JPH0444499B2 - - Google Patents
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- JPH0444499B2 JPH0444499B2 JP58115284A JP11528483A JPH0444499B2 JP H0444499 B2 JPH0444499 B2 JP H0444499B2 JP 58115284 A JP58115284 A JP 58115284A JP 11528483 A JP11528483 A JP 11528483A JP H0444499 B2 JPH0444499 B2 JP H0444499B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coils
- coil
- phase
- pole
- winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明はたとえば同期電動機のような回転電
機であつて、６相以上の多相交流電源で運転さ
れ、わずかにアンバランスではあるがなおトルク
高調波の低い、分数スロツト巻線をそなえるもの
に関するものである。
機であつて、６相以上の多相交流電源で運転さ
れ、わずかにアンバランスではあるがなおトルク
高調波の低い、分数スロツト巻線をそなえるもの
に関するものである。
従来技術
送電線からえられる３相電力をモータの運転の
ための、さらに相数の大きいものへ変換するのに
静止電力変換装置がもちいられる。たとえば３，
６，12相運転のための６，12，24パルス・インバ
ータ・システムのために可変周波数同期電動機が
設計される。将来はパルス数のもつと多いものが
用いられるかもしれない。高調波トルク・レベル
とダンパ・ロスとをさげるためにパルス数は６の
倍数であることが望ましい。しかし、かような電
動機の設計は、そのメーカがすでにステータの抜
型をいろいろ備えており、そのことで、利用でき
るスロツトの数が固定されるので、ことがめんど
うになる。利用可能な抜型とコイルの設計は主と
して６パルス（３相）運転のものとしてなされ、
これを６または12相機に適合するようにすること
は困難なことが多い。
ための、さらに相数の大きいものへ変換するのに
静止電力変換装置がもちいられる。たとえば３，
６，12相運転のための６，12，24パルス・インバ
ータ・システムのために可変周波数同期電動機が
設計される。将来はパルス数のもつと多いものが
用いられるかもしれない。高調波トルク・レベル
とダンパ・ロスとをさげるためにパルス数は６の
倍数であることが望ましい。しかし、かような電
動機の設計は、そのメーカがすでにステータの抜
型をいろいろ備えており、そのことで、利用でき
るスロツトの数が固定されるので、ことがめんど
うになる。利用可能な抜型とコイルの設計は主と
して６パルス（３相）運転のものとしてなされ、
これを６または12相機に適合するようにすること
は困難なことが多い。
すでにある３相運転のための機械の設計をとり
あげ、単に６相運転のできるように巻線グループ
を編成しかえることは、そのスロツト数がたまた
ま相数の大きいものにとつても正しいなら、すな
おなやり方である。たとえば、６極72スロツト機
からさまざまな可能性がえられる。１極当りの１
相分のコイルスロツト数がそれぞれ整数になるの
で、３，６，12相として、６パルス、あるいは12
パルス，24パルス運転のものとして利用するのに
問題はない。別の言い方をすれば、３相のものと
して用いられるスロツト数のための巻線をグルー
プを作りかえて、６相または12相のための２また
は４の別の巻線とすることができる。この方法
で、一様な間隔をもつ、バランスのとれた６相と
12相の巻線が容易にえられる。
あげ、単に６相運転のできるように巻線グループ
を編成しかえることは、そのスロツト数がたまた
ま相数の大きいものにとつても正しいなら、すな
おなやり方である。たとえば、６極72スロツト機
からさまざまな可能性がえられる。１極当りの１
相分のコイルスロツト数がそれぞれ整数になるの
で、３，６，12相として、６パルス、あるいは12
パルス，24パルス運転のものとして利用するのに
問題はない。別の言い方をすれば、３相のものと
して用いられるスロツト数のための巻線をグルー
プを作りかえて、６相または12相のための２また
は４の別の巻線とすることができる。この方法
で、一様な間隔をもつ、バランスのとれた６相と
12相の巻線が容易にえられる。
コンバータ・パルスの一様な間隔で作られる隣
にあう電圧ピークが360°をパルス数で割つてえら
れる角度だけへだてられるように、一様な間隔で
あることが望ましい。そこで、６相（12パルス）
運転のために理想的な角度は30°であり、12相
（24パルス）運転のためのそれは15°である。間隔
についての条件がみたされなければ、トルク高調
波をへらすという６以上のパルス数へ進む第１の
理由がなくなる。
にあう電圧ピークが360°をパルス数で割つてえら
れる角度だけへだてられるように、一様な間隔で
あることが望ましい。そこで、６相（12パルス）
運転のために理想的な角度は30°であり、12相
（24パルス）運転のためのそれは15°である。間隔
についての条件がみたされなければ、トルク高調
波をへらすという６以上のパルス数へ進む第１の
理由がなくなる。
問題は、所望の機械の１極当りの１相分のスロ
ツト数がときとして整数でないことである。たと
えば、３相６極90スロツトの機械は１極１相当り
５スロツトであるが、同じスロツト数を６相の６
極機に使うとすれば、１極１相当りのスロツト数
は21/2になり、12相機については11/4になる。こ
