JPH04289744A - 三相６極電機子巻線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は整数スロット巻の三相６
極電機子巻線に関する。

【０００２】

【従来の技術】三相電機子巻線の巻装方式として、一般
に重ね巻と同心巻とがある。重ね巻は、同一形状で同一
のコイルピッチのコイルを順次重ねてスロットに収納し
て構成される。これは各コイルの形状が同一であって、
各相の巻線抵抗，漏洩リアクタンスが等しくなるため、
各相の電気的特性が平衡するという利点がある。しかし
、全てのスロットに異相のコイルが二層に重ねて収納さ
れるため、コイル挿入作業を自動化することができず、
作業者が手作業でそれを行わなければならないという欠
点がある。

【０００３】一方、同心巻は、各相各極の巻線が互いに
コイルピッチが相違する複数個の同心巻コイルから構成
され、これらが極中心に対して同心状に配置される。こ
れは各巻線をインサータと称する自動コイル挿入機を使
用してコイルの挿入が可能で、生産性に優れるため広く
利用されている。その一例を図１４に示す。

【０００４】例示した巻線は４極の同心巻であって、各
相のコイルは例えばＵ，Ｖ，Ｗ相の順に相毎にスロット
内に収納されている。従って、各コイルのコイルエンド
は外周側からＵ相，Ｖ相，Ｗ相の順に並び、各相の各極
コイルは共に回転子を取り囲む環状領域を４等分した約
９０度の角度範囲内に順次位置するようになっている。 図中、Ｕ相のコイルは第１極〜第４極をＵ１〜Ｕ４と表
し、Ｖ相及びＷ相についても同様にＶ１〜Ｖ４，Ｗ１〜
Ｗ４と表してある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では次のような問題がある。

【０００６】（１）１スロットに１個のコイルが収納さ
れる単層巻であるから、コイル体積の大きな機種になる
とコイルの挿入性が悪くなる。又、挿入後のコイルエン
ドの成形が困難になって軸方向寸法が長くなったりコイ
ル表面を損傷させたりする。従って、コイルエンドの成
形工程に十分に耐えることができるようにするためには
、スロット絶縁物や相間絶縁物を十分に厚くする必要が
ある。

【０００７】（２）各相のコイルエンドは相毎に径方向
に順に配置される形態であるから、コイルエンドの長さ
寸法が各相毎に相違することになる。このため、巻線抵
抗及び漏洩リアクタンスの相違から相毎の巻線インピー
ダンスに不平衡が生じ、励磁電流の不平衡という電気的
な種々の不具合をもたらす。また、同一の鉄心寸法であ
れば、重ね巻に比べて電気的諸特性が劣り、更に使用銅
量が多くなる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、単層同心巻と同
等のコイル挿入性を発揮せると共にコイル挿入回数を減
らして生産性を向上させ、しかも二層重ね巻と同等の優
れた電気的諸特性を有する三相電機子巻線を提供するに
ある。 ［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の三相６極電機子
巻線は、各極各相の巻線を互いにコイルピッチが相違す
るｑ個の同心巻コイルまたはコイルピッチが同一で順次
隣接するスロット内に位置するｑ個の連続コイルからな
り（ｑは各極各相のスロット数）、６極を構成する基準
となる相の６個の巻線のうち、隣合わない３個の巻線を
電気角で互いに１８０°ずつ隔て、％コイルピッチを１
００％又は、１００％未満（巻線の最小ピッチの内側に
他相のコイルの１極１相分のコイル数に相当する量，＝
ｑ個又はｑ個未満のスロット数）として構成し、各相の
巻線は電気角で互いに１８０°ずつ隔たり、且つ、三相
６極分の巻線を２組又は３組毎にグループ化して、各ス
ロット毎に１段のコイルが入るように配置し、２回又は
３回のコイル挿入回数で前記コイルをスロットに同時挿
入し二層巻とするところに特徴を有する。

【００１０】

【作用】各極各相の巻線は、各極各相のスロット数に相
当するｑ個の同心巻コイルまたはｑ個の連続コイルから
構成されているから、１スロットに２個のコイル辺が挿
入される二層巻となる。このため１個のコイル当りの断
面積は単層同心巻の半分になり、従って、コイル体積の
大きな機種でもコイルの挿入性を良好に維持することが
でき、コイル挿入後におけるコイルエンドの成形が容易
となってコイル表面の絶縁不良が生じにくい。また、三
相６極分のコイルを２回又は３回の挿入回数でスロット
に同時に挿入して二層巻とするから、コイル挿入作業の
自動化が容易で生産性が向上する。しかもそれでいなが
ら各相巻線のスロットへのコイル挿入位置関係は例えば
Ｕ１〜３は最外周、Ｕ４〜６は中間位置となり各相毎に
平均化されるから、巻線インピーダンスが三相間で平衡
し不平衡励磁電流の発生を抑制して電気的諸特性が向上
する。

