JP3368598B2 - 回転電機 - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
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- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
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- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三相交流発電機、三相
誘導電動機などの回転電機に関する。
誘導電動機などの回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、特開平４−８１４０
号公報に開示された技術が知られている。この技術は、
図１１に示すように、３つの第１巻線１００をＹ形に結
線したＹ形三相結線回路１０１と、３つの第２巻線１０
２をΔ形に結線したΔ形三相結線回路１０３とを組み合
わせ、図１２のベクトル図に示すように、第１巻線１０
０の電圧ベクトル１０４と第２巻線１０２の電圧ベクト
ル１０５との位相差を約３０°とすることによって、ポ
ールコアの回転に対するステータ側の空間起磁力分布を
均一化し、電磁的な騒音を抑えたものである。
号公報に開示された技術が知られている。この技術は、
図１１に示すように、３つの第１巻線１００をＹ形に結
線したＹ形三相結線回路１０１と、３つの第２巻線１０
２をΔ形に結線したΔ形三相結線回路１０３とを組み合
わせ、図１２のベクトル図に示すように、第１巻線１０
０の電圧ベクトル１０４と第２巻線１０２の電圧ベクト
ル１０５との位相差を約３０°とすることによって、ポ
ールコアの回転に対するステータ側の空間起磁力分布を
均一化し、電磁的な騒音を抑えたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記に示し
た技術では、第１巻線と第２巻線の位相差を約３０°と
することにより、上記技術よりもさらに従来の技術（ス
テータコイルがＹ結線のみ、あるいはΔ結線のみ）のス
テータコアのスロット数に対し、２倍のスロットが必要
となる。つまり、上記で示した技術のステータコアは、
超多スロットにする必要がある。この結果、巻線作業が
煩雑になるとともに、ステータコアのコアティースの幅
が半減し、巻線作業中やステータコアの組立作業中にコ
アティースが変形し易いという問題点を有していた。
た技術では、第１巻線と第２巻線の位相差を約３０°と
することにより、上記技術よりもさらに従来の技術（ス
テータコイルがＹ結線のみ、あるいはΔ結線のみ）のス
テータコアのスロット数に対し、２倍のスロットが必要
となる。つまり、上記で示した技術のステータコアは、
超多スロットにする必要がある。この結果、巻線作業が
煩雑になるとともに、ステータコアのコアティースの幅
が半減し、巻線作業中やステータコアの組立作業中にコ
アティースが変形し易いという問題点を有していた。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、電磁的な騒音を抑えるとともに、
ステータコアのスロット数を減少させることのできる回
転電機の提供にある。
もので、その目的は、電磁的な騒音を抑えるとともに、
ステータコアのスロット数を減少させることのできる回
転電機の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の回転電機は、次
の２つの技術的手段を採用した。 〔第１発明〕第１発明の回転電機は、３つの第１巻線を
Ｙ形に結線したＹ形三相結線回路と、３つの第２巻線
を、前記Ｙ形三相結線回路と並列にΔ形に結線したΔ形
三相結線回路とを備える。そして、前記３つの第２巻線
の各位相差がほぼ１２０°を成すように、前記３つの第
２巻線をステータコアのスロット内に収納する。一方、
前記３つの第１巻線をそれぞれ２分割する。そして、こ
の２分割された巻線の合成ベクトルが、前記第２巻線の
ベクトルとほぼ３０°の位相差を生じるように、前記２
分割された巻線を前記第２巻線を収容する前記スロット
内へ別々に収納する。 〔第２発明〕第２発明の回転電機は、３つの第１巻線を
Ｙ形に結線したＹ形三相結線回路と、３つの第２巻線
を、前記Ｙ形三相結線回路と並列にΔ形に結線したΔ形
三相結線回路とを備える。そして、前記３つの第１巻線
の各位相差がほぼ１２０°を成すように、前記３つの第
１巻線をステータコアのスロット内に収納する。一方、
前記３つの第２巻線をそれぞれ２分割する。そして、こ
の２分割された巻線の合成ベクトルが、前記第１巻線の
ベクトルとほぼ３０°の位相差を生じるように、前記２
分割された巻線を前記第１巻線を収容する前記スロット
内へ別々に収納する。
の２つの技術的手段を採用した。 〔第１発明〕第１発明の回転電機は、３つの第１巻線を
Ｙ形に結線したＹ形三相結線回路と、３つの第２巻線
を、前記Ｙ形三相結線回路と並列にΔ形に結線したΔ形
三相結線回路とを備える。そして、前記３つの第２巻線
の各位相差がほぼ１２０°を成すように、前記３つの第
２巻線をステータコアのスロット内に収納する。一方、
