JPH0127662B2 - - Google Patents
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- JPH0127662B2 JPH0127662B2 JP55068551A JP6855180A JPH0127662B2 JP H0127662 B2 JPH0127662 B2 JP H0127662B2 JP 55068551 A JP55068551 A JP 55068551A JP 6855180 A JP6855180 A JP 6855180A JP H0127662 B2 JPH0127662 B2 JP H0127662B2
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- Japan
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- phase
- winding
- grooves
- turns
- coil
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
Description
本発明は交流回転電機に使用される不整数溝巻
きの三相電機子巻線に関する。 多相交流回転電機では電機子鉄心の内周縁に複
数の溝を設け、これに電機子巻線を巻装し機械の
心臓部を形成する。その電機子巻線の巻き方には
重ね巻き、波巻、及び鎖巻の３種類があり、又１
個の溝にコイル辺を１個入れる単層巻、２個重ね
て入れる二層巻との二種数があり一般には二層重
ね巻が多く採用されている。更に一極一相当りの
溝数が整数の場合と不整数即ち分数になるものと
があり、前者を整数溝巻、後者を不整数溝巻又は
分数溝巻と称してともに広く用いられている。一
般に不整数溝巻は極数の比較的多い機械に採用さ
れる場合が多い。これは不整数溝巻が並列回路数
の選定範囲は狭いが、極数の整数倍でない溝数を
選定できるので、設計上の自由度が大きい、電圧
波形を良好にしやすいなどの利点があるためであ
る。多相交流回転機の不整数溝巻電機子巻線にお
いて、毎極毎相の溝数がｑがｑ＝Ａ＋Ｃ／Ｂで表わ されＢ＝３の場合、個々の巻線コイルはおのおの
電気角で45゜だけ偏位した軸線上にあり、従つて
各相巻線は原則として対称とならない。従来の巻
線において互いに電気角で45゜だけ偏位したコイ
ルの組合せの割合は二つの相巻線に関して３：１
および残りの相巻線に関して２：２の関係になつ
ていた。この様な従来の二層重巻不整数巻電機子
巻線の相電圧星形巻線のベクトル図を第１図に示
す。これは三相６極24溝、即ち毎極毎相の溝数ｑ
はｑ＝１＋１／３の場合の例である。図において小 ベクトルは各溝における各コイルの起電力を示
し、実線と破線とは巻方向が逆であることを示
し、各相の合成ベルトル電圧e〓u、e〓v、e〓wを太線で
示す。 この場合、これら合成ベクトル電圧e〓u、e〓v、e〓w
を計算式で求めると、次のようになる。 e〓u＝6εj0°＋2εj45゜ ＝６＋２（cos45゜＋Jsin45゜） ＝7.4142136＋j1.4142136 ＝7.5478847＜10.8゜ e〓v＝6εj135゜＋2εj90゜ ＝６（cos135゜＋jsin135゜） ＋２（cos90゜＋jsin90゜） ＝−4.2426407＋j6.2426407 ＝7.5478847＜124.2゜ e〓w＝4εj225゜＋4εj270゜ ＝４（cos225゜＋jsin225゜） ＋４（cos270゜＋jsin270゜） ＝−2.8284277−j6.8284271 ＝7.3910365＜247.5゜ したがつて、この例では個々の相起電力の差は
約２％、位相角は113.40゜又は123.30゜と三相の相
間位相角120゜から大きく偏向し、従つて相間電圧
では４％以上の差が生じている。 一方、無負荷電流についてもＵ相で1.58A、Ｖ
相で1.86A、Ｗ相で1.78A程度となり各相電流の
アンバランス率が9.2％にもなつている。この様
な巻線ではその励磁波形において著るしい高調波