のことは、６極90スロツトの６相または12相の機
械には正常な巻線が得られないことを意味する。
バランスのとれた巻線と一様な間隔を用い、スロ
ツト数は等しくないままにしてこの問題を回避す
ることが試みられた。このタイプの巻線はバラン
スされた分数スロツト巻線と呼ばれる。６相機で
のかような巻線は、第１の（Ａ，−Ｃ，Ｂ相の）
巻線に１極１相当り３スロツトをつかい、第２の
巻線（A1，−C1，B1相）に１極１相当り２スロツ
トがつかわれることになろう。そこで、ふたつの
巻線には夫々所望の4000Vでなく4800Vと3200V
とが現れることになる。そして、この電動機に駆
動される設備は好ましくない影響をうけよう。
ツト数がときとして整数でないことである。たと
えば、３相６極90スロツトの機械は１極１相当り
５スロツトであるが、同じスロツト数を６相の６
極機に使うとすれば、１極１相当りのスロツト数
は21/2になり、12相機については11/4になる。こ
のことは、６極90スロツトの６相または12相の機
械には正常な巻線が得られないことを意味する。
バランスのとれた巻線と一様な間隔を用い、スロ
ツト数は等しくないままにしてこの問題を回避す
ることが試みられた。このタイプの巻線はバラン
スされた分数スロツト巻線と呼ばれる。６相機で
のかような巻線は、第１の（Ａ，−Ｃ，Ｂ相の）
巻線に１極１相当り３スロツトをつかい、第２の
巻線（A1，−C1，B1相）に１極１相当り２スロツ
トがつかわれることになろう。そこで、ふたつの
巻線には夫々所望の4000Vでなく4800Vと3200V
とが現れることになる。そして、この電動機に駆
動される設備は好ましくない影響をうけよう。
３相交流機の巻線形成にはバランスされた分数
スロツト巻線とアンバランスな分数スロツト巻数
の２通りである。（たとえば、Liwchitz−Garik
の「交流電機の巻線（Winding Alternating−
Current Machinis）」，Ｄ，Van Nostrand
Company，1950を参照されたい。これは標準的
な参考文献である。）アンバランスな分数スロツ
ト巻線を備えて、高調波が低く、電圧がかなり等
しいものを得るという目的を達することのできる
３の倍数相のものを設計する技法がすでに知られ
ているとは信じられない。
スロツト巻線とアンバランスな分数スロツト巻数
の２通りである。（たとえば、Liwchitz−Garik
の「交流電機の巻線（Winding Alternating−
Current Machinis）」，Ｄ，Van Nostrand
Company，1950を参照されたい。これは標準的
な参考文献である。）アンバランスな分数スロツ
ト巻線を備えて、高調波が低く、電圧がかなり等
しいものを得るという目的を達することのできる
３の倍数相のものを設計する技法がすでに知られ
ているとは信じられない。
発明の目的
従つてこの発明の一般的な目的は、３相のため
のスロツト設計をもつコアで、機械の特性に悪い
影響をあまり与えることなく、３相の倍数につか
える機械を得ることである。
のスロツト設計をもつコアで、機械の特性に悪い
影響をあまり与えることなく、３相の倍数につか
える機械を得ることである。
発明の構成
この発明によれば、６相またはその他の３の倍
数の相について、実質的に等しい電圧が得られト
ルク高調波の最小な巻線接続構成を備えるアンバ
ランスな分数スロツト巻線が用いられる。この発
明の巻線は、一般に、Ｄを２以上の数とし、相の
数を少なくとも６とする、３の整数倍数であると
して、Ｎ／Ｄという簡単な分類であらわせる非整
数を１極１相当りのコイルスロツト数をもつ機械
に適用できる。この巻線は複数のコイルからな
り、その選ばれた数は、特定の相について、機械
全体に分布された等しくない数のコイルからなる
複数のコイル群として接続される。コイル群の中
のコイル数は比Ｎ／Ｄに関係する。全数の相につ
いて、巻線全体にわたつて、くりかえされるパタ
ンをもつコイル群からなる、連続する極巻線の数
はＤに等しい。このＤ極巻線の中での個個の相の
それぞれについてのコイル群のなかでの個個のコ
イルの数はＮである。
数の相について、実質的に等しい電圧が得られト
ルク高調波の最小な巻線接続構成を備えるアンバ
ランスな分数スロツト巻線が用いられる。この発
明の巻線は、一般に、Ｄを２以上の数とし、相の
数を少なくとも６とする、３の整数倍数であると
して、Ｎ／Ｄという簡単な分類であらわせる非整
数を１極１相当りのコイルスロツト数をもつ機械
に適用できる。この巻線は複数のコイルからな
り、その選ばれた数は、特定の相について、機械
全体に分布された等しくない数のコイルからなる
複数のコイル群として接続される。コイル群の中
のコイル数は比Ｎ／Ｄに関係する。全数の相につ
いて、巻線全体にわたつて、くりかえされるパタ
ンをもつコイル群からなる、連続する極巻線の数
はＤに等しい。このＤ極巻線の中での個個の相の
それぞれについてのコイル群のなかでの個個のコ
イルの数はＮである。
実施例
以下で、この発明の実施例として、いくつかの
機械構成について述べる。それによつて、この発
明が他のばあいに、そのように適用されるかも理
解されよう。はじめは３相巻線で使用する目的で
設計された、手持ちのコア・パタンが３の倍数相
巻線にも利用ができ、選択的なアンバランス巻線
の利用で比較的にバランスのとれた電圧がえら
れ、高調波がすくなくなるので、前より柔軟性の
ある設計がこの発明で可能になる。
機械構成について述べる。それによつて、この発
明が他のばあいに、そのように適用されるかも理
解されよう。はじめは３相巻線で使用する目的で
設計された、手持ちのコア・パタンが３の倍数相
巻線にも利用ができ、選択的なアンバランス巻線
の利用で比較的にバランスのとれた電圧がえら
