JPH04156245A - 三相電機子巻線 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は整数スロット巻の三相電機子巻線に関する。

（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。

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−例を第１３図に示す。例示した巻線は４極の
同ｒｑ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、■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Ｕｌ−０４と表し、Ｖ相及びＷ相についても同様
にＶｌ〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４と表しである。

（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。

（１）１スロツトに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
入性が悪くなり、また、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、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。

（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、励磁電流の不平衡等の電気的な種々の
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。

そこで、本発明の目的は、単層同心巻と同等のコイル挿
入性を発揮して生産性に優れ、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］ （課題を解決するための手段） 本発明の三相電機子巻線は、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
の連続コイルから構成し（ｑは各極各相のスロット数）
、各相の＠線は電気角で互いにｐπ／３ずつ隔たり（Ｐ
は極数）、且つ、三相分の巻線を一組として極数回数だ
けスロットに同時挿入されて二層重とされているところ
に特徴を有する。

（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スロツトに２個のコイル辺が挿入される
二層重となる。このため１ｍ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７て
コイル表面の絶縁不良が生じにくい。また、三相分のコ
イルを極数回数だけスロットに同時挿入して二層重とす
るから、コイル挿入作業の自動化が可能で、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。

（実施例） く第１実施例〉 本実施例は４極、４８スロツトの二層同心巻としており
、第１図ないし第４図を参照して説明する。

番号１〜４８はスロット番号、Ｕ１〜Ｕ４ｊ；ＬＵ相の
第１〜第４の各極巻線、Ｖｌ〜ｖ４はＶ相の第１〜第４
の各極巻線、Ｗｌ−Ｗ４はＷ相の第１〜第４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−
４８／４ｘ３−４となる。

各相各極の巻線は、第３図に各相の第１極のみを取り出
して示すように、各極各相のスロット数ｑに等しい夫々
４個の同心巻コイルＵｌｌ〜Ｕ１４゜Ｖｌｌ〜Ｖ１４．
　Ｗｌｌ〜Ｗ１４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Ｕｌについて詳細に述べると、これは、 ＃１から＃１４にわたるコイルピッチ１３の第１コイル
Ｕｌｌと、 ＃２から＃１３にわたるコイルピッチ１１の第２コイル
Ｕ１２と、 ＃３から＃１２にわたるコイルピッチ９のＭ３コイルυ
１３と、 ＃４から＃１１にわたるコイルピッチ７の第４コイルＵ
１４と のコイルピッチが互いに相違するｑ個（４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
表すために付しである。

各相の第１極巻線Ｕ１．Ｖ１．Ｗ１は電機子鉄心の最外
周に位置するように配置され、互いに電気角でｐπ／３
に相当する２４０”隔てられている。

また、その内周には各相の＊２極巻線Ｕ　２．Ｖ　２．
Ｗ２が配置され、更にその内周には各相の第３極巻線Ｕ
３．Ｖ３．Ｗ３が配置され、最内周には各相の第４極巻
線Ｕ４．Ｖ４．Ｗ４が配置され、各種について各相巻線
は互いに電気角でｐπ／３に相当する２４０°隔てられ
ている。

上記各＠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。第１図において、＃１〜＃４８の各
スロット部分に示した２本の線は、相が異なる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
の底部（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と次表に示すようになる。次表に
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
、「底−上」は当該コイルの一方のコイル辺がスロット
の底部に他方のコイル辺がスロットの上部となるように
配置されていることを示す。

さて、各コイルの挿入手順について説明するに、まず第
１回目のコイル挿入作業は第１極となる三相巻＃Ｕ１．
Ｖ１．Ｗ１を一組として行う。これらの巻線を構成する
各相４個、計１２個のコイルは前表からも明らかなよう
に、全てのコイル辺がスロットの底部に収納されるから
、各巻線が電気角で２４０＠の隔たりとなるようにして
図示しないコイル挿入機（インサータフにセットして同
時に挿入することができる。

