KR101165184B1

KR101165184B1 - 회전 전기기계

Info

Publication number: KR101165184B1
Application number: KR1020110085239A
Authority: KR
Inventors: 타카히로 기무라; 카즈노리 다나카; 유키요시 오오니시
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-07-11
Also published as: US8497615B2; DE102011083707A1; JP2012217293A; US20120248923A1; DE102011083707B4; CN102738938A; CN102738938B; JP5289499B2

Abstract

본 발명은, 턴 수가 다른 2개의 권선부를 직렬로 접속하여 상 권선을 구성하여, 출력을 높일 수 있고, 또한 코일 엔드군의 내주면의 요철에 기인하는 바람소리를 저감할 수 있는 회전 전기기계를 얻는다.
고정자 권선(22)은, 제1의 3상 고정자 권선(23)과 제2의 3상 고정자 권선(24)을 병렬 접속하여 구성된다. 제1의 3상 고정자 권선(23)의 U₁상 권선(30)은 U_1-1상 권선부(41)와 U₁ _-2상 권선부(42)를 직렬 접속하여 구성되고, 제2의 3상 고정자 권선(24)의 U₂상 권선(35)은 U₂ _-1상 권선부(51)와 U₂ _-2상 권선부(52)를 직렬 접속하여 구성된다. U₁ _-1상 권선부(41)와 U₂ _-2상 권선부(52)는 m턴의 파권 권선이고, U₂ _-1상 권선부(51)와 U₁ _-2상 권선부(42)는 n턴(단, n≠m)의 파권 권선이다. U₁ _-1상 권선부(41)와 U₂ _-1상 권선부(51)는 제1 슬롯군에 권장되고, U₁ _-2상 권선부(42)와 U₂ _-2상 권선부(52)는 제2 슬롯군에 권장되어 있다.

Description

회전 전기기계{ROTARY ELECTRIC MACHINE}

본 발명은, 차량용 교류 발전기 등의 회전 전기기계에 관한 것으로서, 특히 슬롯이 매극(每極) 매상(每相)당 2의 비율로 형성된 고정자 철심에 파권(波卷)으로 권회된 고정자 권선의 권선 장치 구조에 관한 것이다.

종래의 회전 전기기계에서는, 고정자 권선이, 각각, 서로 전기각으로 30도의 위상차를 갖는 제1 권선과 제2 권선을 직렬로 접속한 U상 권선, V상 권선 및 W상 권선을 Y결선하여 구성되고, 제1 권선 및 제2 권선은, 각각 복수의 권선을 병렬로 접속하여 구성되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특개2010-136459호 공보(도 15)

특허 문헌 1에 기재된 종래의 회전 전기기계에서는, 제1 권선 및 제2 권선을 구성하는 복수의 권선은 집중 감겨진 권선이기 때문에, 권선의 턴 수는 간단하게 변화된다. 그래서, 병렬 회로부에서의 순환전류의 문제는, 병렬 접속되는 복수의 권선의 턴 수를 동등하게 함으로써 간단하게 해결할 수 있다. 또한, 소망하는 출력 특성을 얻기 위해, 직렬 접속되는 제1 권선과 제2 권선과의 감는 수를 바꾸는 것이 요구되는데, 제1 권선을 구성하는 권선의 턴 수와 제2 권선을 구성하는 권선의 턴 수를 바꿈으로써 그 요구에 간단하게 대응할 수 있다.

그리고, 제1 권선 및 제2 권선을 구성하는 복수의 권선을 집중 감겨진 권선에 대신하여 파권 권선으로 구성하는 경우에도, 병렬 접속되는 복수의 권선의 턴 수를 동등하게 함으로써, 병렬 회로부에서의 순환전류 발생의 문제를 해결할 수 있고, 직렬 접속되는 제1 권선과 제2 권선의 감는 수를 바꿈으로써, 소정의 출력 특성을 얻을 수 있다.