【００１１】

【実施例】＜第１実施例＞本実施例は６極，３６スロッ
トの二層同心巻としており、図１ないし図５を参照して
説明する。番号１〜３６はスロット番号、Ｕ１〜Ｕ６は
Ｕ相の第１〜第６の各極巻線、Ｖ１〜Ｖ６はＶ相の第１
〜第６の各極巻線、Ｗ１〜Ｗ６はＷ相の第１〜第６の各
極巻線を示す。この実施例で各極各相のスロット数ｑは
、ｑ＝３６／（６×３）＝２となる。

【００１２】各相各極の巻線は、図３に１パス挿入分の
各相の第１極ないし第３極を取り出して示すように、各
極各相のスロット数ｑに等しい夫々２個の同心巻コイル
Ｕ１１〜Ｕ１２，Ｖ１１〜Ｖ１２，Ｗ１１〜Ｗ１２から
構成されている。いずれの相についても同様な原則に基
づき構成されているから、Ｕ相第１極巻線Ｕ１について
詳細に述べる。

【００１３】これは、＃１から＃８にわたるコイルピッ
チの第１コイルＵ１１と、＃２から＃７にわたるコイル
ピッチの第２のコイルＵ１２と、コイルピッチが互いに
相違するｑ個（２個）のコイルから構成されている。な
お、記号＃はスロット番号を表すために付してある。

【００１４】６極を構成する中の基準となるＵ相の６個
の巻線のうち、隣り合わない３個の巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ
３を電機子鉄心の最外周に位置するように配置し、互い
に電気角で１８０°ずつ隔てられている。さらに、その
巻線の最小コイルピッチの内側に他相のＶ１，Ｗ１，Ｖ
２，Ｗ２，Ｖ３，Ｗ３相巻線の片側コイルが配置される
ように％コイルピッチを１００％として構成し、これら
他相の巻線は電気角で互いに１８０°ずつ隔たられてい
る。

【００１５】上記各巻線を構成するコイル群のスロット
内への収納状態について述べる。図１において、＃１〜
＃３６の各スロット部分に示した２本の線は、相は同一
で電圧が異なる２本のコイル辺が１つのスロットに収納
された二層巻の様子を示しており、右側に示したコイル
辺がスロットのスロット底部（電機子鉄心の外周側）に
位置し、左側に示したコイル辺がスロットの上部（電機
子鉄心の内周側）に位置することを意味する。また、全
コイルのスロット内における位置関係を示すようになる
。

【００１６】表１において、「底」はコイル辺がスロッ
トの底部に収納され、「上」はコイル辺がスロットの上
部に収納されることを意味する。従って、「底−底」は
当該コイルが両コイル辺がスロットの底部から底部にわ
たるように配置されていることを示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】さて、各コイルの挿入手順について説明す
る。コイル挿入手順は第１回目のコイル（１パスと称す
）挿入作業、続いて中間成形作業（ここでは簡単に説明
する）、最後に第２回目のコイル（２パスと称す）挿入
作業からなる。

【００１９】まず１パス挿入作業は、スロットの底部に
位置する三相巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３
，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を１組とし、これらを図示しない自
動コイルインサータにセットして電機子鉄心のスロット
に挿入する。これらの巻線を構成する各相３個合計１８
個のコイルは表１からも明らかなように全てのコイルが
スロットの底部に収納される。

【００２０】次に中間成形を行なうが、スロットの底部
と上部に収納されるコイル間には絶縁物を挿入又は係止
することは言うまでもないことである。尚、本実施例を
２００ＶにてＹ，△結線する場合には各コイル毎の電位
差が小さくなり、スロットの中の絶縁物は省略すること
ができるメリットも有する。

【００２１】続いての２パス挿入作業は、スロットの上
部に位置する三相巻線Ｕ４，Ｕ５，Ｕ６，Ｖ４，Ｖ５，
Ｖ６，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６を別の組とし、自動コイルイン
サータによりスロットの上部に収納される。前記した１
パスの三相巻線Ｕ１〜３，Ｖ１〜３，Ｗ１〜３及び２パ
スの三相巻線Ｕ４〜６，Ｖ４〜６，Ｗ４〜６は各々が電
気角で１８０°の隔たりとなると共に、三相巻線Ｕ１〜
６，Ｖ１〜６，Ｗ１〜６は各々が電気角で６０°の隔た
りとなるから、コイルインサータにセットする時及びコ
イル挿入後の各コイルのお互いの干渉はない。この際、
表１から明らかなように、１パス挿入後の２パス挿入は
全スロットの底部に既にコイル辺が挿入されており、単
に全スロットの上部に三相巻線Ｕ４〜６，Ｖ４〜６，Ｗ
４〜６を重ねて挿入するだけでよい。