前記３つの第１巻線をそれぞれ２分割する。そして、こ
の２分割された巻線の合成ベクトルが、前記第２巻線の
ベクトルとほぼ３０°の位相差を生じるように、前記２
分割された巻線を前記第２巻線を収容する前記スロット
内へ別々に収納する。 〔第２発明〕第２発明の回転電機は、３つの第１巻線を
Ｙ形に結線したＹ形三相結線回路と、３つの第２巻線
を、前記Ｙ形三相結線回路と並列にΔ形に結線したΔ形
三相結線回路とを備える。そして、前記３つの第１巻線
の各位相差がほぼ１２０°を成すように、前記３つの第
１巻線をステータコアのスロット内に収納する。一方、
前記３つの第２巻線をそれぞれ２分割する。そして、こ
の２分割された巻線の合成ベクトルが、前記第１巻線の
ベクトルとほぼ３０°の位相差を生じるように、前記２
分割された巻線を前記第１巻線を収容する前記スロット
内へ別々に収納する。
【０００６】
【発明の作用】〔第１発明の作用〕第１発明の回転電機
は、第１巻線が２分割されることにより、分割された各
巻線を、第２巻線を収納するスロットに収納しても、２
分割された巻線の合成ベクトルを第２巻線のベクトルの
ほぼ３０°の位相差とすることができる。つまり、第１
巻線は、分割されて第２巻線と同じスロット内に収納さ
れるが、第２巻線の起磁力変化に対して３０°の位相差
の起磁力変化をもつ。そして、各巻線の起磁力の位相変
化が３０°となることにより、ポールコアの回転に対す
るステータ側の空間起磁力が均一化する。このため、ロ
ータとステータとの間に大きな脈動加振力が発生しなく
なる。 〔第２発明の作用〕第２発明の回転電機は、第２巻線が
２分割されることにより、分割された各巻線を、第１巻
線を収納するスロットに収納しても、２分割された巻線
の合成ベクトルを第１巻線のベクトルのほぼ３０°の位
相差とすることができる。つまり、第２巻線は、分割さ
れて第１巻線と同じスロット内に収納されるが、第１巻
線の起磁力変化に対して３０°の位相差の起磁力変化を
もつ。そして、各巻線の起磁力の位相変化が３０°とな
ることにより、ポールコアの回転に対するステータ側の
空間起磁力が均一化する。このため、ロータとステータ
との間に大きな脈動加振力が発生しなくなる。
は、第１巻線が２分割されることにより、分割された各
巻線を、第２巻線を収納するスロットに収納しても、２
分割された巻線の合成ベクトルを第２巻線のベクトルの
ほぼ３０°の位相差とすることができる。つまり、第１
巻線は、分割されて第２巻線と同じスロット内に収納さ
れるが、第２巻線の起磁力変化に対して３０°の位相差
の起磁力変化をもつ。そして、各巻線の起磁力の位相変
化が３０°となることにより、ポールコアの回転に対す
るステータ側の空間起磁力が均一化する。このため、ロ
ータとステータとの間に大きな脈動加振力が発生しなく
なる。 〔第２発明の作用〕第２発明の回転電機は、第２巻線が
２分割されることにより、分割された各巻線を、第１巻
線を収納するスロットに収納しても、２分割された巻線
の合成ベクトルを第１巻線のベクトルのほぼ３０°の位
相差とすることができる。つまり、第２巻線は、分割さ
れて第１巻線と同じスロット内に収納されるが、第１巻
線の起磁力変化に対して３０°の位相差の起磁力変化を
もつ。そして、各巻線の起磁力の位相変化が３０°とな
ることにより、ポールコアの回転に対するステータ側の
空間起磁力が均一化する。このため、ロータとステータ
との間に大きな脈動加振力が発生しなくなる。
【０００７】
【発明の効果】第１発明および第２発明の回転電機は、
ロータとステータとの間に大きな脈動加振力が発生しな
くなるため、出力の低下を招くことなく電磁的な騒音を
減少することができる。また、第１発明では、第１巻線
が２分割されて第２巻線スロットへ別々に収納される。
従って、従来のＹ形三相結線とΔ形三相結線との組み合
わせにより電磁的な騒音を抑える技術に対してステータ
コアのスロット数を、少なくすることができる。同様に
第２発明では、第２巻線が２分割されて第１巻線スロッ
トへ別々に収納される。従って、従来のＹ形三相結線と
Δ形三相結線との組み合わせにより電磁的な騒音を抑え
る技術に対してステータコアのスロット数を、少なくす
ることができる。つまり、第１発明および第２発明で
は、Ｙ形三相結線回路の巻線と、Δ形三相結線回路の巻
線とが、同一のスロット内に収納されるため、従来のよ
うにＹ型専用およびΔ型専用のスロットが不要となり、
スロット数を従来に比較して少なくすることができる。
このため、スロット内への巻線作業が容易になるととも
に、コアティースの幅が大きくなり、巻線作業中やステ
ータコアの組立作業中などにおけるコアティースの変形
を防ぐことができる。
ロータとステータとの間に大きな脈動加振力が発生しな
くなるため、出力の低下を招くことなく電磁的な騒音を
減少することができる。また、第１発明では、第１巻線
が２分割されて第２巻線スロットへ別々に収納される。
従って、従来のＹ形三相結線とΔ形三相結線との組み合
わせにより電磁的な騒音を抑える技術に対してステータ
コアのスロット数を、少なくすることができる。同様に
第２発明では、第２巻線が２分割されて第１巻線スロッ
トへ別々に収納される。従って、従来のＹ形三相結線と
Δ形三相結線との組み合わせにより電磁的な騒音を抑え