여기서, 제1 권선이 4턴의 2개의 파권 권선을 병렬 접속하여 구성되고, 제2 권선이 3턴의 2개의 파권 권선을 병렬 접속하여 구성되어 있다고 한다. 이 경우, 제1 권선이 권장되는 슬롯의 각각에는, 8개의 도체선이 수납되고, 제2 권선이 권장되는 슬롯의 각각에는, 6개의 도체선이 수납된다. 이와 같이, 슬롯에 수납되는 도체선의 갯수가 슬롯마다 다르게 되어, 고정자 권선의 코일 엔드군의 내주면에 요철이 발생하고, 큰 바람소리(바람을 가르는 소리)가 회전자와의 사이에서 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 턴 수가 다른 2개의 권선부를 직렬로 접속하여 상 권선을 구성하여, 출력을 높임과 함께, 코일 엔드군 내주면의 요철 발생을 억제하여, 바람소리를 저감할 수 있는 회전 전기기계를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 회전 전기기계는, 하우징에 회전 가능하게 지지된 회전자와, 슬롯이 매극 매상당 2의 비율로 형성된 고정자 철심 및 그 고정자 철심에 권장된 제1의 3상 고정자 권선 및 제2의 3상 고정자 권선을 가지며, 상기 회전자를 둘러싸도록 상기 하우징에 지지된 고정자를 구비하고 있다. 상기 제1의 3상 고정자 권선은, U₁상 권선, V₁상 권선 및 W₁상 권선을 Y결선하여 구성되고, 상기 제2의 3상 고정자 권선은, U₂상 권선, V₂상 권선 및 W₂상 권선을 Y결선하여 구성되어 있다. 상기 U₁상 권선은, U₁ _-1상 권선부와 U₁ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 V₁상 권선은, V₁ _-1상 권선부와 V₁ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 W₁상 권은, W₁ _-1상 권선부와 W₁ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 U₂상 권선은, U_2-1상 권선부와 U₂ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 V₂상 권선은, V₂ _-1상 권선부와 V₂ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고, 상기 W₂상 권선은, W₂ _-1상 권선부와 W₂ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되어 있다. 상기 U₁ _-1상 권선부와 상기 U₂ _-1상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되는 제1 슬롯군에 권장되고, 상기 U₁ _-2상 권선부와 상기 U₂ _-2상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되고, 상기 제1 슬롯군에 인접하는 제2 슬롯군에 권장되고, 상기 V₁ _-1상 권선부와 상기 V₂ _-1상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되는 제3 슬롯군에 권장되고, 상기 V₁ _-2상 권선부와 상기 V₂ _-2상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되고, 상기 제3 슬롯군에 인접하는 제4 슬롯군에 권장되고, 상기 W₁ _-1상 권선부와 상기 W₂ _-1상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되는 제5 슬롯군에 권장되고, 상기 W₁ _-2상 권선부와 상기 W₂ _-2상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되고, 상기 제5 슬롯군에 인접하는 제6 슬롯군에 권장되어 있다. 상기 U₁ _-1상 권선부, 상기 U₂ _-2상 권선부, 상기 V₁ _-1상 권선부, 상기 V₂ _-2상 권선부, 상기 W₁ _-1상 권선부 및 상기 W₂ _-2상 권선부는, 각각, 동일 단면 형상의 도체선을, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯에 파권으로 m턴(단, m은 정수) 권회하여 구성되고, 상기 U₁ _-2상 권선부, 상기 U_2-1상 권선부, 상기 V₁ _-2상 권선부, 상기 V₂ _-1상 권선부, 상기 W₁ _-2상 권선부 및 상기 W_2-1상 권선부는, 각각, 상기 도체선을, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯에 파권으로 n턴(단, n은 m와 다른 정수) 권회하여 구성되어 있다. 그리고, 상기 제1의 3상 고정자 권선과 상기 제2의 3상 고정자 권선은, 상기 U₁상 권선의 출력단과 상기 U₂상 권선의 출력단을 접속하고, 상기 V₁상 권선의 출력단과 상기 V₂상 권선의 출력단을 접속하고, 상기 W₁상 권선의 출력단과 상기 W₂상 권선의 출력단을 접속하고, 병렬로 접속되어 있다.

