット６１の素線ｆは中性点側のＹ１相（図４）に接続される。

これらの接続を行うことによりＶ１相のスロット内に納まる上コイルの配置は、図５に示すように回路内でスロット内の上下位置は均等に配置され、Ｖ１〜６（図４）のコイルのリアクタンスは、ほぼバランスがとれた回路構成となる。

したがって、インバータの並列台数に制限がなく、多重数分のコイルの製作を必要としない、インバータの減機運転が可能な多巻線電動機を安価に提供することができる。

上述した実施形態では多重数６の場合について説明しているが、その限りではなく、素線本数も多重数と同一ではなく、多重数のｎ倍としてもよい。また、極数、スロット数、固定子巻線巻回数、固定子巻線跨り、固定子巻線の結線（列数、接続（スター結線またはデルタ結線））もその限りではない。隣接する１極１相内のコイルとの接続時は、スロット内の同じ位置の素線と接続、極間接続はスロット内の位置を１段ずらし接続を行っているが、この限りではなく、多重数及び極数等の組合せにより１極１相内のコイル内で転位を行ってもよく、さらに極間接続においてもスロット内の位置を多段ずらして接続を行ってもよく、また複数本の素線単位でスロット内の位置をずらして接続をしてもよい。

本発明の第１実施形態の固定子コイルのスロット断面図。本発明の第１実施形態の固定子コイルの隣接する１極１相内のコイルの接続の説明図。本発明の第１実施形態の固定子コイルの極間コイルの接続の説明図。本発明の第１実施形態の固定子コイルＶ相の結線図。本発明の第１実施形態の固定子コイルＶ１相スロット配置の説明図。

符号の説明

１…固定子スロット、２…上コイル、３…下コイル。

Claims

複数台のインバータで駆動する多相多極の多巻線電動機の複数の固定子スロットに上コイル、下コイルがそれぞれ固定子スロットの上部位置、下部位置となるように２層に順次収納される亀甲形の固定子コイルにおいて、
前記固定子コイルは複数本の素線から構成され、
１極１相内の隣接する固定子コイルの素線は固定子スロットの同じ位置の素線と接続するとともに、隣接する極間の固定子コイルの素線は固定子スロットの同じ位置の素線より少なくとも一段ずらした位置の素線と接続し、素線毎にインバータが接続される多巻線回路を構成したことを特徴とする多巻線電動機の固定子コイル。