れ、高調波がすくなくなるので、前より柔軟性の
ある設計がこの発明で可能になる。
説明の進行をたすけるために、はじめにいくつ
かの術語についてのべておく。これらの用語は従
来の交流機と共通である。
かの術語についてのべておく。これらの用語は従
来の交流機と共通である。
以下で述べることは、コイル・スロツト数Ｑと
極数Ｐとをもつ交流機にあてはまる。コアは同期
機または誘導機のステータ・コアであつても、あ
るいは巻線形誘導機のロータ・コアであつてもよ
い。ここで、われわれの関心はおもに同期電動機
にあるが、これらの機械が発電機としても運転で
きることは明らかである。
極数Ｐとをもつ交流機にあてはまる。コアは同期
機または誘導機のステータ・コアであつても、あ
るいは巻線形誘導機のロータ・コアであつてもよ
い。ここで、われわれの関心はおもに同期電動機
にあるが、これらの機械が発電機としても運転で
きることは明らかである。
ある機械での巻線の相数をＭとする。１極１相
当りのコイルスロツト数はＱ／Ｍ／Ｐであらわさ
れる。
当りのコイルスロツト数はＱ／Ｍ／Ｐであらわさ
れる。
Ｑ／Ｍ／Ｐは、すべてのばあいに、分子Ｎと分
母Ｄとの間の共通因数で約分されたＱ／Ｍ／Ｐの
数値である分数Ｎ／Ｄであらわすことができる。
母Ｄとの間の共通因数で約分されたＱ／Ｍ／Ｐの
数値である分数Ｎ／Ｄであらわすことができる。
ひとつの単コイルの導体ターン数はいくらでも
よい。それぞれのコイルの第１の側辺が第１のス
ロツトに、第２の側辺が第２のスロツトにある。
ここでの巻線はフルピツチ巻線すなわち極ピツチ
をＱ／Ｐスロツトとして、あたえられたコイルの
ふたつの側辺のおさめられるスロツトが１極ピツ
チだけへだてられているものとすることができ
る。
よい。それぞれのコイルの第１の側辺が第１のス
ロツトに、第２の側辺が第２のスロツトにある。
ここでの巻線はフルピツチ巻線すなわち極ピツチ
をＱ／Ｐスロツトとして、あたえられたコイルの
ふたつの側辺のおさめられるスロツトが１極ピツ
チだけへだてられているものとすることができ
る。
コイル群はひとつの極のひとつの相巻線とし
て、通常は直列に接続されるコイルの数である。
ここで使われる「コイル群」には、０またはそれ
より多くの数のコイルが含まれる。
て、通常は直列に接続されるコイルの数である。
ここで使われる「コイル群」には、０またはそれ
より多くの数のコイルが含まれる。
しかし、コイル群の（ゼロ・コイルのものを含
めて）合計数が極数の相数倍（Ｐ，Ｘ，Ｍ）であ
るばあいに、ゼロ・コイル群は使えない。
めて）合計数が極数の相数倍（Ｐ，Ｘ，Ｍ）であ
るばあいに、ゼロ・コイル群は使えない。
この発明の具体的な実施例を提示する準備とし
て、この発明のアンバランスな分数スロツト巻線
かどのような条件のもとにあるとき有利であるか
を、よりよく理解できるようにするために、バラ
ンスされた巻線のいくつかの側について述べる。
て、この発明のアンバランスな分数スロツト巻線
かどのような条件のもとにあるとき有利であるか
を、よりよく理解できるようにするために、バラ
ンスされた巻線のいくつかの側について述べる。
第１Ａ，１Ｂ，１Ｃ図に、３相、６相12相用と
して巻かれた６極（Ｐ＝６），72スロツト（Ｑ＝
72）機のためのコイル群が示されている。これら
の巻線は従来のバランスされた整数スロツト巻線
である。
して巻かれた６極（Ｐ＝６），72スロツト（Ｑ＝
72）機のためのコイル群が示されている。これら
の巻線は従来のバランスされた整数スロツト巻線
である。
第１Ａ図では、３相巻線が示されている。この
ばあいに、１極１相当りのスロツト数（Ｑ／Ｍ／
Ｐ）は４であつて、したがつて図に示されている
極１の巻線レイアウトとして、各極相巻線Ａ，−
Ｃ，Ｂのそれぞれのコイル群に４コイルがあり、
この群とされた接続が反復されて、４極が完成さ
れて、前部で18（３相×６極）の極相巻線が形成
され、それぞれの巻線に電気角で60度の一様な間
隔をもつ４個のコイルが含まれるようにするのは
すなおなやり方である。
ばあいに、１極１相当りのスロツト数（Ｑ／Ｍ／
Ｐ）は４であつて、したがつて図に示されている
極１の巻線レイアウトとして、各極相巻線Ａ，−
Ｃ，Ｂのそれぞれのコイル群に４コイルがあり、
この群とされた接続が反復されて、４極が完成さ
れて、前部で18（３相×６極）の極相巻線が形成
され、それぞれの巻線に電気角で60度の一様な間
隔をもつ４個のコイルが含まれるようにするのは
すなおなやり方である。
ここで、第１Ｂ図に示されている、同じ機械に
ついて、６相運転用として巻かれたものについて
考えよう。これは１極１相当りのスロツト数
（Ｑ／Ｍ／Ｐ）が整数の２であるから、レイアウ
トは前とおなじように単純である。そこで、図に
示されるように、それぞれの極相巻線のそれぞれ
のコイル群に２個のコイルがあつて、コイル群間
に一様な30°の間隔がある。
ついて、６相運転用として巻かれたものについて
考えよう。これは１極１相当りのスロツト数
（Ｑ／Ｍ／Ｐ）が整数の２であるから、レイアウ
トは前とおなじように単純である。そこで、図に
示されるように、それぞれの極相巻線のそれぞれ
のコイル群に２個のコイルがあつて、コイル群間
に一様な30°の間隔がある。
おなじように、第１Ｃ図では12相巻線とされた
ものが示されている。Ｑ／Ｍ／Ｐがつごうよく１
であるので、それぞれのコイル群が１個のコイル
で構成され、電気的に15度へだてられている。
ものが示されている。Ｑ／Ｍ／Ｐがつごうよく１
であるので、それぞれのコイル群が１個のコイル
で構成され、電気的に15度へだてられている。
上でのべたそれぞれの図で１極分の12スロツト
について接続要領がしめされている。このパタン
が前部で72のスロツトにわたつてくりかえされ