본 발명에 의하면, U₁상 권선을 구성하는 U₁ _-1상 권선부와 U₂상 권선을 구성하는 U₂ _-1상 권선부가 제1 슬롯군에 권회되고, U₁상 권선을 구성하는 U₁ _-2상 권선부와 U₂상 권선을 구성하는 U₂ _-2상 권선부가 제2 슬롯군에 권회되어 있다. 그래서, 제1 슬롯군의 각 슬롯에 수납되어 있는 도체선의 갯수는 (m+n)이 되고, 제2 슬롯군의 각 슬롯에 수납되어 있는 도체선의 갯수는 (m+n)이 된다. 이와 같이, 각 슬롯에 수납되는 도체선의 갯수가 동등하게 되고, 고정자 권선의 코일 엔드군의 내주면에서의 요철의 발생이 억제된다. 이것에 의해, 회전하는 회전자와 코일 엔드군의 내주면과의 간섭에 기인하는 바람소리의 발생이 억제된다.

도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기를 도시하는 종단면도.
도 2는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기의 전기회로도.
도 3은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기에서의 고정자 권선의 결선도.
도 4는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기에 적용되는 고정자 철심을 도시하는 단면도.
도 5는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기에서의 고정자 철심에의 도체선의 권장 상태를 설명하는 주요부 단면도.
도 6은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기의 출력 특성을 측정한 결과를 도시하는 도면.
도 7은 비교예의 고정자 권선의 결선도.
도 8은 비교예의 차량용 교류 발전기에서의 고정자 철심에의 도체선의 권장 상태를 설명하는 주요부 단면도.

이하, 본 발명에 의한 회전 전기기계의 바람직한 실시의 형태에 관해 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기를 도시하는 종단면도, 도 2는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기의 전기회로도, 도 3은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기에서의 고정자 권선의 결선도, 도 4는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기에 적용되는 고정자 철심을 도시하는 단면도, 도 5는 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 차량용 교류 발전기에서의 고정자 철심에의 도체선의 권장 상태를 설명하는 주요부 단면도이다. 또한, 도 4중, 1, 7, … 67은 슬롯 번호를 나타내고 있다. 도 5는 원고리형상의 고정자 철심을 잘라 펼쳐서 평면형상으로 넓힌 상태를 나타내고 있다.

도 1에서, 회전 전기기계로서의 차량용 교류 발전기(1)는, 각각 개략 주발형상의 알루미늄제의 프런트 브래킷(2)과 리어 브래킷(3)으로 이루어지는 하우징(4)과, 이 하우징(4)에 축받이(5)를 통하여 회전 가능하게 지지된 샤프트(6)와, 하우징(4)의 프런트측에 연장한 샤프트(6)의 단부에 고정장착된 풀리(7)와, 샤프트(6)에 고정되여 하우징(4) 내에 배설된 회전자(8)와, 회전자(8)를 둘러싸도록 하우징(4)에 고정된 고정자(20)와, 샤프트(6)의 리어측에 고정되고, 회전자(8)에 전류를 공급하는 한 쌍의 슬립 링(12)와, 각 슬립 링(12)의 표면에 활주하는 한 쌍의 브러시(13)와, 이들의 브러시(13)를 수용하는 브러시 홀더(14)와, 고정자(20)에 전기적으로 접속되고, 고정자(20)에서 생긴 교류를 직류로 변환하는 정류기(15)와, 브러시 홀더(14)에 부착되어, 고정자(20)에서 생긴 교류 전압의 크기를 조정하는 전압 조정기(16)를 구비하고 있다.

회전자(8)는, 여자 전류가 흘러서 자속을 발생하는 계자 코일(9)과, 계자 코일(9)을 덮도록 마련되고, 그 자속에 의해 자극이 형성되는 폴 코어(10)와, 폴 코어(10)의 축심 위치에 관통 장착된 샤프트(6)를 구비하고 있다. 팬(11)이 폴 코어(10)의 축방향 양당면에 용접 등에 의해 고정되어 있다.