【００２２】このように本実施例ではコイルインサート
を利用して、６極機種においても２回の挿入作業にて全
ての巻線の挿入作業を終えることができる。尚、このよ
うに各コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル）が隣り合ってスロ
ットに挿入されるので、コイルの挿入方法としてはコイ
ル挿入抵抗が小さくなる。例えば特公昭５５−１２８２
７号，特公昭６１−９８４号，特公昭５８−２６５５０
号などの方法を採用するのがよい。

【００２３】上述のようにして挿入された各コイルの配
置は図２に示すようになり、各相巻線のスロットへの挿
入位置関係は各相毎に同一になって幾何学的及び電気的
に平衡することが明らかである。また、各コイルの接続
については、例えば図４に示す通りに接続すれば６Ｙ接
続となり、図５に示す通りに接続すれば６△接続とする
ことができる。尚、小形機種については１Ｙ，１△，２
Ｙ，２△等の接続も可能である。

【００２４】上記構成の本実施例によれば、６極機種に
おいても自動コイル挿入機を使用し、２回のコイル挿入
作業によって全てのコイルの挿入を完了することができ
、コイルの挿入を手作業に頼っていた二層重ね巻に比べ
て生産性が著しく高くなる。しかも、それでいながら図
１に示したように３つの相の各巻線のコイルのスロット
に対する関係（スロットの底部と上部）が上・下に均等
配置されるから、そのコイルを例えば６×Ｙ・△などに
結線すると、各相コイルのインピーダンスが略等しくな
り、インピーダンス不平衡による励磁電流の不平衡を防
ぐことができ、従来の単層同心巻にありがちな電気的諸
特性の悪化を抑制できる。また、二層同心巻であるから
、１個のコイルは単層同心巻とした従来の導体数の半分
の導体数にて構成されることになる。従って、コイル体
積は従来の半分になり、スロットへの挿入作業が容易と
なり、且つ挿入後のコイルエンド成形作業も容易になる
。このようにコイルエンド成形作業が容易であることは
、コイルエンドの長さに十分な余裕を与えておかなくと
も成形が可能になることを意味するから、各コイル軸方
向寸法が短くなって、使用銅量や削減が可能となり、コ
イルエンドと外被構造物との間に十分な絶縁距離を確保
することが可能になる。また、成形圧力が低くて済むか
らコイルの絶縁被覆を損傷することが少なくなる。 ＜第２実施例＞

【００２５】図６及び図７を参照して説明する。３６ス
ロット，６極の二層同心巻としたところは上記第１実施
例と同一であるが、各コイルのコイルピッチが相違する
。各極各相のスロット数ｑは第１実施例と同様に２であ
り、各極各相の巻線はやはり互いにコイルピッチが相違
する２個の同心巻コイルから構成されている。各同心巻
コイルのコイルピッチは、６，４である。その他の点は
、第１実施例と同一であるから、同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。コイル展開図は図７に示した
ようになり、やはり各相巻線のスロットへの挿入位置関
係は各相毎に同一になって幾何学的及び電気的に平衡す
ることが明らかである。

【００２６】但し、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の各コイルとＷ１
，Ｗ２，Ｗ３の各コイルの一部があるスロットにて同時
に異相コイルが挿入されるパターンとなるので、この第
２実施例ではＵ１，Ｕ２，Ｕ３とＶ１，Ｖ２，Ｖ３の各
三相巻線を１パスとし、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３とＵ４，Ｕ５
，Ｕ６の各三相巻線を２パスとし、Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６と
Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６の各三相巻線を３パスとして３回にて
挿入する電機子巻線の例である。この実施例ではコイル
ピッチを６，４としたので高調波歪を軽減してモータ特
性を向上させることが出来る利点がある他、第１の実施
例と同一の作用・効果を得ることができる。 ＜第３実施例＞

【００２７】図８及び図９を参照にして説明する。３６
スロット，６極で各極各相のスロット数ｑが２となる点
では前記第１及び第２実施例と同一であるが、重ね巻方
式となっている点が相違する。