と低倍調波を含み、特に後者の低倍調波は２極磁
束となり運転状態を乱し始動時に振動又は磁気騒
音を生じさせる欠点があつた。 従つて本発明は毎極毎相の溝数ｑがｑ＝Ａ＋
１／３（但し、Ａは正の整数）の場合において、
コスト増加なしに各相合成電圧を対称にし、特性
を低下させる高調波成分や低倍調波成分を充分に
抑制する不整数溝巻の三相交流電機子巻線を得る
ことを目的とする。 以下本発明による不整数溝巻電機子巻線の一実
施例について図面を参照しながら詳細に説明す
る。第１表は三相６極24溝、毎極毎相の溝数ｑ＝
１＋１／３の不整数溝巻電機子巻線の上コイルの溝 内配置を示す配置表である。
きの三相電機子巻線に関する。 多相交流回転電機では電機子鉄心の内周縁に複
数の溝を設け、これに電機子巻線を巻装し機械の
心臓部を形成する。その電機子巻線の巻き方には
重ね巻き、波巻、及び鎖巻の３種類があり、又１
個の溝にコイル辺を１個入れる単層巻、２個重ね
て入れる二層巻との二種数があり一般には二層重
ね巻が多く採用されている。更に一極一相当りの
溝数が整数の場合と不整数即ち分数になるものと
があり、前者を整数溝巻、後者を不整数溝巻又は
分数溝巻と称してともに広く用いられている。一
般に不整数溝巻は極数の比較的多い機械に採用さ
れる場合が多い。これは不整数溝巻が並列回路数
の選定範囲は狭いが、極数の整数倍でない溝数を
選定できるので、設計上の自由度が大きい、電圧
波形を良好にしやすいなどの利点があるためであ
る。多相交流回転機の不整数溝巻電機子巻線にお
いて、毎極毎相の溝数がｑがｑ＝Ａ＋Ｃ／Ｂで表わ されＢ＝３の場合、個々の巻線コイルはおのおの
電気角で45゜だけ偏位した軸線上にあり、従つて
各相巻線は原則として対称とならない。従来の巻
線において互いに電気角で45゜だけ偏位したコイ
ルの組合せの割合は二つの相巻線に関して３：１
および残りの相巻線に関して２：２の関係になつ
ていた。この様な従来の二層重巻不整数巻電機子
巻線の相電圧星形巻線のベクトル図を第１図に示
す。これは三相６極24溝、即ち毎極毎相の溝数ｑ
はｑ＝１＋１／３の場合の例である。図において小 ベクトルは各溝における各コイルの起電力を示
し、実線と破線とは巻方向が逆であることを示
し、各相の合成ベルトル電圧e〓u、e〓v、e〓wを太線で
示す。 この場合、これら合成ベクトル電圧e〓u、e〓v、e〓w
を計算式で求めると、次のようになる。 e〓u＝6εj0°＋2εj45゜ ＝６＋２（cos45゜＋Jsin45゜） ＝7.4142136＋j1.4142136 ＝7.5478847＜10.8゜ e〓v＝6εj135゜＋2εj90゜ ＝６（cos135゜＋jsin135゜） ＋２（cos90゜＋jsin90゜） ＝−4.2426407＋j6.2426407 ＝7.5478847＜124.2゜ e〓w＝4εj225゜＋4εj270゜ ＝４（cos225゜＋jsin225゜） ＋４（cos270゜＋jsin270゜） ＝−2.8284277−j6.8284271 ＝7.3910365＜247.5゜ したがつて、この例では個々の相起電力の差は
約２％、位相角は113.40゜又は123.30゜と三相の相
間位相角120゜から大きく偏向し、従つて相間電圧
では４％以上の差が生じている。 一方、無負荷電流についてもＵ相で1.58A、Ｖ
相で1.86A、Ｗ相で1.78A程度となり各相電流の
アンバランス率が9.2％にもなつている。この様
な巻線ではその励磁波形において著るしい高調波
と低倍調波を含み、特に後者の低倍調波は２極磁
束となり運転状態を乱し始動時に振動又は磁気騒
音を生じさせる欠点があつた。 従つて本発明は毎極毎相の溝数ｑがｑ＝Ａ＋
１／３（但し、Ａは正の整数）の場合において、
コスト増加なしに各相合成電圧を対称にし、特性
を低下させる高調波成分や低倍調波成分を充分に
抑制する不整数溝巻の三相交流電機子巻線を得る
ことを目的とする。 以下本発明による不整数溝巻電機子巻線の一実
施例について図面を参照しながら詳細に説明す
る。第１表は三相６極24溝、毎極毎相の溝数ｑ＝
