JPH02214432A

JPH02214432A - 空間高調波磁束除去巻線

Info

Publication number: JPH02214432A
Application number: JP3331089A
Authority: JP
Inventors: Masaru Hiwatari; 樋渡　勝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-12
Filing date: 1989-02-12
Publication date: 1990-08-27

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】（産業上の利用分野）この発明は、電力の発生、変換に用いられろ発電機や電
ａ機等に関するもので、多相交流によって生じる回転磁
界や２回転する磁極によって生じる回転磁界中に含まれ
ろ、空間高調波磁束を除去し、磁束の空間分布波形を、
従来より一層正弦波に近づけ、電気機器の特性を向上さ
せることを目的としたのもである。

（従来の技術）誘導電動機や同期電動機の回転磁界の磁束分布波形を、
正弦波に近づけ特性を向上させるため。

あろいは、同期発ｆＩｌｆ機の誘起電圧波形を正弦波に
近づける等の目的には、従来より、単層巻、二層巻２Ｍ
数巻、端数巻、東中巻２分割集中巻２分布巻、全節巻、
短節巻２重ね巻、波巻、鎖巻、斜溝等の各種の巻線方法
が用いられてきた。しかし。

これらの従来技術のみでは必ずしも十分でない場合があ
り、特に誘導電動機や同期型！ｌ１Ｉ１機の回転磁界を
、−様な正弦波分布に近づけるには限界があった。

（発明が解決しようとする問題点）従来の巻線方法は、誘導電動機や同期電ｆ２ＩＩ機にあ
っては２回転磁界の磁束分布波形を正弦波に近づけよう
とするものであり、同期発電機にあっては、誘起電圧波
形が回転子磁極に含まれる高調波磁束の影響を受けない
ようにするものであって。

このような視点からは、殆ど完成されたものといってよ
いであろう。

従って、従来の技術以上に回転磁界の磁束分布波形や、
ｉ！ｌｌｔ起電圧波形を正弦波に近づけるためには、従
来とは異なった新しい発想が必要である。

その新しい発想とは、何らかの方法で磁束の空間高調波
成分を打ち消し、除去することである。

（問題点を解決するための手段）本発明の２回転磁界中の空間高調波磁束の除去方法は２
次の通りである。

（イ）回転磁界中に含まれている。除去したい第ｎ次の
空間高調波磁束成分を検出するため、基本波磁束極数の
ｎ倍の極数をもった巻線を、この回転磁界中に配置する
。

（υ）この第ｎ次の空間′ＢＴ！Ａ波磁束成分検出巻線
を短絡する。

（作用）回転磁界の基本波磁束の極数をＰとすると、第ｎ次の空
間高調波磁束の極数はｎＰとなるから。

ｎＰ極の巻線に＋ｆ　ｎ次の空間高調波磁束成分のみに
よって、基本波周波数のｎ倍の周波数をもった電圧が誘
起される。従って、この巻線を短絡すると、基本波磁束
のｎ倍の高調波起磁力が発生し。

この起磁力が回転磁界中のｎ次の空間高調波磁束成分を
打消す。このため回転磁界中に含まれている第ｎ空間高
調波磁束が除去され２回転磁界の空間分布波形は正弦波
に近づくことになる。

（実施例）以下に、溝数３０の固定子鉄心に、第２図に示した巻線
図のように、三相・２極・毎極毎相の溝数５の、二層・
分布・全部・重ね巻の巻線（以下この巻線を三相主巻線
と呼ぶ）を施して回転磁界を発生させろとともに、この
固定子鉄心の溝を利用して、第３と第５の空間高調波磁
束除去巻線を設置した場合）ζついて、その実施例を示
すことにする。なお、第２図の１．２．３．４．５．１
Ｂ、　１７．１８．１９．２０は、固定子の溝の位置を
示す番号である。

第１（ａ）図は、第３空間高調波磁束除去巻線の一例を
描いた巻線図で２図では５相６極の波巻に巻いてあり、
各相ごとに短絡されている。また。

第１（ｂ）図は、第５空間高調波磁束除去巻線の一例を
描いた巻線図で２図では３相１０極の波巻に巻いてあり
、これも各相ごとに短絡されている。

なお、この例では空間高調波磁束除去巻線を。

何れも三相主巻線用の溝をそのまま利用して巻いている
が、空間高調波磁束除去巻線用の溝を新たに設置するこ
とも、エアギャップを利用して配置することも、波巻の
代りに重ね巻にする乙とも。