【００２８】各極各相の巻線は全てコイルピッチが６で
ある２個の連続コイルから構成されている。１パスを構
成する三相巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を取出して示すと図９のようになり、
各連続コイルは順次隣接するスロット内に位置されるよ
うになっている。これら１パスの三相分の巻線Ｕ１，Ｕ
２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は一組
として自動コイル挿入機によって鉄心スロット内に挿入
される。また、残りの各極を構成する２パスの三相巻線
Ｕ４，Ｕ５，Ｕ６，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ
６も同様な構成でスロットに同時挿入される。従って、
コイル挿入回数は２となる。なお、コイル配置図は第１
実施例のものとして示した図２と同じになる。

【００２９】この第３実施例によれば、二層重ね巻であ
りながら、コイル挿入作業を自動コイル挿入機を使用し
て行うことができ生産性が大きく高まる。勿論、各コイ
ルの導体数は単層同心巻の半分であるから、コイルエン
ドの成形作業は簡単に行うことができる。 ＜第４実施例＞

【００３０】この実施例のコイル配置を示す図１０から
明らかな通り、５４スロット，６極の例である。本実施
例では、各極各相のスロット数ｑは３となり、各相各極
の巻線はコイルピッチが順に１１，９，７である３個（
ｑ個）の同心巻コイルから構成されている。やはり各相
の巻線は電気角で互いに６０°ずつ隔たり、且つ、１パ
ス三相分の巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を一組として２回のコイル挿入回数で
スロットに同時挿入されて二層同心巻とされている。ス
ロット数及びコイルピッチが前記第１実施例と相違する
だけであるから、同一部分に同一符号を付して説明を省
略するが、第１実施例と同様な効果を奏することは勿論
である。 ＜第５実施例＞

【００３１】やはり５４スロット，６極で、二層重ね巻
とすることができる。この場合、コイルピッチは９（％
ピッチは１００％）で、コイル配置は図１０と全く同一
となる。二層重ね巻であってもコイル挿入回数は２であ
る。 ＜第６実施例＞

【００３２】この実施例のコイル配置図を図１１に示す
が、やはり５４スロット，６極で二層同心巻とした例で
、前記第４実施例とは同心巻コイルのコイルピッチが異
なる。各相各極巻線を構成する３個の同心巻コイルのコ
イルピッチは、順に１０，８，６で、やはり三相分の巻
線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｗ１，Ｗ２，
Ｗ３を一組として２回のコイル挿入回数でスロットに同
時挿入されて二層巻とされている。 ＜第７実施例＞

【００３３】図１２にコイル配置図を示す。７２スロッ
ト，６極で、二層同心巻とした例である。各極各相のス
ロット数ｑはｑ＝７２／（６×３）から４となり、各極
各相の巻線は互いにコイルピッチが相違する４個（ｑ個
）の同心巻コイルから構成され、そのコイルピッチは順
に１５，１３，１１，９である。

【００３４】この実施例によっても、上記各実施例と同
様な効果を奏する上、特に第２及び第６実施例と同様に
中敷絶縁物や相間絶縁物の挿入を簡略化できたり省略で
きるという利点がある。

【００３５】さらに、二層重ね巻とする場合には、すべ
てのコイルのコイルピッチを１２として各相各極を構成
する４個のコイルが順次隣接するスロット内に位置する
ようにすれば良い。いずれの場合も、三相分の巻線Ｕ１
，Ｕ２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を
一組として２回のコイル挿入回数でスロットに同時挿入
して二層巻とすれば、前記各実施例と同様な効果を奏す
る。 ＜第８実施例＞

【００３６】極数を６極とした例で、７２スロットの場
合を図１３に示す。各極各相のスロット数ｑは４となり
、各極各相の巻線は４個のコイルから構成されている。 ここで二層同心巻とする場合には各コイルのコイルピッ
チを順に１３，１１，９，７とすれば良く、二層重ね巻
とする場合にはすべてのコイルのコイルピッチを１０と
して各相各極を構成する４個のコイルが順次隣接するス
ロット内に位置するようにすれば良い。いずれの場合も
二相分の巻線Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を一
組として１パスとし、２パスとしては二相分の巻線Ｗ１
，Ｗ２，Ｗ３，Ｕ４，Ｕ５，Ｕ６を他の一組として、３
パスとしては二相分の巻線Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｗ４，Ｗ
５，Ｗ６を別の一組として、３回のコイル挿入回数でス
ロットに挿入して二層巻とすれば、前記各実施例と同様
な効果を奏する。