る技術に対してステータコアのスロット数を、少なくす
ることができる。つまり、第１発明および第２発明で
は、Ｙ形三相結線回路の巻線と、Δ形三相結線回路の巻
線とが、同一のスロット内に収納されるため、従来のよ
うにＹ型専用およびΔ型専用のスロットが不要となり、
スロット数を従来に比較して少なくすることができる。
このため、スロット内への巻線作業が容易になるととも
に、コアティースの幅が大きくなり、巻線作業中やステ
ータコアの組立作業中などにおけるコアティースの変形
を防ぐことができる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の回転電機を、図に示す一実施
例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１ないし図８は第１発明を適用した
第１実施例を示すもので、図１はステータコイルの結線
図、図２はその電圧ベクトル図、図３は三相交流発電機
の断面図、図４はロータのポールコアを示す図である。
三相交流発電機１は、図３に示すように、車両走行用エ
ンジン（図示しない）の回転出力が伝達されて回転する
ロータ２、このロータ２の外周側に固定されたステータ
３、および発電した交流電流を整流する整流回路４など
から構成されている。
例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１ないし図８は第１発明を適用した
第１実施例を示すもので、図１はステータコイルの結線
図、図２はその電圧ベクトル図、図３は三相交流発電機
の断面図、図４はロータのポールコアを示す図である。
三相交流発電機１は、図３に示すように、車両走行用エ
ンジン（図示しない）の回転出力が伝達されて回転する
ロータ２、このロータ２の外周側に固定されたステータ
３、および発電した交流電流を整流する整流回路４など
から構成されている。
【０００９】ロータ２は、フィールドコイル５が装着さ
れたポールコア６、このポールコア６が固定された回転
軸７、および回転軸７の端部に固着されたスリップリン
グ８などから構成されたランデル型磁界ロータで、ポー
ルコア６の両側には、回転軸７と同軸に冷却ファン９が
固着されている。ステータ３は、２つのエンドフレーム
１０に挟まれて固定された円環状のステータコア１１、
および９つの独立したステータコイル１２から構成され
る。ステータコア１１は、ポールコア６とともに磁気回
路を構成するもので、その内周には、ステータコイル１
２を収納するための３６本の図示しないスロット（毎極
毎相１スロット）が全周に亘って設けられている。
れたポールコア６、このポールコア６が固定された回転
軸７、および回転軸７の端部に固着されたスリップリン
グ８などから構成されたランデル型磁界ロータで、ポー
ルコア６の両側には、回転軸７と同軸に冷却ファン９が
固着されている。ステータ３は、２つのエンドフレーム
１０に挟まれて固定された円環状のステータコア１１、
および９つの独立したステータコイル１２から構成され
る。ステータコア１１は、ポールコア６とともに磁気回
路を構成するもので、その内周には、ステータコイル１
２を収納するための３６本の図示しないスロット（毎極
毎相１スロット）が全周に亘って設けられている。
【００１０】ステータコイル１２は、Ｙ形三相結線回路
１３と、Δ形三相結線回路１４とを備える。Ｙ形三相結
線回路１３は、３つの第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 をＹ形
に結線したもので、各第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 はそれ
ぞれ２分割されている。つまり、第１巻線Ｙ1 が分割巻
線Ｙｘ1 、Ｙｚ2 、第１巻線Ｙ2 が分割巻線Ｙｙ1 、Ｙ
ｘ2 、第１巻線Ｙ3 が分割巻線Ｙｚ1 、Ｙｙ2 に分割さ
れている。一方、Δ形三相結線回路１４は、３つの第２
巻線Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3 を、Ｙ形三相結線回路１３
と並列にΔ形に結線したものである。
１３と、Δ形三相結線回路１４とを備える。Ｙ形三相結
線回路１３は、３つの第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 をＹ形
に結線したもので、各第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 はそれ
ぞれ２分割されている。つまり、第１巻線Ｙ1 が分割巻
線Ｙｘ1 、Ｙｚ2 、第１巻線Ｙ2 が分割巻線Ｙｙ1 、Ｙ
ｘ2 、第１巻線Ｙ3 が分割巻線Ｙｚ1 、Ｙｙ2 に分割さ
れている。一方、Δ形三相結線回路１４は、３つの第２
巻線Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3 を、Ｙ形三相結線回路１３
と並列にΔ形に結線したものである。
【００１１】３つの第２巻線Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3
は、各位相差が１２０°を成すように、ステータコア１
１に設けられた３６本のスロット内に順次収納される。
