JPS59204458A - 直流機の電機子 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、直流機の電慎子巻線に係り、特に、高速機で
、電気装荷、磁気装荷の大きい電機子に好適な電機子巻
勝に関する。

［６発明の背景〕 第１図は従来の直流機の要部を展開断面図である。ここ
で、継鉄１の内周に１主極鉄心２と補極鉄心４が取付け
られ、それぞれめ鉄心には主極巻線３と補極巻線５が巻
装されており、空隙６を介して、電機子７と対向してい
る。電機子７はスロソトをもつ電機子鉄心８と、スロッ
）８ａに巻装された電機子巻線９で構成される。電機子
巻線９はブラシおよび整流子（図示せず）を介して電力
が供給され、図示した鎖線の主磁束を切って、電機子に
トルクが発生じて駆動力を得る。この時、電機子巻線９
は主極下を通過する時に種々の方向の磁束を切る。すな
わち、主磁束は空隙を介して電機子７へ入射するが、空
隙で広がる。このため、スロット中の電機子巻線９の各
導体は通常の径方向磁束の他に、周方向磁束を切ること
になる。一般に、磁気装荷が小さい場合、主磁束は主極
鉄心２のＮ極から空隙６を介してＮ極下の電機子のティ
ース８ｂにほとんどの磁束が入射し、電機子鉄心背部８
Ｃを通ってＳ極下に達し、Ｓ極下のティース８ｂおよび
空隙６を介してＳ極に至シ、継鉄を介してＮ極へ戻る閉
回路を構成する。しかし、磁気装荷が犬きくして、ティ
ースｓｂ、６るいは、電機子鉄心背部が飽和するように
なると、スロッ）８ａの中を主磁束が通過するようにな
る。このような場合を第２図で説明する。第２図（−ｒ
）はそれぞれの磁極の周方向端部にスロットが位置した
状態でスロット内に周方向の磁束が通過する場合を示す
。スロット内の電機子巻線９には図示の方向（■、■）
のうず電流が発生する・うず電流績は入射磁束と直交す
る而の寸法をｂとするとｂの三乗及び通過磁束密度Ｂの
二乗に比例して発生する。

また、第２図（ロ）に示す径方向磁束に対しても、直交
する面の導体寸法をｂとすると同様な関係でうず電流績
が発生する。一般に、スロット中の周方向磁束によるう
す電流績低減は第３図（イ）に示すように、径方向の導
体寸法を小さくシ、図示のように各導体を径方向に縦積
みとし、かつ、−導体を周方向に二分割して、素線数を
二とし、径方向磁束によるうず電流績を低減する方法が
とられている。しかし、一つのコイルの各素線はライザ
部ＩＯで短絡されているので、各緊線の切る磁束量に差
異があると、各素線間に電圧差が生じて循環電流ｉｃが
流ねる。この結果、うず電流績を低減したが、逆に循環
電流！、と素線全長−の抵抗ｙ。

とによって循壌電流損（ｗ、　−ｙ、　ｉ吃）が生じ、
うず電流績を低減した効果が得られない現象がある。

この現象を第３図で説明する。第３図（イ）、←）でス
ロットの上層にある導体の９ａ、９ａ’と下層にある導
体９ｂ、９ｂ’は、１つのコイルを形成している。今、
素線導体９ａと９ａ′及び９ｂ。

９ｂ’の切る磁束をφ８として図示の方向に通過しよう
とすると、ライザ部１０で短絡されている素線にこの磁
束φＳの通過を抑制しようとする方向に誘起電圧ｅｌが
発生し、各素線の誘起電圧ｅ。

の方向は第３図（ロ）に示す■、■の方向となる。この
結果、第３図（ハ）に示す展開図では矢印の誘起電圧の
方向となる。このため、各素線が直列接続された閉回路
の誘起電圧の方向が同一方向で、全誘起電圧ｅｌはｅｔ
　＝ｅａ　＋ｅａ　’　＋ｅｂ　＋ｅｈ　’　　となシ
鎖線で示す循環電流ｉ、が流れて循猿電流損を発生する
欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的はスロット内に漏れる磁束によって生じる
循環電流を抑制して損失を低減し、効率の良い直流機を
提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は一つの導体を周方向に二分割した二本の
緊線からなる電機子コイルで、画素線を反ライザ側のエ
ンドコイル部で交叉させるにある。

〔発明の実施例〕

第４図（ｒ）は電機子巻線でほぼ１磁極ピンチはなれた
１つのスロットにそれぞれ入る上、下層導体のそれぞれ
のコイル辺数が３の場合の電機子コイル９の斜視図を示
し、第４図（ロ）は電機子コイルが１磁極ピンチ離れた
スロット内の導体配列とスロット径方向磁束φＢによ如
、各素線に生じる誘起電圧の方向を１つの電機子コイル
について示し、第４図（ハ）には１つのコイルの展開図
と各素線の誘起電圧の方向を矢印で示した。