고정자(20)는, 프런트 브래킷(2) 및 리어 브래킷(3)에 축방향 양측에서 끼여지지되고, 회전자(8)의 폴 코어(10)의 외주면과의 사이에 균일한 갭을 확보하여 폴 코어(10)를 둘러싸도록 배설된 고정자 철심(21)과, 고정자 철심(21)에 권장된 고정자 권선(22)을 구비하고 있다.

고정자 철심(21)은, 도 4에 도시되는 바와 같이, 예를 들면, 자성 강판의 박판을 원고리형상으로 타발하여 제작된 철심편을 소정매수 적층하고, 적층된 소정 매수의 철심편을 용접에 의해 일체화하여 원통형상으로 제작된 적층 철심이다. 그리고, 고정자 철심(21)은, 원고리형상의 코어 백부(21a), 각각 코어 백부(21a)의 내주면부터 지름 방향 안쪽으로 연재되고, 또한 둘레방향으로 등각 피치로 배열하는 티스부(21b) 및 코어 백부(21a)와 이웃하는 티스부(21b)에 의해 구획된 슬롯(21c)을 갖는다.

여기서, 회전자(8)의 폴 코어(10)의 폴형상 자극의 개수는 12이고, 슬롯(21c)의 개수는 72개이다. 즉, 슬롯(21c)은, 매극 매상당 2슬롯의 비율로, 둘레방향으로 등각 피치(전기각으로 π/6의 피치)로 형성되어 있다.

고정자 권선(22)은, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 제1의 3상 고정자 권선(23)과 제2의 3상 고정자 권선(24)의 3상 출력단끼리를 결선하여, 제1의 3상 고정자 권선(23)과 제2의 3상 고정자 권선(24)을 병렬로 접속하여 구성되어 있다.

제1의 3상 고정자 권선(23)은, U₁상 권선(30), V₁상 권선(31) 및 W₁상 권선(32)을 Y결선하여 구성되어 있다. U₁상 권선(30)은, 전기각으로 30°의 위상차를 갖는 U₁ _-1상 권선부(41)와 U₁ _-2상 권선부(42)를 직렬로 결선하여 구성되어 있다. V₁상 권선(31)은, 전기각으로 30°의 위상차를 갖는 V₁ _-1상 권선부(43)와 V₁ _-2상 권선부(44)를 직렬로 하여 구성되어 있다. W₁상 권선(32)은, 전기각으로 30°의 위상차를 갖는 W₁ _-1상 권선부(45)와 W₁ _-2상 권선부(46)를 직렬로 결선하여 구성되어 있다.

제2의 3상 고정자 권선(24)은, U₂상 권선(35), V₂상 권선(36) 및 W₂상 권선(37)을 Y결선하여 구성되어 있다. U₂상 권선(35)은, 전기각으로 30°의 위상차를 갖는 U₂ _-1상 권선부(51)와 U₂ _-2상 권선부(52)를 직렬로 하여 구성되어 있다. V₂상 권선(36)은, 전기각으로 30°의 위상차를 갖는 V₂ _-1상 권선부(53)와 V₂ _-2상 권선부(54)를 직렬로 결선하여 구성되어 있다. W2상 권선(37)은, 전기각으로 30°의 위상차를 갖는 W₂ _-1상 권선부(55)와 W₂ _-2상 권선부(56)를 직렬로 결선하여 구성되어 있다.

그리고, U₁상 권선(30)의 출력단과 U₂상 권선(35)의 출력단이 결선되고, V₁상 권선(31)의 출력단과 V₂상 권선(36)의 출력단이 결선되고, W₁상 권선(32)의 출력단과 W₂상 권선(37)의 출력단이 결선된다. 이에 의해, 제1의 3상 고정자 권선(23)과 제2의 3상 고정자 권선(24)이 병렬로 접속되어, 고정자 권선(22)이 구성된다.

다음에, 고정자 권선(22)의 구체적인 구조를 설명한다.