て、６極が完成される。
について接続要領がしめされている。このパタン
が前部で72のスロツトにわたつてくりかえされ
て、６極が完成される。
つぎに、第２Ａ図に、３相の６極90スロツト機
が示されている。前の例のばあいのように、極相
当りのスロツト数（Ｑ／Ｍ／Ｐ）が整数５である
ので、コイル群の形成がすなおに行なわれて、一
様な電気的間隔をもつ１極１相当り５個のコイル
がえられる。図には１極分がしめされており、こ
のパタンが機のまわりに反復されて６極がえられ
る。
が示されている。前の例のばあいのように、極相
当りのスロツト数（Ｑ／Ｍ／Ｐ）が整数５である
ので、コイル群の形成がすなおに行なわれて、一
様な電気的間隔をもつ１極１相当り５個のコイル
がえられる。図には１極分がしめされており、こ
のパタンが機のまわりに反復されて６極がえられ
る。
第２Ｂ図に、３相機のために設計されたコア抜
板を６相以上に利用しようとするとき出あう問題
を理解できるばあいが示されている。このばあい
に、前の第２Ａ図とおなじ６極90スロツトのコア
をとりあげて、６相巻線をしたい。Ｑ／Ｍ／Ｐが
２１／２でＮ／Ｄは5/2になる。図に１極分がしめさ
れているように、バランスされた整数スロツト巻
線がえられる。この極のなかで、隣りあう相巻線
のあいだの間隔は一様に30度（スロツト間隔は12
度）であるが、大きさ３のコイル群と大きさ２の
コイル群とが対をなして相巻線を形成している。
接続のグループ化は３，２のくりかえしで、機械
全体で32のコイル群がえられる。問題になるの
は、一様な間隔をもつバランスのとれた巻線がえ
られるにもかかわらず、この極相巻線のなかでの
コイル群の大きさが異なるために、発生する電圧
が等しくなることである。Ｑ／Ｍ／Ｐ＝３のもの
ではたとえば4800ボルトのライン電圧が発生さ
れ、Ｑ／Ｍ／Ｐ＝２のものでは、所望の4000ボル
トのかわりに3200ボルトが発生する。すなわち、
ここにしめされている巻線は所望の電圧プラスま
たはマイナス20％の電圧を発生する。そこで、か
ような構成は使用可能とは考えないのが普通であ
る。
板を６相以上に利用しようとするとき出あう問題
を理解できるばあいが示されている。このばあい
に、前の第２Ａ図とおなじ６極90スロツトのコア
をとりあげて、６相巻線をしたい。Ｑ／Ｍ／Ｐが
２１／２でＮ／Ｄは5/2になる。図に１極分がしめさ
れているように、バランスされた整数スロツト巻
線がえられる。この極のなかで、隣りあう相巻線
のあいだの間隔は一様に30度（スロツト間隔は12
度）であるが、大きさ３のコイル群と大きさ２の
コイル群とが対をなして相巻線を形成している。
接続のグループ化は３，２のくりかえしで、機械
全体で32のコイル群がえられる。問題になるの
は、一様な間隔をもつバランスのとれた巻線がえ
られるにもかかわらず、この極相巻線のなかでの
コイル群の大きさが異なるために、発生する電圧
が等しくなることである。Ｑ／Ｍ／Ｐ＝３のもの
ではたとえば4800ボルトのライン電圧が発生さ
れ、Ｑ／Ｍ／Ｐ＝２のものでは、所望の4000ボル
トのかわりに3200ボルトが発生する。すなわち、
ここにしめされている巻線は所望の電圧プラスま
たはマイナス20％の電圧を発生する。そこで、か
ような構成は使用可能とは考えないのが普通であ
る。
第２Ｂ図の構成で出あう問題の解決できる、こ
の発明のひとつの実施例が第３図にしめされてい
る。ここで、同じ６極90スロツト機が６相巻線に
つかわれる。しかし、実質的にバランスされた電
圧をえてトルク高調波を減らすために、アンバラ
ンスな分数スロツト巻線が意図的につかわれてい
る。このやり方の有用であることを示す一般的な
条件は、１極１相当りのスロツト数が5/2であつ
て分母（Ｄ＝２）が相の数に均等に割りつけ可能
なことである。ここでいえることは、図にしめさ
れている２（＝Ｄ）極についての接続グルーピン
グは明らかに反復可能なパタンであつて、残りの
４極についてもくりかえしできることである。こ
こでなされたことは、図にしめされるように、極
１のＡ相コイル群に３個のコイルを、また極２の
Ａ相コイル群に３個のコイルを、また極２のＡ相
コイル群として２個のコイルを割りつけることで
ある。A1相のコイル群では逆の数とされて、極
１のコイル群には２個のコイルがあり、極２のコ
イル群には３個のコイルがある。或い極のなかに
あつて、そのつぎの極へつづく接続グルーピング
は、コイル番号３，２，２，３をもつコイル群の
なかのコイルのグループ化であつて、この接続グ
ルーピングがその機械全体を通じて、所要の36極
相巻線のそれぞれについて繰りかえされる。接続
グルーピングが２，３，３，−２であつても、同
じ結果のえられることを見ることができる。
の発明のひとつの実施例が第３図にしめされてい
る。ここで、同じ６極90スロツト機が６相巻線に
つかわれる。しかし、実質的にバランスされた電
圧をえてトルク高調波を減らすために、アンバラ
ンスな分数スロツト巻線が意図的につかわれてい
る。このやり方の有用であることを示す一般的な
条件は、１極１相当りのスロツト数が5/2であつ
て分母（Ｄ＝２）が相の数に均等に割りつけ可能
なことである。ここでいえることは、図にしめさ
れている２（＝Ｄ）極についての接続グルーピン
グは明らかに反復可能なパタンであつて、残りの
４極についてもくりかえしできることである。こ
こでなされたことは、図にしめされるように、極
１のＡ相コイル群に３個のコイルを、また極２の
Ａ相コイル群に３個のコイルを、また極２のＡ相
コイル群として２個のコイルを割りつけることで
ある。A1相のコイル群では逆の数とされて、極
１のコイル群には２個のコイルがあり、極２のコ
イル群には３個のコイルがある。或い極のなかに
あつて、そのつぎの極へつづく接続グルーピング