１＋１／３の不整数溝巻電機子巻線の上コイルの溝 内配置を示す配置表である。
【表】
毎極毎相の溝数ｑ＝１＋１／３と言うことは隣接
する溝ないしコイル辺間の電気的位相角が45゜を
なし、個々のコイル辺における誘起電圧が相互に
45゜だけ偏位していることになる。第１表で示し
たコイル配置においてＵ相のコイルは溝番号１、
２、５、９、13、14、17、21の８溝に巻装されて
おり、溝番号２と14の二つの溝に巻装されている
コイルの巻回数は他のコイルの巻回数と比してそ
の巻回数比が0.64324：１になる様にする。又Ｖ
相のコイルは溝番号４、７、８、12、16、19、
20、24の溝に巻装されており、そのうち溝番号７
と19に巻装されているコイルの巻回数も他のコイ
ルの巻回数に比してその巻回数比は0.64324：１
となる様にする。更にＷ相のコイルに関しては溝
番号３、６、10、11、15、18、22、23の溝に巻装
されており、そのうち溝番号10、11、12、22、23
の４つの溝に巻装されているコイルの巻回数は他
のコイルのそれと比してその巻回数比が
0.88588：１になる様にする。この第１表に後述
の0.2kW例から下コイルの配置とＵ相のみのコイ
ル接続を夫々追加記入し、且つ各相コイルの巻回
数が他のコイルより少ないものに・印を付けたも
のを第４図に示した。第４図に於いて、・印を付
けた溝間で例えば溝番号３乃至６である４連続溝
には、、Ｖ、、Ｗ相コイルと各相コイルの巻
回数の多いコイルが挿入されている。又、溝番号
８、９と12、13は夫々２連続溝でここにも、Ｕ
相とＶ、相コイルと各相コイルの巻回数の多い
コイルが夫々挿入されている。つまり、各相の巻
線は巻回線の異なる２組のコイルにて構成され、
各相の巻回数少のコイルを挿入した１個又は２個
連続の溝を挾んで、４連続、２連続、２連続の状
態となる溝に各相の巻回数の多いコイルが相順に
挿入される。この様に巻装された電機子巻線の誘
起電圧のベクトル図を第２図に示す。小ベクトル
について実線と破線で表示したのは巻方向が相違
するため誘起電圧に関してそのベクトル方向を一
致させるためである。各相の合成誘起電圧e〓u、
e〓v、e〓wは e〓u＝6εj0゜＋（２×0.64324）εj45゜ ＝６＋1.28648（cos45゜＋jsin45゜） ＝6.9097＋j0.9097 ＝6.9693＜7.5゜ e〓v＝6εj135゜＋（２×0.64324）εj90゜ ＝６（cos135゜＋jsin135゜） ＋1.28648（cos90゜＋jsin90゜） ＝−4.2426＋j5.5291 ＝6.9693＜127.50゜ e〓w＝｛２＋２×0.88588）｝εj225゜ ＋｛２＋（２×0.88588）｝εj270゜ ＝3.77176｛（cos225゜＋jsin225゜）＋cos270゜ ＋jsin270゜）｝ ＝−2.667−j6.4388 ＝6.9693＜112.5゜ となる。従つて各相の誘起電圧は同一となり、位
相差も各相とも120゜となり、対称な不整数溝三相
電機子巻線を得ることができる。しかし上記の方
法では巻回数を小数にしなければならないことも
生じるが、巻回数は整数値でなければならないの
で、その場合は前記巻回数比に最も近い整数の巻
回数とする。 具体的な巻回数の選定実例と得られた性能を述
べると次の如くである。本発明に適用した機械の
定格：６極0.2kW全閉外扇形200V50Hz、固定子
溝数24、コイルピツチ＃１〜＃５、星状接続、普
通のコイルの巻回数59、Ｕ相溝番号２、14の巻回
数38（巻回数比0.6441） Ｖ相溝番号７、19の巻回数38（巻回数比0.6441） Ｗ相溝番号10、11、22、23の巻回数52（巻回数
比0.8814） 得られた無負荷電流はＵ相1.78A、Ｖ相1.64A、
Ｗ相1.69Aとなり従来方式での無負荷電流のアン
バランス率に比べ4.5％と大巾に改善できた。又
従来方式との起磁力を比較すると逆相分を大巾に
小さくすることができる。尚正相と逆相とに分け
た起磁力の比較表は細部にわたるため省略する。 以上記載の本発明によれば各相間電圧を同一に