U₁ _-1상 권선부(41)는, 도체선(29)을 슬롯 번호 1번, 7번, …, 61번, 67번의 6슬롯 걸러서의 슬롯(21c)으로 이루어지는 제1 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다. U₁ _-2상 권선부(42)는, 도체선(29)을 슬롯 번호 2번, 8번, …, 62번, 68번의 6슬롯 걸러서의 슬롯(21c)으로 이루어지는 제2 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다.

V₁ _-1상 권선부(43)는, 도체선(29)을 슬롯 번호 3번, 9번, …, 63번, 69번의 6슬롯 걸러서의 슬롯(21c)으로 이루어지는 제3 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다. V₁ _-2상 권선부(44)는, 도체선(29)을 슬롯 번호 4번, 10번, …, 64번, 70번의 6슬롯 걸러서의 슬롯(21c)으로 이루어지는 제4 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다.

W₁ _-1상 권선부(45)는, 도체선(29)을 슬롯 번호 5번, 11번, …, 65번, 71번의 6슬롯 걸러서의 슬롯(21c)으로 이루어지는 제5 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다. W₁ _-2상 권선부(46)는, 도체선(29)을 슬롯 번호 6번, 12번, …, 66번, 72번의 6슬롯 걸러서의 슬롯(21c)으로 이루어지는 제6 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다.

U₂ _-1상 권선부(51)는, 도체선(29)을 제1 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. U₂ _-2상 권선부(52)는, 도체선(29)을 제2 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

V₂ _-1상 권선부(53)는, 도체선(29)을 제3 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. V₂ _-2상 권선부(54)는, 도체선(29)을 제4 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

W₂ _-1상 권선부(55)는, 도체선(29)을 제5 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. W₂ _-2상 권선부(56)는, 도체선(29)을 제6 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

그리고, U₁상 권선(30)은, U₁ _-1상 권선부(41)의 감기 종료부와 U₁ _-2상 권선부(42)의 감기 시작부를 TIG 용접 등에 의해 접합하여 구성되고, 7턴의 코일이다. 마찬가지로, V₁상 권선(31) 및 W₁상 권선(32)도, 7턴의 파권 권선이다. 그리고, U₁ _-1상 권선부(41), V₁ _-1상 권선부(43) 및 W₁ _-1상 권선부(45)의 감기 시작부를 TIG 용접 등에 의해 접합하여, 제1의 3상 고정자 권선(23)이 형성된다.

또한, U₂상 권선(35)은, U₂ _-1상 권선부(51)와 U₂ _-2상 권선부(52)를 직렬로 결선하여 구성된 7턴의 파권 권선이다. 마찬가지로, V₂상 권선(36) 및 W₂상 권선(37)도, 7턴의 파권 권선이다. 그리고, U₂ _-1상 권선부(51), V₂ _-1상 권선부(53) 및 W₂ _-1상 권선부(55)의 감기 시작부를 TIG 용접 등에 의해 접합하여, 제2의 3상 고정자 권선(24)이 형성된다.

또한, U₁ _-2상 권선부(42)와 U₂ _-2상 권선부(52)의 감기 종료부를 TIG 용접 등에 의해 접합하고, V₁ _-2상 권선부(44)와 V₂ _-2상 권선부(54)의 감기 종료부를 TIG 용접 등에 의해 접합하고, W₁ _-2상 권선부(46)와 W₂ _-2상 권선부(56)의 감기 종료부를 TIG 용접 등에 의해 접합하여, 고정자 권선(22)이 형성된다.

다음에, 이와 같이 구성된 차량용 교류 발전기(1)의 동작에 관해 설명한다.

우선, 전류가 배터리(도시 생략)로부터 브러시(13) 및 슬립 링(12)을 통하여 회전자(8)의 계자 코일(9)에 공급되고, 자속이 발생된다. 이 자속에 의해, 폴 코어(10)의 폴형상 자극부에 자극이 형성된다.