は、コイル番号３，２，２，３をもつコイル群の
なかのコイルのグループ化であつて、この接続グ
ルーピングがその機械全体を通じて、所要の36極
相巻線のそれぞれについて繰りかえされる。接続
グルーピングが２，３，３，−２であつても、同
じ結果のえられることを見ることができる。
隣りあうふたつの相ＡとA1のあいだの実効間
隔、相電圧テンソルVAとVA1とのあいだの角
（シータ）は理想値30度ではなく、28.825度であ
ることが証明できる。しかし、この1.175度の誤
差は許しえるものであつて、第２Ｂ図の一様なあ
るいは理想的な巻線接続にくらべて、機械の性能
全体からみると好ましいものである。第６高調波
トルク脈動の低減係数はsin3（θ−30°）であたえ
られ、このばあいには0.0615になる。現実の性能
として要求される低減係数は精密な値ではなく、
標準的なコア抜板を使いこの技法を利用して良好
な低減係数のえられることが経験からわかつた。
隔、相電圧テンソルVAとVA1とのあいだの角
（シータ）は理想値30度ではなく、28.825度であ
ることが証明できる。しかし、この1.175度の誤
差は許しえるものであつて、第２Ｂ図の一様なあ
るいは理想的な巻線接続にくらべて、機械の性能
全体からみると好ましいものである。第６高調波
トルク脈動の低減係数はsin3（θ−30°）であたえ
られ、このばあいには0.0615になる。現実の性能
として要求される低減係数は精密な値ではなく、
標準的なコア抜板を使いこの技法を利用して良好
な低減係数のえられることが経験からわかつた。
さらに、第３図の実施例で、交互につづく相巻
線たとえばＡと−Ｃとの組のそれぞれの間の間隔
は一様に60度であることも事実である。
線たとえばＡと−Ｃとの組のそれぞれの間の間隔
は一様に60度であることも事実である。
おなじ６極90スロツト機について、この発明の
方法で12相巻線を設けることは、１相についての
コイルの数が必要な４つのひとしい群への分割が
不可能であるので、適当ではない。すなわち、こ
の発明の方法を適用するには、Ｑ／Ｍ／Ｐ＝Ｎ／
ＤにおいてＤがＱ／Ｄを整数とする数でなければ
ならない。
方法で12相巻線を設けることは、１相についての
コイルの数が必要な４つのひとしい群への分割が
不可能であるので、適当ではない。すなわち、こ
の発明の方法を適用するには、Ｑ／Ｍ／Ｐ＝Ｎ／
ＤにおいてＤがＱ／Ｄを整数とする数でなければ
ならない。
つぎに第４図に進む。この図に12極180スロツ
トの機械が示されている。かような機械は、この
発明にしたがつて12相運転のものとして設計でき
る。極相当りのスロツト機（Ｑ／Ｍ／Ｐ）は5/4
であつて、この４は180へは均一に割りつけでき
るが、90へはできない。分母４と相の数12とが公
約数２をもつので、12相の、完全な、バランスさ
れた巻線はえられない。この発明の方法を適用し
て、図にしめされる接続図がえられる。ここで、
第１極から第４極までについて、コイル、グルー
ピングのパタンは２，１，１，１，１，２，１，
１，１，１，２，１，１，１，１，２であつて、
巻線すべてについてくりかえされる。
トの機械が示されている。かような機械は、この
発明にしたがつて12相運転のものとして設計でき
る。極相当りのスロツト機（Ｑ／Ｍ／Ｐ）は5/4
であつて、この４は180へは均一に割りつけでき
るが、90へはできない。分母４と相の数12とが公
約数２をもつので、12相の、完全な、バランスさ
れた巻線はえられない。この発明の方法を適用し
て、図にしめされる接続図がえられる。ここで、
第１極から第４極までについて、コイル、グルー
ピングのパタンは２，１，１，１，１，２，１，
１，１，１，２，１，１，１，１，２であつて、
巻線すべてについてくりかえされる。
第４図の構成で、相Ａとすぐとなりの相A1と
のあいだには間隔14.41°が、そのとなりの相A2と
のあいだには間隔28.81°が、そのまたとなりの相
A3とのあいだには間隔43.22°が、そしてＡと−Ｃ
とのあいだには60°の間隔が得られる。ここでも、
得られる角は、低いトルク高調波を得るのに充分
な程度に近い値である。
のあいだには間隔14.41°が、そのとなりの相A2と
のあいだには間隔28.81°が、そのまたとなりの相
A3とのあいだには間隔43.22°が、そしてＡと−Ｃ
とのあいだには60°の間隔が得られる。ここでも、
得られる角は、低いトルク高調波を得るのに充分
な程度に近い値である。
つぎに第５Ａ，５Ｂ，５Ｃ図について述べる。
これは14極60スロツト機であつて、それぞれの図
で、Ｍ＝３，６，12であり、極当りの相当りスロ
ツト機Ｎ／Ｄ＝10/7，5/7，5/14となる。これら
の例から、３相のためのバランスのとれた分数ス
ロツト巻線から出発しても、この発明の適用可能
なことが判かる。すなわち、３相のばあいについ
ても、極当りの相当りスロツト数は10/7である。
基本的な３相巻線がバランスされているとき、Ｍ
とＤとが公約数をもたなければ、６および12相巻
線はバランスのとれたものになる。また、ＭとＤ
とか公約数をもてば、大きさと角のほとんどひと
しい巻線がえられる。第５Ｂ図の６相のばあいに
は、ＭとＤが公約数をもたないので問題はない
が、Ｍ＝12のばあいには、ひとつの相のすべての
グループがおなじコイル数をもつようにコイルグ
ルーピングに調整が必要であり、しかもある程度
アンバランスな間隔になる。
これは14極60スロツト機であつて、それぞれの図
で、Ｍ＝３，６，12であり、極当りの相当りスロ
ツト機Ｎ／Ｄ＝10/7，5/7，5/14となる。これら
の例から、３相のためのバランスのとれた分数ス
ロツト巻線から出発しても、この発明の適用可能
なことが判かる。すなわち、３相のばあいについ