次に、′ｓ２回目のコイル挿入作業を第２極の三相巻線
Ｕ　２．Ｖ　２．Ｗ２を一組として行う。この場合も、
やはり各巻線が電気角で２４０＠の隔たりとなるように
してコイル挿入機にセットして同時に挿入すればよい。

この際、前表がら明らがなように、コイルピッチが１３
と１１である２つのコイルについては、一方のコイル辺
がスロットの上部に挿入されることになるが、これらは
すでに挿入された同一相の第１極巻線の同一ピッチのコ
イルの上に重ねられるものであるから、単に第１極巻線
に重ねて挿入すれば良い。また、第３回目のコイル挿入
作業は第３極の三相巻線Ｕ　３．Ｖ　３．Ｗ３を一組と
して同様に行う。この場合も、コイル辺が上部に挿入さ
れるべきスロットについては既１千第１極又は第２極の
巻線のコイル辺が挿入されており、やはり単に第１及び
第２極巻線に重ねて挿入すればよい。そして、最後に、
第４極の三相巻線Ｕ　４．Ｖ　４．Ｗ４を一組として上
述したと同様にコイル挿入機にて挿入すれば、当該巻線
の全てのコイル辺はスロットの上部に位置して第１ない
し第３の各巻線に重ねて挿入される。このように本実施
例では、コイル挿入機を利用した４回（極数に等しい）
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。なお、異相のコイル辺が同一スロット内に収納さ
れる場合には、異相コイル間の絶縁のための中敷絶縁物
を機械的に或いは手作業にて挿入することは勿論である
。

上述のようにして挿入された各フィルの配置は第２図に
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′！ｓ４図（
Ａ）に示す通りに接続すれば４Ｙ接続となり、第４図（
Ｂ）に示す通りに接続すれば４Δ接続とすることができ
る。

上記構成の本実施例によれば、自動コイル挿入機を使用
した４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、それでいながら第１図に示したように３つの相の各
巻線のコイルエンドは周方向に均等配置されるから、そ
のコイルエンドの長さ寸法は各相で略等しくなる。この
ため、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等を防ぐこ
とができ、従来の単層同心巻にありがちな電気的緒特性
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整形作業も容易になる。

このようにコイルエンド整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
整形が可能になることを意味するから、各コイルの軸方
向寸法が短くなって、使用銅量や重量の削減が可能にな
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、整形圧力が低くて
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。

く第２実施例さ 第５図及び第６図を参照して説明する。４８スロツト、
４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４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４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、１５．１３，１１．９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ｗｉ６図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。

従って、′！ａ１実施例と同一の作用・効果を得ること
ができ、しかも例えば＃１〜＃４のスロットには同一相
のコイルが上下に挿入されることになるため、スロット
内の中敷絶縁物やコイルエンド部の異相間に挿入する相
間絶縁物を簡略化することができ、またコイルピッチを
大きくした分、モータ特性が向上する等の利点がある。

〈第３実施例〉 第７図及び第８図を参照して説明する。４８スロツト、
４極で各極各相のスロット数ｑが４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。

各極各相の巻線は全てフィルピッチが１０である４個の
連続コイルから構成されている。第１極を構成する三相
巻線Ｕｌ、Ｖｌ、Ｗｌのみを取出して示すと第８図のよ
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。これら三相分の巻線Ｕｌ、
Ｖｌ、Ｗｌは、−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、残りの多極を構成す
る三相巻線も同様な構成で、多極の三相分の巻線が一組
とされて極数回数だけスロットに同時挿入される。

なお、コイル配置図は第１実施例のものとして示した第
２図と同じになる。

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。コイルピッチが１０であ
ることは、％ピッチが８３％であることを意味するから
、高調波歪を軽減してモータ特性の向上を図ることがで
きるようになる。