한편, 엔진의 회전 토오크가 벨트(도시 생략) 및 풀리(7)를 통하여 회전축(6)에 전달되고, 회전자(8)가 회전된다. 그래서, 회전 자장이 고정자(20)의 고정자 권선(22)에 주어져서, 기전력이 고정자 권선(22)에 발생한다. 이 기전력으로 발생하는 교류 전류는, 정류기(15)에서 직류 전류로 정류되어, 배터리가 충전되고, 또는 전기 부하에 공급된다.

이와 같이 구성된 고정자 권선(22)에서는, 각 상의 병렬 접속되는 2개의 권선부가 모두 7턴이 되고, 병렬 회로부에서의 순환전류의 발생이 억제된다.

각 슬롯(21c) 내에는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 7개의 도체선(29)이 수납되어 있다. 그래서, 각 슬롯(21c)에 수납되는 도체선(29)의 갯수가 같고, 고정자 권선(22)의 코일 엔드군의 내주면에서의 요철의 발생이 억제된다. 이에 의해, 회전하는 회전자(8)와 코일 엔드군의 내주면과의 간섭에 기인하는 바람소리의 발생이 억제된다.

제1의 3상 고정자 권선(23)과 제2의 3상 고정자 권선(24)의 중성점은, 각각 3개의 도체선(29)을 결선하여 구성되어 있기 때문에, 제1의 3상 고정자 권선(23)과 제2의 3상 고정자 권선(24)의 중성점끼리를 결선하는 작업은 극히 번잡한 작업이 된다. 본 발명에서는, 제1의 3상 고정자 권선(23)과 제2의 3상 고정자 권선(24)의 중성점끼리는 결선되어 있지 않기 때문에, 번잡한 결선 작업을 생략할 수 있고, 고정자(20)의 제작이 용이해진다.

각 상 권선에 있어서, 전기각이 30° 어긋난 2개의 권선부, 예를 들면 U₁ _-1상 권선부(41)와 U₁ _-2상 권선부(42)를 직렬로 접속하고 있기 때문에, 기자 맥동력(magnetomotive pulsating force)을 저감할 수 있어서, 자기 소음(megnetic noise)이 저감된다.

각 상 권선에 있어서, 직렬 접속되는 2개의 권선부, 예를 들면 U₁ _-1상 권선부(41)와 U₁ _-2상 권선부(42)의 턴 수가 다르기 때문에, 차량용 교류 발전기(1)의 출력을 높일 수 있다.

여기서, 본 차량용 교류 발전기(1)의 출력 특성을 측정한 결과를 도 6에 도시한다. 또한, 도 6중, 실선은 본 차량용 교류 발전기(1)의 출력 특성을 나타내고, 점선은 비교예의 차량용 교류 발전기의 출력 특성을 나타내고 있다. 비교예의 차량용 교류 발전기는, 도 7에 도시되는 비교예의 고정자 권선(60)을 이용하고 있는 점을 제외하고, 본 차량용 교류 발전기(1)와 마찬가지로 구성되어 있다.

도 6으로 부터 알 수 있는 바와 같이, 차량용 교류 발전기(1)는, 회전 속도의 전 범위에서, 비교예의 차량용 교류 발전기보다 높은 출력이 얻어지는 것이 확인되었다.

다음에, 비교예의 고정자 권선(60)의 구체적인 구조를 도 7 및 도 8를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 7은 비교예의 고정자 권선의 결선도, 도 8은 비교예의 차량용 교류 발전기에서의 고정자 철심에의 도체선의 권장 상태를 설명하는 주요부 단면도이다. 또한, 도 8은 원고리형상의 고정자 철심을 잘라 펼쳐서 평면형상으로 넓힌 상태를 나타내고 있다.