ても、極当りの相当りスロツト数は10/7である。
基本的な３相巻線がバランスされているとき、Ｍ
とＤとが公約数をもたなければ、６および12相巻
線はバランスのとれたものになる。また、ＭとＤ
とか公約数をもてば、大きさと角のほとんどひと
しい巻線がえられる。第５Ｂ図の６相のばあいに
は、ＭとＤが公約数をもたないので問題はない
が、Ｍ＝12のばあいには、ひとつの相のすべての
グループがおなじコイル数をもつようにコイルグ
ルーピングに調整が必要であり、しかもある程度
アンバランスな間隔になる。
第５Ｃ図に12相のばあいの接続レイアウトがし
めされている。Ｎ／Ｄ＝５／14でＤ＝14で前の第
３，４図ではそれぞれのパタンがくりかえされる
ものとされたが、この図では14極全部について示
されている。14極のそれぞれの相においてコイル
数はＮ＝5pそこで、ある相については、いくつか
の極巻線のコイル数が０で、接続グルーピングは
図にしめされるように、１，０，１，０，０，
１，０，０，１，０，０，１，０，０，１，０，
０，１，０，１，０，０，１，０，０，１，０，
０で、これがくりかえされて、すべての極につい
ての168コイルグループが形成されることになる。
得られる角は相ＡとA1のあいだで14.40°，ＡとA2
のあいだで30°，ＡとA3とのあいだで44.40°，Ａ
と−Ｃとのあいだで60°である。
めされている。Ｎ／Ｄ＝５／14でＤ＝14で前の第
３，４図ではそれぞれのパタンがくりかえされる
ものとされたが、この図では14極全部について示
されている。14極のそれぞれの相においてコイル
数はＮ＝5pそこで、ある相については、いくつか
の極巻線のコイル数が０で、接続グルーピングは
図にしめされるように、１，０，１，０，０，
１，０，０，１，０，０，１，０，０，１，０，
０，１，０，１，０，０，１，０，０，１，０，
０で、これがくりかえされて、すべての極につい
ての168コイルグループが形成されることになる。
得られる角は相ＡとA1のあいだで14.40°，ＡとA2
のあいだで30°，ＡとA3とのあいだで44.40°，Ａ
と−Ｃとのあいだで60°である。
発明の効果
第３，４，５Ｃ図の例からこの発明の適用可能
性の一般的な特徴がわかる。まずバランスされた
３相巻線のためのコア抜板から出発する。この３
相巻線が単純な割算で、より高い相の倍数たとえ
ば６または12の得られるようにグループの組みか
えができるなら、この発明を利用しなくても所望
の巻線がえられる。ところが、そうではなくかつ
Ｑ／Ｍが整数であるなら、この発明にしたがつ
て、所望の相数について、だいたいバランスのと
れた巻線を得ることができる。かようにして得ら
れる機械は、コア抜板を新たに設計しあるいは第
２Ｂ図に示されるようなコイル群のひとしくない
バランスされた巻線をつかうより、機械の性能と
コストからみて好ましいものである。
性の一般的な特徴がわかる。まずバランスされた
３相巻線のためのコア抜板から出発する。この３
相巻線が単純な割算で、より高い相の倍数たとえ
ば６または12の得られるようにグループの組みか
えができるなら、この発明を利用しなくても所望
の巻線がえられる。ところが、そうではなくかつ
Ｑ／Ｍが整数であるなら、この発明にしたがつ
て、所望の相数について、だいたいバランスのと
れた巻線を得ることができる。かようにして得ら
れる機械は、コア抜板を新たに設計しあるいは第
２Ｂ図に示されるようなコイル群のひとしくない
バランスされた巻線をつかうより、機械の性能と
コストからみて好ましいものである。
この発明によつて、巻線接続を順序立てて決め
ることが可能になる。まずＱ／Ｍが整数であるか
Ｑ／Ｍ／Ｐが非整数であるかどうかの判定ができ
る。そのとおりなら、簡単な分数をとり、極数Ｄ
をみつけ、それによつて、それぞれの相について
コイル群の中のコイル数はＮのはずであり、１よ
り大きくはちがわない、ちかい数ではあるが等し
くないコイル群（ｎとｎ＋１、たとえば３と２，
２，と１，１と０）のパタンがレイアウトでき
る。
ることが可能になる。まずＱ／Ｍが整数であるか
Ｑ／Ｍ／Ｐが非整数であるかどうかの判定ができ
る。そのとおりなら、簡単な分数をとり、極数Ｄ
をみつけ、それによつて、それぞれの相について
コイル群の中のコイル数はＮのはずであり、１よ
り大きくはちがわない、ちかい数ではあるが等し
くないコイル群（ｎとｎ＋１、たとえば３と２，
２，と１，１と０）のパタンがレイアウトでき
る。
第２図にもどつて、ここではひとつの、ｎ＝３
でｎ−１＝２のコイルグルーピングがしめされて
いる。ここで３，２，２，３コイルのくりかえし
のあるグループングをもつパタンがしめされてい
るが、得られる接続パタンはこれひとつとは限ら
ない。たとえば、極１で、−Ｃ相にコイルが３個
あつて−C1相にコイルが２個あつてよいし、極
２で−Ｃ相と−C1相のコイル数が２と３であつ
てもよい。
でｎ−１＝２のコイルグルーピングがしめされて
いる。ここで３，２，２，３コイルのくりかえし
のあるグループングをもつパタンがしめされてい
るが、得られる接続パタンはこれひとつとは限ら
ない。たとえば、極１で、−Ｃ相にコイルが３個
あつて−C1相にコイルが２個あつてよいし、極
２で−Ｃ相と−C1相のコイル数が２と３であつ
てもよい。
従つて基本的に次のようなパタンは
Ａ Ａ1 −Ｃ −Ｃ1 Ｂ B1
極１ ３ ２ ２ ３ ３ ２
極２ ２ ３ ３ ２ ２ ３
このように表わされる。
Ａ A1 −Ｃ −C1 Ｂ B1
極１ ３ ２ ３ ２ ３ ２
極２ ２ ３ ２ ３ ２ ３
第４図の実施例も同様に変形でき、そのパタン
は次の通り AA1A2A3−Ｃ−C1−C2−C3BB1B2B3 極１ 2111 １ ２ １ 11121 極２ 1112 ２ １ １ 11211 極３ 1121 １ １ １ 22111 極４ 1211 １ １ ２ 11112 このパタンの基本的に等価のパタンは次の通り