く第４実施例〉 この実施例のコイル配置を示す第９図から明らかな通り
、３６スロツト、４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、各相各種の巻線はコイ
ルピッチが順に１０．８゜６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２４０°ずつ隔たり、且つ、三相分の巻線を
一組として極数回数だけ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。

く第５実施例〉 やはり３６スロツト、４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８（％ピッチは８３
％）で、コイル配置は第９図と全く同一となる。

く第６実施例〉 この実施例のコイル配置図を第１０図に示すが、やはり
３６スロツト、４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
相各種巻線を構成する３個の同心巻コイルのコイルピッ
チは、順に１１．９゜７で、やはり三相分の巻線を一組
として極数回数だけスロットに同時挿入されて二層重と
されている。

く第７実施例〉 第１１図にコイル配置図を示す。６０スロツト、４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−６０／４Ｘ３から５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５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１４．１２．
１．０，８．６である。

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るという利点がある。

く第８実施例〉 極数を６極とした例で、７２スロツトの場合を第１２図
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
して各相各種を構成する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
、三相分の巻線を一組として極数回数だけスロットに同
時挿入して二層重とすれば、前記各実施例と同様な効果
を奏する。

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、第４図に示した結線に限らず、ＩＸＹ　ｓ　２　Ｘ
　Ｙ　−、ｌ　ｘΔ、２ＸΔ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。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の三相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、三相分のコイルを極数回
数だけ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等の優れた効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示し、第１
図はコイル展開図、第２図はコイル配置図、第３図は各
相の第１極のみを示したコイル展開図、第４図は巻線接
続図である。第５図及び第６図は本発明の第２実施例を
示し、第５図はコイル展開図、第６図はコイル配置図で
ある。第７図及び第８ｖｌＪは本発明の第３実施例を示
し、第７図はコイル展開図、第８図は各相の第１極のみ
を示したコイル展開図である。 第９図は本発明の第４及び第５の各実施例を示すコイル
配置図、第１０図は第６実施例のコイル配置図、第１１
図は第７実施例のコイル配置図、第１２図は第８実施例
のコイル配置図である。そして、第１３図は従来例を示
すコイルエンド側からの側面図である。 図中、ＵＮ−０４はＵ相の第１極〜第４極の各巻線、■
１〜Ｖ４はＶ相の第１極〜第４檜の各巻線、Ｗ１〜Ｗ４
はＷ相の第１極〜第４極の各巻線である。 代理人　　弁理士　佐　藤　　強 第　３　図 Ｕ端子 Ｕ端子 第　８　図 第９　図 第１０図 υコ 第１３図 手続補正書 平成４年１　月７日 特願平　２−２７８゜。。３／ ２、発明の名称　　三相電機子巻線 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （３０７）株式会社東芝 ４、代理人 〒４６０ 住所　名古屋市中区栄四丁目　６番１５号日産生命館 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明及び図面の簡単な説明の各欄