し、各相位相差を120゜にできる対称な三相電機子
巻線を得ることができるため、巻線の励磁波形に
おいて高調波や低倍調波を含まなくなり、そのた
め振動や磁気騒音を低減でき、機械の温度上昇も
小さくできるなどの性能向上の効果が得られる。
又本発明は巻線の巻回数を変更するだけで達成で
きるため、各コイル間の結線方法は従来と変らず
余計な作業は不用であり、さらに使用コイル銅量
を減少できるので製造コストが低下する効果も得
られる。 本発明の第二の実施例として前述の第一の実施
例に比して極数、溝数を２倍にした12極48溝の場
合でもまつたく同様である。即ちＵ相のコイル群
のうち溝番号２、14、26、37に巻装された各コイ
ル、及びＶ相の溝番号７、19、31、43に巻装され
た各コイルの巻回数を他のコイルの巻回数と
0.64324：１の比とする。又Ｗ相のコイル群にお
いて溝番号10、11、22、23、34、35、46、47に巻
装されるコイルを他のコイルの巻回数と
0.88588：１の比とすることにより実現できる。 以上本発明によれば、毎極毎相の溝数ｑがｑ＝
Ａ＋１／３（但し、Ａは正の整数）の場合の三相
電機子巻線において、各相のコイル群のうち一部
のコイルの巻回数を他のコイルの巻回数と異なる
適当な値に選定することにより、各相かなりに対
称な三相交流電機子巻線を得ることができ、誘起
電圧中の高調波成分や低倍調波成分を充分に抑制
して特性を向上し、かつ使用銅量を低減して製造
コストを低下させることができる。
なし、個々のコイル辺における誘起電圧が相互に
45゜だけ偏位していることになる。第１表で示し
たコイル配置においてＵ相のコイルは溝番号１、
２、５、９、13、14、17、21の８溝に巻装されて
おり、溝番号２と14の二つの溝に巻装されている
コイルの巻回数は他のコイルの巻回数と比してそ
の巻回数比が0.64324：１になる様にする。又Ｖ
相のコイルは溝番号４、７、８、12、16、19、
20、24の溝に巻装されており、そのうち溝番号７
と19に巻装されているコイルの巻回数も他のコイ
ルの巻回数に比してその巻回数比は0.64324：１
となる様にする。更にＷ相のコイルに関しては溝
番号３、６、10、11、15、18、22、23の溝に巻装
されており、そのうち溝番号10、11、12、22、23
の４つの溝に巻装されているコイルの巻回数は他
のコイルのそれと比してその巻回数比が
0.88588：１になる様にする。この第１表に後述
の0.2kW例から下コイルの配置とＵ相のみのコイ
ル接続を夫々追加記入し、且つ各相コイルの巻回
数が他のコイルより少ないものに・印を付けたも
のを第４図に示した。第４図に於いて、・印を付
けた溝間で例えば溝番号３乃至６である４連続溝
には、、Ｖ、、Ｗ相コイルと各相コイルの巻
回数の多いコイルが挿入されている。又、溝番号
８、９と12、13は夫々２連続溝でここにも、Ｕ
相とＶ、相コイルと各相コイルの巻回数の多い
コイルが夫々挿入されている。つまり、各相の巻
線は巻回線の異なる２組のコイルにて構成され、
各相の巻回数少のコイルを挿入した１個又は２個
連続の溝を挾んで、４連続、２連続、２連続の状
態となる溝に各相の巻回数の多いコイルが相順に
挿入される。この様に巻装された電機子巻線の誘
起電圧のベクトル図を第２図に示す。小ベクトル
について実線と破線で表示したのは巻方向が相違
するため誘起電圧に関してそのベクトル方向を一
致させるためである。各相の合成誘起電圧e〓u、
e〓v、e〓wは e〓u＝6εj0゜＋（２×0.64324）εj45゜ ＝６＋1.28648（cos45゜＋jsin45゜） ＝6.9097＋j0.9097 ＝6.9693＜7.5゜ e〓v＝6εj135゜＋（２×0.64324）εj90゜ ＝６（cos135゜＋jsin135゜） ＋1.28648（cos90゜＋jsin90゜） ＝−4.2426＋j5.5291 ＝6.9693＜127.50゜ e〓w＝｛２＋２×0.88588）｝εj225゜ ＋｛２＋（２×0.88588）｝εj270゜ ＝3.77176｛（cos225゜＋jsin225゜）＋cos270゜ ＋jsin270゜）｝ ＝−2.667−j6.4388 ＝6.9693＜112.5゜ となる。従つて各相の誘起電圧は同一となり、位