である。
は次の通り AA1A2A3−Ｃ−C1−C2−C3BB1B2B3 極１ 2111 １ ２ １ 11121 極２ 1112 ２ １ １ 11211 極３ 1121 １ １ １ 22111 極４ 1211 １ １ ２ 11112 このパタンの基本的に等価のパタンは次の通り
である。
AA1A2A3−Ｃ−C1−C2−C3BB1B2B3
極１ 2111 １ １ １ ２ 2111
極２ 1211 １ １ ２ １ 1211
極３ 1121 １ ２ １ １ 1121
極４ 1112 ２ １ １ １ 1112
さまざまな受けいれ可能なパタンはすべて、す
べてのＡ相コイルの合計数がＢ相とＣ相のそれぞ
れのコイルの合計数にひとしいという特徴をもつ
ている。このことは、Ａと−Ｃとのあいだに一様
な60°の間隔がたもたれ、３相についてバランス
された巻線の得られるコイルスロツト数から出発
することの結果である。
べてのＡ相コイルの合計数がＢ相とＣ相のそれぞ
れのコイルの合計数にひとしいという特徴をもつ
ている。このことは、Ａと−Ｃとのあいだに一様
な60°の間隔がたもたれ、３相についてバランス
された巻線の得られるコイルスロツト数から出発
することの結果である。
したがつて、Ｎ／Ｄの比を利用して、個個の相
でのコイル群でＮコイルもつように、極数Ｄをき
め、要すればそのパタンをつぎの極でくりかえし
て得られる、さまざまの可能な接続グルーピング
のひとつを選択できることがわかる。
でのコイル群でＮコイルもつように、極数Ｄをき
め、要すればそのパタンをつぎの極でくりかえし
て得られる、さまざまの可能な接続グルーピング
のひとつを選択できることがわかる。
第１Ａ，１Ｂ，１Ｃ図は従来の６極72スロツト
機において、バランスのとれた巻線とされた３
相，６相および12相巻線の接続図、第２Ａ，２Ｂ
図は６極90スロツトで３相と６相とされたものの
接続図で、とくに第２Ｂ図はバランスされた分数
スロツト巻線であつて好ましくない電圧分布をな
すものを示す図、第３図はこの発明の実施例の６
相運転される電動機の６極90スロツト・ステータ
であつて、アンバランスな分数スロツト巻線を用
いたものの接続図、第４図はこの発明の別の実施
例の接続図、第５Ｃ図はさらにべつのこの発明の
実施例を示し、第５Ａ，５Ｂ図はその理解をたす
けるための接続図である。
機において、バランスのとれた巻線とされた３
相，６相および12相巻線の接続図、第２Ａ，２Ｂ
図は６極90スロツトで３相と６相とされたものの
接続図で、とくに第２Ｂ図はバランスされた分数
スロツト巻線であつて好ましくない電圧分布をな
すものを示す図、第３図はこの発明の実施例の６
相運転される電動機の６極90スロツト・ステータ
であつて、アンバランスな分数スロツト巻線を用
いたものの接続図、第４図はこの発明の別の実施
例の接続図、第５Ｃ図はさらにべつのこの発明の
実施例を示し、第５Ａ，５Ｂ図はその理解をたす
けるための接続図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 相数を３の整数倍の数Ｍで表わしたとき、一
様に離間したＱ個のコイルスロツトと、極数Ｐの
極とを有し、一相当りのスロツト数（Ｑ／Ｍ）が
整数であり、極当りの相当りスロツト数（Ｑ／
Ｍ／Ｐ）が簡単な分数Ｎ／Ｄ（Ｄは２以上の数、
ＭとＤは少なくとも２の公約数を持つ数）で表わ
される非整数であるコアに設けられた交流巻線を
備えた交流回転電機であつて、 上記交流巻線が、一以上のターンの複数のコイ
ルを備え、各ターンが上記スロツトのうち２つの
スロツト内に夫々配置された２つのコイル辺を有
し、上記コイルのうちの選択された数のコイル
が、コイル数が等しくないものを含むコイル群を
なすよう接続されてなり、Ｍ相に対するコイル群
が全巻線について繰返し可能なパターンであると
ころの順次の極の数がＤであり、ＤのＸ倍（Ｘは
整数）がＰに等しく、上記Ｄ極巻線内の各相のコ
イル群内の個々のコイル数がＮである交流回転電
機。 ２ 前記巻線の前記コイル群が前記コイル群のコ
イルの数と１より大きい差のない数のコイルから
なつていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の交流回転電機。 ３ 前記Ｍが６，Ｐが６，Ｑが90，Ｑ／Ｍ／Ｐが
２１／２，Ｎ／Ｄが5/2であつて、 前記交流巻線は各々２あるいは３コイルからな
る36のコイル群に形成され、それぞれの連続する
２極に個々の相ごとにあわせて５つのコイルがあ
るように接続された90のコイルを有する特許請求
の範囲第１項記載の交流回転電機。 ４ 前記コイル群が、つぎのように反復可能なパ
ターンを形成するように、３，２，２，３コイル
の順に接続されてなり、 相 Ａ A1−Ｃ−C1 Ｂ
B1 極／コイル／コイル群 ３ ２ ２ ３ ３ ２ 極２コイル／コイル群 ２ ３ ３ ２ ２ ３ かつ前記コイル接続パタンが３から６までの極に
ついて２回繰り返えされて、36コイル群のすべて
が形成される特許請求の範囲第１項記載の交流回
転電機。 ５ Ｍが12，Ｐが12，Ｑが180，Ｑ／Ｍ／Ｐが11/
４であつて、Ｎ／Ｄが5/4であり、かつ前記交流巻
線がコイル群当り２または１のコイルからなる
144のコイル群を形成するよう接続され、連続す
る４極が相ごとに、あわせて５コイルをもつ180
のコイルを有する特許請求の範囲第１項記載の交
流回転電機。 ６ Ｍが12，Ｐが14，Ｑが60，Ｑ／Ｍ／ＰがＮ／
Ｄにひとしく5/14であつて、 前記交流巻線が、コイル群当り１または０のコ
イルをもつ168のコイル群を形成するように接続