第４図（イ）、（ロ）で１つの電機子コイル（９ａ。

９ａ’−９ｂ、９ｂ’　）は９ａ、９ａ’が上層導体で
、９ｂ、９ｂ’が下層導体である。ここで、上層導体を
構成する緊線９ａ、９ａ’は周方向に並び、スロットの
最上部に位置し、下層導体を構成する緊線９ｂ、９ｂ’
はスロットの最底部に入シ、スロットの上、下関体はエ
ンドコイル部Ａで反転している。さらに、導体＊餘の配
列をみると、上層導体９ａ、９ａ’は素線９ａが内側で
、９８′が外側に位置し、エンドコイル部のＡで左右に
測索線を交叉させた後に、下層導体９ｂ、９ｂ’へと導
かれるので、下層導体の素線９ｂは内側、素線９ｂ’が
外側に位置することになる。この状態で径方向のスロッ
ト漏れ磁束φ６を切ると、（ロ）に示すように、素線９
ａ、９ａ’　、９ｂ、９ｂ’には図示の■、■印の誘起
電圧ｅ、が生ずる。これを（ハ）の電機子巻線の１つの
コイルにおける展開図で示すと、矢印の誘起電圧の方向
となシ、素線９ａと９ｂ及び９ａ’と９ｂ’の誘起電圧
の方向が相反するので全誘起電圧ｅｉはｅｌ　＝ｅ、　
＋ｅ、　’−（ｅｂ　＋ｅｂ　’　）　　となり、全誘
起電圧が減少し循環電流積を小さくすることができる。

このため、循環電流積が低減して無負荷および負荷時に
おける抵抗損を減少させ、効率を向上することができる
。

この結果、電機子巻線の温度生得も減少し、絶縁材の特
性劣化も抑制できる。なお、エンドコイル部での交叉は
、予め二本の素線を交叉させてた導体を準備しておき、
エンドコイル部を基準にして各コイル毎に所要のコイル
形状に成形することができる。

第５図は本発明の他の実施例を示す。第４図と異なるの
は、エンドコイル部Ａの反転の方法である。すなわち、
第４図は周方向に並んだ各素線間をエンドコイル部で交
叉させて周方向位置を反転させたが、第５図では上層導
体の素線９ａ、９ｃ。

９ｅ及び９ａ’　、９ｃ’　、９ｅ’を各々のグループ
とし、同様に下層導体も９ｆ、９ｄ、９ｂ及び９ｆ’　
、９ｄ’　、９ｂ’を各々のグループとし、９ａ、９ｃ
、９ｅと９ｆ、９ｄ、９ｂが１つのコイル及び９ａ’　
、９ｃ’　、９ｅ’と９ｆ’、９ｄ’。

９ｂ／が他のコイルを形成するかのように構成し、エン
ドコイル部Ａで、コイル（９ａ、９ｃ、９ｅ−９ｆ、９
ｄ、９ｂ）の曲がり部の内側空間をコイル（９ａ’、　
９ｃ’、　９ｅ’−９ｆ’、　９ｄ’、　９ｂ’　）が
通るようにして、交叉させる。この構成の場合は、素線
絶縁処理後に２つのコイル形状に予め成形しておけば、
両コイルを組合せて同一スロットに入る電機子コイルと
することができるので、第４図に比して、さらに作業性
が良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スロットの径方向磁束による循環電流
が、同−素線内で打消し合い、循環電流の発生を大幅に
抑制することができ、この結果、循環電流積が減少し、
効率の良い直流機が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流機の部分断面を示す展開図、第２図（イ）
（ロ）はうず電流発生の説明のだめの電機子のスロット
断面図、第３図は従来の導体を縦積みとした場合の電機
子コイルの斜視図（イ）とスロット内の導体配列（ロ）
及び１コイル展開図（ハ）、第４図は本発明の電機子コ
イルの斜視図（イ）とスロット内導体配列（ロ）及び１
コイルの展開図（ハ）、第５図は本発明の実施例の電機
子コイルの斜視図（イ）とスロット内導体配列（ロ）及
び１コイルの展開図（ハ）である。 ９・・・電機子巻線、９ａ、９ａ’・・・１つの上層体
の（９） 各素線、９ｃ、９Ｃ’・・・１つの上層導体の各素線、
９ｅ、９ｅ’・・・１つの上層導体の各素線、９ｂ。 ９ｂ’・・・１つの下層導体の各素線、９ｄ、９ｄ’・
・・１つの下層導体の各素線、９ｆ、９ｆ’・・・１つ
（１０） 第１図 第２２ 一一−Ｐ−−−− ｔ （ロ） （ロ） （０）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　多数のスロットをもち、回転子を構成する電機子
   鉄心と、この電機子鉄心の前記スロット内に巻装された
   複数本のコイル辺をもつ上層導体および下層導体からな
   る電機子巻線において、前記各導体を少くとも周方向に
   分割した二本の素線からなる上、下層導体を反ライザ側
   のエンドコイル部で前記各導体の素線間を周方向で交叉
   させ、もしくは、前記上、下層の各導体の一方の素線同
   士と他方の素線同士を１つコイルのように構成し、一方
   の糸線同士を曲げたエンドコイル部に、内側壁間を設け
   、この空間を前記他方の素線同士が通過するように、前
   記素線同土間を交叉させ、前記上、下層導体の各素線内
   に生じる循環電流の方向が相反するようにした前記電機
   子巻線を巻装したことを特徴とする直流機の電機子。 ２、特許請求の範囲第１項において、予め２本並んだ素
   線を一部で交叉させておき、交叉した部分が反ライザ側
   の前記エンドコイル部となるように前記交叉部を基準に
   してコイル成形したことを特徴とする直流機の軍機子。 ３、特許請求の範囲の第１項において、上、下層導体を
   構成する各コイルの一方の素線を絶縁処理した後に、１
   つのコイルのように共に束ねて成形し、他方のコイル緊
   線も同様に束ねて一方のコイルと異なる形状に成形し、
   両者の束ねたコイルがエンド部で交叉するような構成と
   したことを特徴とする直流機の電機子。