U₁ _-1상 권선부(71)는, 도체선(29)을 제1 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. U₁ _-2상 권선부(72)는, 도체선(29)을 제2 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

V₁ _-1상 권선부(73)는, 도체선(29)을 제3 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. V₁ _-2상 권선부(74)는, 도체선(29)을 제4 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

W₁ _-1상 권선부(75)는, 도체선(29)을 제5 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. W₁ _-2상 권선부(76)는, 도체선(29)을 제6 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

U₂ _-1상 권선부(81)는, 도체선(29)을 제1 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. U₂ _-2상 권선부(82)는, 도체선(29)을 제2 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

V₂ _-1상 권선부(83)는, 도체선(29)을 제3 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. V₂ _-2상 권선부(84)는, 도체선(29)을 제4 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

W₂ _-1상 권선부(85)는, 도체선(29)을 제5 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 4턴의 파권 권선이다. W₂ _-2상 권선부(86)는, 도체선(29)을 제6 슬롯군에 파권으로 권회하여 제작된 3턴의 파권 권선이다.

그리고, U상 권선(61)은, U₁ _-1상 권선부(71)와 U₂ _-1상 권선부(81)를 병렬 접속한 권선부와, U₁ _-2상 권선부(72)와 U₂ _-2상 권선부(82)를 병렬 접속한 권선부를 직렬로 접속하여 구성되어 있다. V상 권선(62)은, V₁ _-1상 권선부(73)와 V₂ _-1상 권선부(83)를 병렬 접속한 권선부와, V₁ _-2상 권선부(74)와 V₂ _-2상 권선부(84)를 병렬 접속한 권선부를 직렬로 접속하여 구성되어 있다. W상 권선(63)은, W₁ _-1상 권선부(75)와 W₂ _-1상 권선부(85)를 병렬 접속한 권선부와, W₁ _-2상 권선부(76)와 W₂ _-2상 권선부(86)를 병렬 접속한 권선부를 직렬로 접속하여 구성되어 있다.

고정자 권선(60)은, 도 7에 도시되는 바와 같이, U상 권선(61), V상 권선(62) 및 W상 권선(63)을 Y결선하여 구성되어 있고, 상술한 고정자 권선(22)과 개략 등가의 전기회로로 되어 있다.

비교예의 차량용 교류 발전기는, 고정자 권선(22)에 대신하여 고정자 권선(60)을 이용하여 구성된다. 이와 같이 구성된 고정자 권선(60)에서도, 각 병렬 회로부를 구성하는 2개의 권선부의 턴 수가 같고, 병렬 회로부에서의 순환전류의 발생이 억제된다. 또한, 각 상 권선에서, 전기각이 30° 어긋난 2개의 권선부를 직렬로 접속하고 있기 때문에, 기자 맥동력을 저감할 수 있고, 자기 소음이 저감된다.

그러나, 비교예의 차량용 교류 발전기에서는, 도 8에 도시되는 바와 같이, 8개의 도체선(29)이 수납되어 있는 슬롯(21c)과 6개의 도체선(29)이 수납되어 있는 슬롯(21c)이 교대로 배열되어 있다. 그래서, 고정자 권선(22)의 코일 엔드군의 내주면에 요철이 발생하고, 회전하는 회전자(8)와 코일 엔드군의 내주면과의 간섭에 기인하는 바람소리가 크게 된다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 차량용 교류 발전기에 관해 설명하고 있지만, 본 발명은, 차량용 교류 발전기로 한하지 않고, 차량용 전동기, 차량용 발전 전동기 등의 차량용 회전 전기기계에 적용하여도, 같은 효과를 이룬다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 전기각으로 30°의 위상차를 갖는 2개의 권선부를 직렬로 접속하여 상 권선을 구성하고 있지만, 직렬로 접속되는 2개의 권선부의 위상차는 30°(전기각)로 한정되지 않는다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 4턴의 권선부와 3턴의 권선부를 직렬로 접속하여 제1 및 제2의 3상 고정자 권선의 각 상 권선을 구성하고 있지만, 직렬 접속되는 2개의 권선부의 턴 수는 4턴과 3턴으로 한정되지 않고, 서로 다르면 좋다.