また、各相ごとにではなく一括して短絡することも考え
られる。

（発明の効果）第３図と第４図は、溝数３０のエアギャップのない成層
鉄心を試作し、これに実施例で述べた。

第２図の三相主巻線（Δ接続）のみを施して回転磁界を
発生させた場合と、この三相主巻線に、第１（龜）図の
第３空間高調波磁束除去巻線と、第１（ｂ）図の第５空
間高調波磁束除去巻線の両者を施して回転磁界を発生さ
せた場合について、空間高調波磁束除去巻線の効果を比
較して示したものである。

第３図は空間高調波磁束除去巻線を施さない場合、第４
図は空間高調波磁束除去巻線を施した場合で、それぞれ
の三相主巻線には、５０Ｈｚの商用正弦波三相交流電圧
が印加されており２図の波形は、１磁極ピツチ離れた溝
に納められた全部巻の一つのコイルに誘起された電圧波
形を、波形記憶装置に記憶させた後、これをＸ−Ｙプロ
ッタを用いて描いたもので、このときの歯の平均磁束密
度は何れも約１．５［Ｔ］　であった。

また、第３図、第４図とも、（龜）、　（ｂ）、　（ｅ
）、　（ｄ）（ｅ）　の波形は、何れも一つの相の１極
分の溝に納められ、互いに隣り合ったコイルに誘起され
た電圧波形を示しており、第２図の巻線図の溝】−１６
間の誘起電圧が（ａ）、溝２−１７間の誘起電圧が（ｂ
）ＦＩ４３−１８間の誘起電圧が（ｅ）、溝４−１９間
ノ訪起電圧が（ｄ）、溝５−２０間の誘起電圧が（ｅ）
に対応している。

第３図の誘起電圧波形をみると、三相主巻線による回転
磁界の空間磁束分布波形は正弦波形には遠く、シかも場
所によって脈動していることが分る。一方、第４図の誘
起電圧波形をみろと、どのコイルの誘起電圧波形も殆ど
差異がなく、何れも正弦波に近い分布になっており、空
間高調波磁束除去巻線の効果が非常に大きいことが分る
。

なお、空間高調波磁束除去巻線に流れる電流による起磁
力を打ち消すように、電動機等にあっては励磁電流も増
加することになるが、一般に空間高調波磁束除去巻線の
巻数は、三相主巻締の巻数より少な（てよいので、励磁
電流の増加の割合は非常に小さいばかりか、この電流の
増加分は、励磁電流の波形歪を改善する効果をもってい
るので好都合である。

以上により、誘導電動機や同期電動機に空間高調波磁束
除去巻線を施すと２回転磁界の磁束分布波形が一段と正
弦波に近づき、トルク特性が改善されること、また、同
期発電機にこの巻線を施すと、訪起電圧波形を更に正弦
波に近づけることができろことが分る。また、この空間
高調波磁束除去巻線は、電動機や発電機以外の機器でも
２回転磁界を利用する［ｌｌｔであれば、何れも大きな
効果が期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図は、三相・２ｓｉｉの回転磁界中の、溝数
３０の固定子鉄心に配置した２本発明の第３空間高調波
磁束除去巻線の巻線図の一例。第１（ｂ）図は、三相・
２ａｌｉの回転磁界中の、溝数３０の固定子鉄心に配置
した２本発明の第５空間高調波磁束除去巻線の巻線図の
一例。第２図は、三相・２極・毎極毎相の溝数５の、二
層・分布・全部・重ね巻の回転磁界発生のための巻線図
の一例。第３図は、三相・２極・毎極毎相の溝数５の。二層・分布・全部・重ね巻巻線による回転磁界中で、互
いに隣り合った５つのコイルに訪起きれた電圧波形図の
例。第４図は、三相・２極・毎極毎相の溝数５の、二層
・分布・全部・重ね巻巻線による回転磁界中に、第３と
第５の空間高調波磁束除去巻線を配置した場合の、互い
に隣り合った５つのコイルに誘起された電圧波形図の例
である。なお、第２図の１．２．３．４．５．１Ｂ、１７．１ｇ
、　１９．２０は。固定子の溝の位置を示す番号で、第３図と第４図の（龜
）、　（ｂ）、　（ｅ）、（１）、（ｅ）は、それぞれ
第２図の溝１−１６間、　２−１７間、　３−１８間、
　４−１９間、　５−２０間のコイルに誘起された電圧
波形である。特許出願人　　Ｉｌｌ　　渡　　勝第１（ａ）図第１（ｂ）図（θ　）ｌｃ）第図（＋り［ａｌｂｌ［Ｃ）第図對（＋！）＋ｂ）ｆｄ＋

Claims

【特許請求の範囲】

　回転磁界中に配置した巻線で、この回転磁界の基本波
磁束極数の整数倍の極数をもつように巻かれ、これを短
絡して構成した、空間高調波磁束除去巻線。