一方、第１巻線Ｙ1 の分割巻線Ｙｘ1 、Ｙｚ2 は、巻線
にかかる電圧の合成ベクトルＥＹ1 が、図２の電圧ベク
トル図に示すように、第２巻線Δｚ3 のベクトルＥΔ3
、および第２巻線Δｘ3 のベクトルＥΔ1 と、３０°
の位相差を生じるように、分割巻線Ｙｘ1 が第２巻線Δ
ｘ3 と同じスロット内に収納され、分割巻線Ｙｚ2 が第
２巻線Δｚ3 と同じスロット内に収納される。同様に、
第１巻線Ｙ2 の分割巻線Ｙｙ1 、Ｙｘ2 は、巻線にかか
る電圧の合成ベクトルＥＹ2 が、第２巻線Δｘ3 のベク
トルＥΔ1 、および第２巻線Δｙ3 のベクトルＥΔ2
と、３０°の位相差を生じるように、分割巻線Ｙｙ1 が
第２巻線Δｙ3 と同じスロット内に収納され、分割巻線
Ｙｘ2 が第２巻線Δｘ3 と同じスロット内に収納され
る。さらに、第１巻線Ｙ3 の分割巻線Ｙｚ1 、Ｙｙ2
は、巻線にかかる電圧の合成ベクトルＥＹ3 が、第２巻
線Δｙ3 のベクトルＥΔ2 、および第２巻線Δｚ3 のベ
クトルＥΔ3 と、３０°の位相差を生じるように、分割
巻線Ｙｚ1 が第２巻線Δｚ3 と同じスロット内に収納さ
れ、分割巻線Ｙｙ2 が第２巻線Δｙ3 と同じスロット内
に収納される。
は、各位相差が１２０°を成すように、ステータコア１
１に設けられた３６本のスロット内に順次収納される。
一方、第１巻線Ｙ1 の分割巻線Ｙｘ1 、Ｙｚ2 は、巻線
にかかる電圧の合成ベクトルＥＹ1 が、図２の電圧ベク
トル図に示すように、第２巻線Δｚ3 のベクトルＥΔ3
、および第２巻線Δｘ3 のベクトルＥΔ1 と、３０°
の位相差を生じるように、分割巻線Ｙｘ1 が第２巻線Δ
ｘ3 と同じスロット内に収納され、分割巻線Ｙｚ2 が第
２巻線Δｚ3 と同じスロット内に収納される。同様に、
第１巻線Ｙ2 の分割巻線Ｙｙ1 、Ｙｘ2 は、巻線にかか
る電圧の合成ベクトルＥＹ2 が、第２巻線Δｘ3 のベク
トルＥΔ1 、および第２巻線Δｙ3 のベクトルＥΔ2
と、３０°の位相差を生じるように、分割巻線Ｙｙ1 が
第２巻線Δｙ3 と同じスロット内に収納され、分割巻線
Ｙｘ2 が第２巻線Δｘ3 と同じスロット内に収納され
る。さらに、第１巻線Ｙ3 の分割巻線Ｙｚ1 、Ｙｙ2
は、巻線にかかる電圧の合成ベクトルＥＹ3 が、第２巻
線Δｙ3 のベクトルＥΔ2 、および第２巻線Δｚ3 のベ
クトルＥΔ3 と、３０°の位相差を生じるように、分割
巻線Ｙｚ1 が第２巻線Δｚ3 と同じスロット内に収納さ
れ、分割巻線Ｙｙ2 が第２巻線Δｙ3 と同じスロット内
に収納される。
【００１２】上記９つのステータコイル１２の巻線仕様
図を図５に示す。なお、図５の各円内に示す数字は、図
１の結線図との対応を示すものである。また、本実施例
では、分割巻線Ｙｘ1 、Ｙｙ1 、Ｙｚ1 、Ｙｘ2 、Ｙｙ
2 、Ｙｚ2 の各巻数は３回、第２巻線Δｘ3 、Δｙ3 、
Δｚ3 の各巻数は１０回としている。さらに、本実施例
では、図４に示すように、Δ形三相結線回路１４が、Ｙ
形三相結線回路１３の内周側に位置するように、ステー
タコア１１のスロット内に収納されている。これによ
り、Δ形三相結線回路１４は、冷却ファン９によって冷
却される効果が高くなる。
図を図５に示す。なお、図５の各円内に示す数字は、図
１の結線図との対応を示すものである。また、本実施例
では、分割巻線Ｙｘ1 、Ｙｙ1 、Ｙｚ1 、Ｙｘ2 、Ｙｙ
2 、Ｙｚ2 の各巻数は３回、第２巻線Δｘ3 、Δｙ3 、
Δｚ3 の各巻数は１０回としている。さらに、本実施例
では、図４に示すように、Δ形三相結線回路１４が、Ｙ
形三相結線回路１３の内周側に位置するように、ステー
タコア１１のスロット内に収納されている。これによ
り、Δ形三相結線回路１４は、冷却ファン９によって冷
却される効果が高くなる。
【００１３】また、本実施例では、本発明以外に電磁気
騒音を低減するべく、ポールコア６の形状を図４に示す
ように、回転方向に対して前傾して設けている。つま
り、通常であれば、図６の破線に示すように、左右対称
の台形形状であるポールコア６を、回転方向に対して前
傾した前傾台形形状に設けている。これは、Δ結線電機
子では、一般に負荷時に電機子反作用によって磁束歪み
が生じると、その歪みのうちの第３高調波成分がΔ結線
内部に循環電流をもたらすことが知られている。しかる
に、本実施例に示すように、２組の三相巻線の合成起磁
力のバランスで電磁的騒音の低減を図ろうとする場合、
図７の実線Ａに示すように、上記の第３高調波成分がア
ンバランスとなり、結果的に磁束の変化のピークが、図
７の実線Ｂに示すように、ポールコア６の回転方向に対
して移動し、磁気騒音低減の妨げの要因となる。そこ
で、上記のように、ポールコア６の形状を回転方向に対
して傾斜して設けることにより、アンバランスな第３次
高調波成分の発生が抑えられて、結果的に第３高調波成
分のアンバランスによる磁気騒音を抑えることができ
る。なお、この手段を用いても、ロータ２の高速回転時
では、ポールコア６形状の寸法誤差により循環電流が残
り、基本波電流と相まってΔ形三相結線回路１４の発熱
がＹ形三相結線回路１３の側よりも増大する傾向にあ
る。しかるに、本実施例では、上述のように、Δ形三相
結線回路１４を、冷却効果の高い冷却ファン９側に設け