並びに図面。 ７、補正の内容 （１）明細書第１５頁１！８７行から第８行にかけて記
載の「第１実施例のものとして示した第２図と同じにな
る。」を「第１２図のようになる。」と訂正する。 （２）同第１７頁第１８行に記載の「く第８実施例〉」
から第１８頁第１１行に記載の「奏する。 」までを削除する。 （３）同第２０頁第７行に記載の「第８実施例の」を「
第３実施例の」と訂正する。 （４）図面の第１図に記載の「Ｗ４」及び「Ｗ、」を別
紙複写図に朱書して示すように、夫々「ｚ４」及び「２
．」と訂正する。 （５）同第１図に記載の「ｚ３」及び「ｚ２」を別紙複
写図に朱書して示すように、夫々「Ｗ、」及び「ｗ２」
と訂正する。 （６）同第１図に記載の「Ｗ２」及びｒｗ＋」を別紙複
写図に朱書して示すように、夫々「ｚ２」及び「ｚｌ」
と訂正する。 （７）同第１図に記載の「ｚユ」及び「ｚ４」を別紙複
写図に朱書して示すように、夫々「Ｗ、」及び「Ｗ４」
と訂正する。 （８）同第２図に記載のｒＷ＋Ｊ及び「２．」を別紙複
写図に朱書して示すように、夫々ｒｚ＋　Ｊ及びｒｗ、
Ｊと訂正する。 （９）同第３図に記載の「Ｗｌ」及びｒｚ、Ｊを別紙複
写図に朱書して示すように、夫々「２．」及び「Ｗ、」
と訂正する。 （１０）同第４図の（Ａ）に記載の「Ｖ、」及び「ｖ２
」を別紙複写図に朱書して示すように、夫々「ｙ、」及
び「ｙ２」と訂正する。 （１１）同第４図の（Ａ）に記載の「ｖ３」及び「ｖ４
」を別紙複写図に朱書して示すように、夫々「ｙ、」及
び「ｙ４」と訂正する。 （１２）同第４図の（Ａ）に記載の「ｙｌ」及び「ｙ２
」を別紙複写図に朱書して示すよう（こ、夫々「ｖｌ」
及び「■２」と訂正する。 （１３）同第４図の（Ａ）に記載の「ｙ３」及び「ｙ４
」を別紙複写図に朱書して示すように、夫々「Ｖ、」及
び「ｖ４」と訂正する。 （１４）同第５図に記載の「Ｗ４」及び「Ｗ３」を別紙
複写図に朱書して示すように、夫々ｒｚ４Ｊ及び「ｚ３
」と訂正する。 （１５）同第５図に記載の「２．」及び「ｚ２」を別紙
複写図に朱書して示すように、夫々「Ｗｌ」及び「Ｗ２
」と訂正する。 （１６）同第５図に記載の「Ｗ２」及び「Ｗｌ」を別紙
複写図に朱書して示すように、夫々「ｚ２」及び「２．
」と訂正する。 （１７）同第５図に記載の「ｚ４」及び「ｚｌ」を別紙
複写図に朱書して示すように、夫々「Ｗ４」及び「Ｗ、
」と訂正する。 （１８）同第６図に記載の「ｗｌ」及び「ｚｌ」を別紙
複写図に朱書して示すように、夫々「ｚｌ」及びｒＷ、
Ｊと訂正する。 （１９）同第８図に記載のｒｗ、Ｊ及びｒｚ、Ｊを別紙
複写図に朱書して示すように、夫々「２．」及び「Ｗ、
」と訂正する。 （２０）同第９図に記載の「Ｗ、」及び「ｚｌ」を別紙
複写図に朱書して示すように、夫々「２．」及び「ｗｌ
」と訂正する。 （２１）同第１０図に記載の「Ｗｌ」及び「２、」を別
紙複写図に朱書して示すように、夫々「ｚｌ」及びｒｗ
、Ｊと訂正する。 （２２）同第１１図に記載のｒＷ１コ及び「２、」を別
紙複写図に朱書して示すように、夫々「２．」及び「Ｗ
ｌ」と訂正する。 （２３）同第１２図を別紙の通り訂正する。 ■３ｘ、 第　２　図 第　６　図 ■３×１ 第　９　図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、整数スロット巻の三相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
   コイルから構成し（ｑは各極各相のスロット数）、各相
   の巻線は電気角で互いにｐπ／３ずつ隔たり（Ｐは極数
   ）、且つ、三相分の巻線を一組として極数回数だけスロ
   ットに同時挿入されて二層巻となっていることを特徴と
   する三相電機子巻線。２、整数スロット巻の三相電機子
   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
   ら構成し（ｑは各極各相のスロット数）、各相の巻線は
   電気角で互いにｐπ／３ずつ隔たり（Ｐは極数）、且つ
   、三相分の巻線を一組として極数回数だけスロットに同
   時挿入されて二層巻となっていることを特徴とする三相
   電機子巻線。