【００３７】その他、本発明は上記各実施例に限定され
るものではなく、図４，図５に示した結線に限らず、１
×Ｙ，２×Ｙ，１×△，２×△等の結線であっても良い
ことは勿論であり、また各コイルのコイルピッチは各実
施例に示した例に限定されず、異常トルクを発生させな
い範囲内で種々変更できるものである。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の三相６極電
機子巻線によれば、二層巻であって１個のコイル当りの
断面積は単層同心巻の半分になるから、コイル体積の大
きな機種でもコイルの挿入性を良好に維持することがで
き、コイル挿入後におけるコイルエンドの成形が容易と
なってコイル表面の絶縁不良が生じにくい。また、三相
全てのコイルの１／２又は１／３のコイルを２回又は３
回の挿入回数でスロットに同時挿入して二層巻とするか
ら、コイル挿入作業の自動化が容易で、生産性に優れる
。しかも、それでいながら各相巻線のスロットへの挿入
位置関係は各相毎に同一になって巻線インピーダンスが
三相間で平衡するから、不平衡励磁電流の発生を抑制し
て電気的諸特性が向上する優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すコイル展開図。

【図２】コイル配置図。

【図３】各相の１パスのみを示したコイル展開図。

【図４】巻線接触図。

【図５】巻線接触図。

【図６】本発明の第２実施例を示すコイル展開図。

【図７】コイル配置図。

【図８】本発明の第３実施例を示すコイル展開図。

【図９】各相の１パスのみを示したコイル展開図。

【図１０】本発明の第４及び第５の各実施例を示すコイ
ル配置図。

【図１１】第６実施例のコイル配置図。

【図１２】第７実施例のコイル配置図。

【図１３】第８実施例のコイル配置図。

【図１４】従来例を示すコイルエンド側からの側面図。

【符号の説明】

図中、Ｕ１〜Ｕ６はＵ相の第１極〜第６極の各巻線、Ｖ
１〜Ｖ６はＶ相の第１極〜第６極の各巻線、Ｗ１〜Ｗ６
はＷ相の第１極〜第６極の各巻線である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　整数スロット巻の三相６極電機子巻線
   において、各極各相の巻線を互いにコイルピッチが相違
   するｑ個の同心巻コイルから成り（ｑは各極各相のスロ
   ット数）、６極を構成する基準となる相の６個の巻線の
   うち隣合わない３個の巻線を電気角で互いに１８０°ず
   つ隔て、％コイルピッチを１００％（巻線の最小コイル
   ピツチの内側に他相コイルの１極１相のコイル数に相当
   する量、ｑ個のスロット数）として構成し、残りの二相
   の巻線は電気角で互いに１８０°ずつ隔たり且つ、全三
   相６極分の巻線を２組にグループ化して各スロット毎に
   １段のコイルが入るように配置し二層巻とすることを特
   徴とする三相６極電機子巻線。
2. 【請求項２】　　整数スロット巻の三相６極電機子巻線
   において、各極各相の巻線をコイルピッチが同一で順次
   隣接するスロット内に位置するｑ個の連続コイルからな
   り（ｑは各極各相のスロット数）６極を構成する基準と
   なる相の６個の巻線の内、隣合わない３個の巻線を電気
   角で互いに１８０°ずつ隔て％コイルピッチを１００％
   （巻線の最小コイルピッチ内側に他相コイルの１極１相
   のコイル数に相当する量，ｑ個のスロット数）として構
   成し、残りの二相の巻線は電気角で互いに１８０°ずつ
   隔たり且つ三極６極分の巻線を２組にグループ化して各
   スロット毎に１段のコイルが入るように配置し二層巻と
   することを特徴とする三相６極電機子巻線。
3. 【請求項３】　　前記請求項１記載の三相６極電機子巻
   線において、６極を構成する基準となる相の６個の巻線
   のうち、隣合わない３個の巻線を電気角で互いに１８０
   °ずつ隔てその％コイルピッチを１００％未満として構
   成し、残りの二相の巻線は電気角で互いに１８０°ずつ
   隔たり、且つ６極分の巻線を３組にグループ化して二層
   同心巻とすることを特徴とする三相６極電機子巻線。
4. 【請求項４】　　前記請求項２記載の三相６極電機子巻
   線において、６極を構成する基準となる相の６個の巻線
   のうち、隣合わない３個の巻線を電気角で互いに１８０
   °ずつ隔てその％コイルピッチを１００％未満として構
   成し、残りの二相の巻線は電気角で互いに１８０°ずつ
   隔たり且つ、三相６極分の巻線を３組にグループ化し二
   層重ね巻とすることを特徴とする三相６極電機子巻線。