ているので、結果的にΔ形三相結線回路１４の昇温が抑
えられ、熱的トラブルの発生を招かない。
騒音を低減するべく、ポールコア６の形状を図４に示す
ように、回転方向に対して前傾して設けている。つま
り、通常であれば、図６の破線に示すように、左右対称
の台形形状であるポールコア６を、回転方向に対して前
傾した前傾台形形状に設けている。これは、Δ結線電機
子では、一般に負荷時に電機子反作用によって磁束歪み
が生じると、その歪みのうちの第３高調波成分がΔ結線
内部に循環電流をもたらすことが知られている。しかる
に、本実施例に示すように、２組の三相巻線の合成起磁
力のバランスで電磁的騒音の低減を図ろうとする場合、
図７の実線Ａに示すように、上記の第３高調波成分がア
ンバランスとなり、結果的に磁束の変化のピークが、図
７の実線Ｂに示すように、ポールコア６の回転方向に対
して移動し、磁気騒音低減の妨げの要因となる。そこ
で、上記のように、ポールコア６の形状を回転方向に対
して傾斜して設けることにより、アンバランスな第３次
高調波成分の発生が抑えられて、結果的に第３高調波成
分のアンバランスによる磁気騒音を抑えることができ
る。なお、この手段を用いても、ロータ２の高速回転時
では、ポールコア６形状の寸法誤差により循環電流が残
り、基本波電流と相まってΔ形三相結線回路１４の発熱
がＹ形三相結線回路１３の側よりも増大する傾向にあ
る。しかるに、本実施例では、上述のように、Δ形三相
結線回路１４を、冷却効果の高い冷却ファン９側に設け
ているので、結果的にΔ形三相結線回路１４の昇温が抑
えられ、熱的トラブルの発生を招かない。
【００１４】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。Ｙ形三相結線回路１３の第１巻線Ｙ
1 、Ｙ2 、Ｙ3 の各分割巻線Ｙｘ1 、Ｙｙ1 、Ｙｚ1 、
Ｙｘ2 、Ｙｙ2 、Ｙｚ2 の巻数を３回、Δ形三相結線回
路１４の第２巻線Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3 の巻数を１０
回とすることにより、各第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 の第
３次高調波電流と、第２巻線Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3 の
第３次高調波電流とがそれぞれ同一の位相となる。ま
た、第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 の合成ベクトルが、第２
巻線Δｘ3 、Δｙ3、Δｚ3 のベクトルに対して３０°
の位相差を生じるため、界磁起磁力分布と空隙起磁力分
布との磁気作用力は、ロータ２の回転方向における位置
にかかわらず、ほぼ一定値となり、結果的にロータ２と
ステータ３との間に大きな脈動加振力が発生しなくな
る。
を簡単に説明する。Ｙ形三相結線回路１３の第１巻線Ｙ
1 、Ｙ2 、Ｙ3 の各分割巻線Ｙｘ1 、Ｙｙ1 、Ｙｚ1 、
Ｙｘ2 、Ｙｙ2 、Ｙｚ2 の巻数を３回、Δ形三相結線回
路１４の第２巻線Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3 の巻数を１０
回とすることにより、各第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 の第
３次高調波電流と、第２巻線Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3 の
第３次高調波電流とがそれぞれ同一の位相となる。ま
た、第１巻線Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 の合成ベクトルが、第２
巻線Δｘ3 、Δｙ3、Δｚ3 のベクトルに対して３０°
の位相差を生じるため、界磁起磁力分布と空隙起磁力分
布との磁気作用力は、ロータ２の回転方向における位置
にかかわらず、ほぼ一定値となり、結果的にロータ２と
ステータ３との間に大きな脈動加振力が発生しなくな
る。
【００１５】具体的な実験結果を図８に示す。この実験
は、１２Ｖ、１２０Ａクラスの三相交流発電機１（スロ
ット数が３６）をベースに、本実施例を適用した実施例
品（図中実線α）と、既存のＹ形三相結線回路のみの比
較品（図中破線β）とを試作し、全負荷をかけて同等出
力を出させて発電機の斜め後方３０cmの位置でオーバー
オール磁気騒音を測定したものである。
は、１２Ｖ、１２０Ａクラスの三相交流発電機１（スロ
ット数が３６）をベースに、本実施例を適用した実施例
品（図中実線α）と、既存のＹ形三相結線回路のみの比
較品（図中破線β）とを試作し、全負荷をかけて同等出
力を出させて発電機の斜め後方３０cmの位置でオーバー
オール磁気騒音を測定したものである。
【００１６】〔実施例の効果〕本実施例では、上記の実
験結果のグラフが示すように、発電機の生じる騒音を約
１０ｄＢほど低減することができる。また、ステータコ
ア１１に設けられるスロット数を、既存のＹ形三相結線
回路のみのスロット数、あるいは従来のΔ形三相結線回
路のみのスロット数と同じで済む。この結果、電磁的騒
音を抑えることのできる従来技術に比較して、スロット