4 : 하우징 8 : 회전자
20 : 고정자 2-1 : 고정자 철심
21c : 슬롯 23 : 제1의 3상 고정자 권선
24 : 제2의 3상 고정자 권선 29 : 도체선
30 : U₁상 권선 31 : V₁상 권선
32 : W₁상 권선 35 : U₂상 권선
36 : V₂상 권선 37 : W₂상 권선
41 : U₁ _-1상 권선부 42 : U₁ _-2상 권선부
43 : V₁ _-1상 권선부 44 : V₁ _-2상 권선부
45 : W₁ _-1상 권선부 46 : W₁ _-2상 권선부
51 : U₂ _-1상 권선부 52 : U₂ _-2상 권선부
53 : V₂ _-1상 권선부 54 : V₂ _-2상 권선부
55 : W₂ _-1상 권선부 56 : W₂ _-2상 권선부

Claims

하우징에 회전 가능하게 지지된 회전자와,
슬롯이 매극 매상당 2의 비율로 형성된 고정자 철심 및 그 고정자 철심에 권장된 제1의 3상 고정자 권선 및 제2의 3상 고정자 권선을 가지며, 상기 회전자를 둘러싸도록 상기 하우징에 지지된 고정자를 구비하고,
상기 제1의 3상 고정자 권선은, U₁상 권선, V₁상 권선 및 W₁상 권선을 Y결선하여 구성되고,
상기 제2의 3상 고정자 권선은, U₂상 권선, V₂상 권선 및 W₂상 권선을 Y결선하여 구성되고,
상기 U₁상 권선은, U₁ _-1상 권선부와 U₁ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고,
상기 V₁상 권선은, V₁ _-1상 권선부와 V₁ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고,
상기 W₁상 권선은, W₁ _-1상 권선부와 W₁ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고,
상기 U₂상 권선은, U₂ _-1상 권선부와 U₂ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고,
상기 V₂상 권선은, V₂ _-1상 권선부와 V₂ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고,
상기 W₂상 권선은, W₂ _-1상 권선부와 W₂ _-2상 권선부를 직렬로 접속하여 구성되고,
상기 U₁ _-1상 권선부와 상기 U₂ _-1상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되는 제1 슬롯군에 권장되고, 상기 U₁ _-2상 권선부와 상기 U₂ _-2상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되고, 상기 제1 슬롯군에 인접하는 제2 슬롯군에 권장되고, 상기 V₁ _-1상 권선부와 상기 V₂ _-1상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되는 제3 슬롯군에 권장되고, 상기 V1-2상 권선부와 상기 V₂ _-2상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되고, 상기 제3 슬롯군에 인접하는 제4 슬롯군에 권장되고, 상기 W₁ _-1상 권선부와 상기 W₂ _-1상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되는 제5 슬롯군에 권장되고, 상기 W₁ _-2상 권선부와 상기 W₂ _-2상 권선부는, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯으로 구성되고, 상기 제5 슬롯군에 인접하는 제6 슬롯군에 권장되고,
상기 U₁ _-1상 권선부, 상기 U₂ _-2상 권선부, 상기 V₁ _-1상 권선부, 상기 V₂ _-2상 권선부, 상기 W₁ _-1상 권선부 및 상기 W₂ _-2상 권선부는, 각각, 동일 단면 형상의 도체선을, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯에 파권으로 m턴(단, m은 정수) 권회하여 구성되고,
상기 U₁ _-2상 권선부, 상기 U₂ _-1상 권선부, 상기 V₁ _-2상 권선부, 상기 V₂ _-1상 권선부, 상기 W₁ _-2상 권선부 및 상기 W₂ _-1상 권선부는, 각각, 상기 도체선을, 6슬롯 걸러서의 상기 슬롯에 파권으로 n턴(단, n은 m와 다른 정수) 권회하여 구성되고,
상기 제1의 3상 고정자 권선과 상기 제2의 3상 고정자 권선은, 상기 U₁상 권선의 출력단과 상기 U₂상 권선의 출력단을 접속하고, 상기 V₁상 권선의 출력단과 상기 V₂상 권선의 출력단을 접속하고, 상기 W₁상 권선의 출력단과 상기 W₂상 권선의 출력단을 접속하여, 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
제 1항에 있어서,
상기 제1의 3상 고정자 권선의 중성점과 상기 제2의 3상 고정자 권선의 중성점이 결선되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.