相差も各相とも120゜となり、対称な不整数溝三相
電機子巻線を得ることができる。しかし上記の方
法では巻回数を小数にしなければならないことも
生じるが、巻回数は整数値でなければならないの
で、その場合は前記巻回数比に最も近い整数の巻
回数とする。 具体的な巻回数の選定実例と得られた性能を述
べると次の如くである。本発明に適用した機械の
定格：６極0.2kW全閉外扇形200V50Hz、固定子
溝数24、コイルピツチ＃１〜＃５、星状接続、普
通のコイルの巻回数59、Ｕ相溝番号２、14の巻回
数38（巻回数比0.6441） Ｖ相溝番号７、19の巻回数38（巻回数比0.6441） Ｗ相溝番号10、11、22、23の巻回数52（巻回数
比0.8814） 得られた無負荷電流はＵ相1.78A、Ｖ相1.64A、
Ｗ相1.69Aとなり従来方式での無負荷電流のアン
バランス率に比べ4.5％と大巾に改善できた。又
従来方式との起磁力を比較すると逆相分を大巾に
小さくすることができる。尚正相と逆相とに分け
た起磁力の比較表は細部にわたるため省略する。 以上記載の本発明によれば各相間電圧を同一に
し、各相位相差を120゜にできる対称な三相電機子
巻線を得ることができるため、巻線の励磁波形に
おいて高調波や低倍調波を含まなくなり、そのた
め振動や磁気騒音を低減でき、機械の温度上昇も
小さくできるなどの性能向上の効果が得られる。
又本発明は巻線の巻回数を変更するだけで達成で
きるため、各コイル間の結線方法は従来と変らず
余計な作業は不用であり、さらに使用コイル銅量
を減少できるので製造コストが低下する効果も得
られる。 本発明の第二の実施例として前述の第一の実施
例に比して極数、溝数を２倍にした12極48溝の場
合でもまつたく同様である。即ちＵ相のコイル群
のうち溝番号２、14、26、37に巻装された各コイ
ル、及びＶ相の溝番号７、19、31、43に巻装され
た各コイルの巻回数を他のコイルの巻回数と
0.64324：１の比とする。又Ｗ相のコイル群にお
いて溝番号10、11、22、23、34、35、46、47に巻
装されるコイルを他のコイルの巻回数と
0.88588：１の比とすることにより実現できる。 以上本発明によれば、毎極毎相の溝数ｑがｑ＝
Ａ＋１／３（但し、Ａは正の整数）の場合の三相
電機子巻線において、各相のコイル群のうち一部
のコイルの巻回数を他のコイルの巻回数と異なる
適当な値に選定することにより、各相かなりに対
称な三相交流電機子巻線を得ることができ、誘起
電圧中の高調波成分や低倍調波成分を充分に抑制
して特性を向上し、かつ使用銅量を低減して製造
コストを低下させることができる。
第１図は従来の不整数巻三相電機子巻線の一例
のベクトル図、第２図は本発明の一実施例の誘起
電圧のベクトル図、第３図はコイル巻回数の多少
を示すコイルル配置図である。 １〜４８……固定子溝番号、e〓u，e〓v，e〓w……
Ｕ，Ｖ，Ｗ相の誘起電圧ベクトル、Ｕ，Ｖ，Ｗ…
…固定子溝内に納められた各相のコイル辺。
のベクトル図、第２図は本発明の一実施例の誘起
電圧のベクトル図、第３図はコイル巻回数の多少
を示すコイルル配置図である。 １〜４８……固定子溝番号、e〓u，e〓v，e〓w……
Ｕ，Ｖ，Ｗ相の誘起電圧ベクトル、Ｕ，Ｖ，Ｗ…
…固定子溝内に納められた各相のコイル辺。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 毎極毎相の溝数ｑがｑ＝Ａ＋１／３（但し、
Ａは正の整数）である三相交流電機子巻線に於い
て、重ね巻方式で各相巻線は巻回数の異なる二組
のコイルで成り、この内巻回数の多いコイルを４
連続、２連続、２連続の組合せで繰返す連続溝で
４連続溝には第１及び第２相巻線とこれを両側か
ら挟む第３相巻線を夫々挿入すると共に２つの２
連続溝にも前記第１及び第２相巻線を夫々挿入
し、巻回数の少ないコイルを前記４連続溝と両隣