数を半減できるため、スロット内への巻線作業が容易に
なるとともに、スロットの幅やコアティース（図示しな
い）の幅を大きく設定でき、巻線作業中やステータコア
１１の組立作業中などにおけるコアティースの変形を防
ぐことができる。
験結果のグラフが示すように、発電機の生じる騒音を約
１０ｄＢほど低減することができる。また、ステータコ
ア１１に設けられるスロット数を、既存のＹ形三相結線
回路のみのスロット数、あるいは従来のΔ形三相結線回
路のみのスロット数と同じで済む。この結果、電磁的騒
音を抑えることのできる従来技術に比較して、スロット
数を半減できるため、スロット内への巻線作業が容易に
なるとともに、スロットの幅やコアティース（図示しな
い）の幅を大きく設定でき、巻線作業中やステータコア
１１の組立作業中などにおけるコアティースの変形を防
ぐことができる。
【００１７】〔第２実施例〕図９に第２発明を適用した
第２実施例を示す。上記の実施例では、第１巻線を分割
して、その合成ベクトルを、第２巻線のベクトルに対し
て３０°の位相差を持たせた例を示したが、本実施例で
は、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 は分割せずに、第
２巻線Δ1 、Δ2 、Δ3 を２つに分割して図１０に示す
ように、亀甲環状に接続し、その合成ベクトルを、第１
巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 のベクトルに対して３０°
の位相差を持たせたものである。つまり、第２巻線Δ1
が分割巻線Δｘ1 、Δｙ2 、第２巻線Δ2 が分割巻線Δ
ｙ1 、Ｙｚ2 、第２巻線Δ3 が分割巻線Ｙｚ1 、Ｙｘ2
に分割され、各分割巻線の合成ベクトルが、第１巻線Ｙ
ｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 のベクトルに対して３０°の位相
差を持つように、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 と共
通のスロット内に、別々に収納されている。なお、第１
巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 は、各位相差が１２０°を
成すように、ステータコア１１に設けられた３６本のス
ロット内に順次収納されるものである。この実施例で
は、９つのステータコイル１２全てを同一の巻数で構成
できるので、同一の巻線機で９つ全ての巻線ユニットが
作成でき、極めて巻線工程を簡素化できる。
第２実施例を示す。上記の実施例では、第１巻線を分割
して、その合成ベクトルを、第２巻線のベクトルに対し
て３０°の位相差を持たせた例を示したが、本実施例で
は、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 は分割せずに、第
２巻線Δ1 、Δ2 、Δ3 を２つに分割して図１０に示す
ように、亀甲環状に接続し、その合成ベクトルを、第１
巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 のベクトルに対して３０°
の位相差を持たせたものである。つまり、第２巻線Δ1
が分割巻線Δｘ1 、Δｙ2 、第２巻線Δ2 が分割巻線Δ
ｙ1 、Ｙｚ2 、第２巻線Δ3 が分割巻線Ｙｚ1 、Ｙｘ2
に分割され、各分割巻線の合成ベクトルが、第１巻線Ｙ
ｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 のベクトルに対して３０°の位相
差を持つように、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 と共
通のスロット内に、別々に収納されている。なお、第１
巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 は、各位相差が１２０°を
成すように、ステータコア１１に設けられた３６本のス
ロット内に順次収納されるものである。この実施例で
は、９つのステータコイル１２全てを同一の巻数で構成
できるので、同一の巻線機で９つ全ての巻線ユニットが
作成でき、極めて巻線工程を簡素化できる。
【００１８】〔第３実施例〕図１０に第２発明を適用し
た第３実施例を示す。上記の第２実施例では、第２巻線
Δ1 、Δ2 、Δ3 を２つに分割して亀甲環状に接続し、
その合成ベクトルを、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3
のベクトルに対して３０°の位相差を持たせたものであ
るが、本実施例は、第２巻線Δ1 、Δ2 、Δ3 を２つに
分割して、図１１に示すように、星形環状に接続し、そ
の合成ベクトルを、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 の
ベクトルに対して３０°の位相差を持たせたものであ
る。この実施例においても、第２実施例同様、９つのス
テータコイル１２全てを同一の巻数で構成できるので、
同一の巻線機で９つ全ての巻線ユニットが作成でき、極
めて巻線工程を簡素化できる。
た第３実施例を示す。上記の第２実施例では、第２巻線
Δ1 、Δ2 、Δ3 を２つに分割して亀甲環状に接続し、
その合成ベクトルを、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3
のベクトルに対して３０°の位相差を持たせたものであ
るが、本実施例は、第２巻線Δ1 、Δ2 、Δ3 を２つに
分割して、図１１に示すように、星形環状に接続し、そ
の合成ベクトルを、第１巻線Ｙｘ3 、Ｙｙ3 、Ｙｚ3 の
ベクトルに対して３０°の位相差を持たせたものであ
る。この実施例においても、第２実施例同様、９つのス
テータコイル１２全てを同一の巻数で構成できるので、
同一の巻線機で９つ全ての巻線ユニットが作成でき、極
めて巻線工程を簡素化できる。
【００１９】〔変形例〕上記の第１実施例では、分割巻
線を３回巻、第２巻線を１０回巻とした例を示したが、
それらの比率が、約１：３であれば電磁的騒音を抑える
効果がある。つまり、分割巻線の巻数と第２巻線の巻数
を、２回巻と６回巻、３回巻と９回巻などとしても良
い。分割される分割巻線は、所望の発電出力特性に合致
させるために多少アンバランスになっても良い。つま
り、第１巻線を分割する場合、３回巻と４回巻に分割し
ても良い。ポールコアの形状を回転方向に前傾させた例
を示したが、多少の第３高調波電流のΔ結線部における
循環、発熱を許容するのであれば、ポールコアの形状を
対称ポールコア形状に設けても良い。Δ形三相結線回路
を、Ｙ形三相結線回路の内周がわに配した例を示した
が、例えばΔ形三相結線回路の耐熱グレードを上げて、
Ｙ形三相結線回路の外周がわに配しても良い。この場
合、電磁的騒音を抑える効果を失うことはない。実施例
では各巻線を波巻でステータコアのスロット内に巻装し
たが、重巻であっても良い。実施例では、分割巻線の同
一相（第１実施例ではｘ1 とｘ2 、ｙ1 とｙ2 、ｚ1 と
ｚ2 ）の波巻形状を、反転して挿入しているが、パラ巻
にて同一フォームドコイルユニットを形成し、同時にス
ロット内に挿入可能な構成として、リード結線を反転す
ると、巻線挿入工程を低減することができる。また、本
発明を三相交流発電機に適用した例を示したが、三相誘
導電動機など他の回転電機に本発明を適用しても良い。
線を３回巻、第２巻線を１０回巻とした例を示したが、
それらの比率が、約１：３であれば電磁的騒音を抑える
効果がある。つまり、分割巻線の巻数と第２巻線の巻数
を、２回巻と６回巻、３回巻と９回巻などとしても良
い。分割される分割巻線は、所望の発電出力特性に合致
させるために多少アンバランスになっても良い。つま
り、第１巻線を分割する場合、３回巻と４回巻に分割し
ても良い。ポールコアの形状を回転方向に前傾させた例
を示したが、多少の第３高調波電流のΔ結線部における
循環、発熱を許容するのであれば、ポールコアの形状を
対称ポールコア形状に設けても良い。Δ形三相結線回路
を、Ｙ形三相結線回路の内周がわに配した例を示した
が、例えばΔ形三相結線回路の耐熱グレードを上げて、
Ｙ形三相結線回路の外周がわに配しても良い。この場
合、電磁的騒音を抑える効果を失うことはない。実施例
では各巻線を波巻でステータコアのスロット内に巻装し
たが、重巻であっても良い。実施例では、分割巻線の同
一相（第１実施例ではｘ1 とｘ2 、ｙ1 とｙ2 、ｚ1 と
ｚ2 ）の波巻形状を、反転して挿入しているが、パラ巻
にて同一フォームドコイルユニットを形成し、同時にス
ロット内に挿入可能な構成として、リード結線を反転す
ると、巻線挿入工程を低減することができる。また、本
発明を三相交流発電機に適用した例を示したが、三相誘
導電動機など他の回転電機に本発明を適用しても良い。
【図１】第１発明を適用したステータコイルの結線図で
ある（第１実施例）。
ある（第１実施例）。
【図２】ステータコイルの電圧ベクトル図である（第１
実施例）。
実施例）。
【図３】三相交流発電機の断面図である（第１実施
例）。
例）。
【図４】ロータのポールコアを示す図である（第１実施
例）。
例）。
【図５】ステータコイルの巻線仕様図である（第１実施
例）。
例）。
【図６】ポールコアの形状を示す図である（第１実施
例）。
例）。
【図７】磁束変動波形図である（第１実施例）。
【図８】騒音特性図である（第１実施例）。
【図９】第２発明を適用したステータコイルの結線図で
ある（第２実施例）。
ある（第２実施例）。
【図１０】第２発明を適用したステータコイルの結線図
である（第３実施例）。
である（第３実施例）。
【図１１】ステータコイルの結線図である（従来技
術）。
術）。
【図１２】ステータコイルの電圧ベクトル図である（従
来技術）。
来技術）。
【符号の説明】
１ 三相交流発電機（回転電機）
１１ ステータコア
１３ Ｙ形三相結線回路
１４ Δ形三相結線回路
Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 第１巻線
Δｘ3 、Δｙ3 、Δｚ3 第２巻線
Ｙｘ1 、Ｙｙ1 、Ｙｚ1 、Ｙｘ2 、Ｙｙ2 、Ｙｚ2 分
割巻線
割巻線
フロントページの続き
(72)発明者 梅田 敦司
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本