接する２連続溝間に挾まれた１個の溝には第１又
は第２相巻線を又隣接する２連続溝間の複数個連
続する溝には第３相巻線を夫々挿入し形成したこ
とを特徴とする三相交流電機子巻線。 ２ 三相６極溝数24と12極溝数48の場合、第１及
び第２相巻線は巻回数比が略0.64：１なる二組の
コイルから成り、第３相巻線は巻回数比が略
0.89：１なる二組のコイルから成る特許請求の範
囲第１項記載の三相交流電機子巻線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6855180A JPS56166737A (en) | 1980-05-23 | 1980-05-23 | Polyphase ac armature coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6855180A JPS56166737A (en) | 1980-05-23 | 1980-05-23 | Polyphase ac armature coil |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2252089A Division JPH01311842A (ja) | 1989-02-02 | 1989-02-02 | 三相交流電機子巻線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56166737A JPS56166737A (en) | 1981-12-22 |
| JPH0127662B2 true JPH0127662B2 (ja) | 1989-05-30 |
Family
ID=13377004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6855180A Granted JPS56166737A (en) | 1980-05-23 | 1980-05-23 | Polyphase ac armature coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56166737A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4584122B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2010-11-17 | 本田技研工業株式会社 | ステータ |
| JP4828666B2 (ja) | 2009-08-06 | 2011-11-30 | パナソニック株式会社 | 同期電動機及び同期電動機駆動システム |
| WO2014091609A1 (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54113809A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-05 | Toshiba Corp | Armature winding for three-phase ac rotary machine |
-
1980
- 1980-05-23 JP JP6855180A patent/JPS56166737A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54113809A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-05 | Toshiba Corp | Armature winding for three-phase ac rotary machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56166737A (en) | 1981-12-22 |
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