電装株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−79742（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−15114（ＪＰ，Ａ)
実公 昭40−32582（ＪＰ，Ｙ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 3/28
H02K 5/24
H02K 17/12
H02K 19/22
Claims (2)
- 【請求項１】 ３つの第１巻線をＹ形に結線したＹ形三
相結線回路と、 ３つの第２巻線を、前記Ｙ形三相結線回路と並列にΔ形
に結線したΔ形三相結線回路とを備え、 前記３つの第２巻線の各位相差がほぼ１２０°を成すよ
うに、前記３つの第２巻線をステータコアのスロット内
に収納するとともに、 前記３つの第１巻線をそれぞれ２分割し、この２分割さ
れた巻線の合成ベクトルが、前記第２巻線のベクトルと
ほぼ３０°の位相差を生じるように、前記２分割された
巻線を前記第２巻線を収容する前記スロット内へ別々に
収納することを特徴とする回転電機。 - 【請求項２】 ３つの第１巻線をＹ形に結線したＹ形三
相結線回路と、 ３つの第２巻線を、前記Ｙ形三相結線回路と並列にΔ形
に結線したΔ形三相結線回路とを備え、 前記３つの第１巻線の各位相差がほぼ１２０°を成すよ
うに、前記３つの第１巻線をステータコアのスロット内
に収納するとともに、 前記３つの第２巻線をそれぞれ２分割し、この２分割さ
れた巻線の合成ベクトルが、前記第１巻線のベクトルと
ほぼ３０°の位相差を生じるように、前記２分割された
巻線を前記第１巻線を収容する前記スロット内へ別々に
収納することを特徴とする回転電機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27627592A JP3368598B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 回転電機 |
| DE4334932A DE4334932B4 (de) | 1992-10-14 | 1993-10-13 | Rotierende elektrische Maschine |
| US08/134,941 US5449962A (en) | 1992-10-14 | 1993-10-13 | Rotary electric machinery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27627592A JP3368598B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06133483A JPH06133483A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3368598B2 true JP3368598B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=17567177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27627592A Expired - Fee Related JP3368598B2 (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 回転電機 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5449962A (ja) |
| JP (1) | JP3368598B2 (ja) |
| DE (1) | DE4334932B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5686774A (en) * | 1995-01-03 | 1997-11-11 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Reduced vibration motor winding arrangement |
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| US7126298B2 (en) * | 2000-10-23 | 2006-10-24 | Borealis Technical Limited | Mesh connected brake array for electrical rotating machines |
| US7928683B2 (en) | 2000-10-23 | 2011-04-19 | Borealis Technical Limited | High phase order AC machine with short pitch winding |
| US8198746B2 (en) * | 2000-11-15 | 2012-06-12 | Borealis Technical Limited | Chimney turbine |
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