され、14の極がそれぞれの相についてあわせて５
のコイルを有する60のコイルを備えた特許請求の
範囲第１項記載の交流回転電機。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/392,427 US4409507A (en) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | Dynamoelectric machines for multiples of three phases with unbalanced fractional-slot windings |
| US392427 | 2003-03-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5911755A JPS5911755A (ja) | 1984-01-21 |
| JPH0444499B2 true JPH0444499B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=23550549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58115284A Granted JPS5911755A (ja) | 1982-06-28 | 1983-06-28 | 交流回転電機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4409507A (ja) |
| JP (1) | JPS5911755A (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4492890A (en) * | 1983-05-18 | 1985-01-08 | Litton Industrial Products, Inc. | Stator winding providing magnetomotive force wave of reduced harmonic content |
| JPS62233048A (ja) * | 1986-04-01 | 1987-10-13 | Nippon Electric Ind Co Ltd | 三相誘導電動機 |
| DE69122801T2 (de) * | 1990-04-24 | 1997-03-20 | Nippon Denso Co | Eine Mehrzahl unabhängiger Dreiphasenwicklungen aufweisender Wechselstromgenerator |
| USRE38464E1 (en) | 1990-04-24 | 2004-03-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Alternating current generator having a plurality of independent three-phase windings |
| US6008561A (en) * | 1996-10-31 | 1999-12-28 | Emerson Electric Co. | Switched reluctance motor with damping windings |
| US6759780B2 (en) | 2001-05-08 | 2004-07-06 | Delphi Technologies, Inc. | Fractional-slot winding motor |
| US6563247B2 (en) * | 2001-05-18 | 2003-05-13 | Delphi Technologies, Inc. | AC generator having stator assembly with improved phase coil insertion order to reduce noise |
| US6844648B2 (en) * | 2001-09-28 | 2005-01-18 | Reliance Electric Technologies, Llc | Electric motor stator and motor incorporating same |
| US6710495B2 (en) | 2001-10-01 | 2004-03-23 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Multi-phase electric motor with third harmonic current injection |
| JP4146379B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2008-09-10 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の固定子 |
| JP5082719B2 (ja) * | 2007-09-26 | 2012-11-28 | 株式会社ジェイテクト | モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置 |
| US8344569B2 (en) * | 2009-05-14 | 2013-01-01 | Vensys Energy Ag | Generator for wind power installations |
| JP4725684B1 (ja) * | 2010-08-10 | 2011-07-13 | 株式会社安川電機 | 発電機および風力発電システム |
| CN103339834B (zh) * | 2011-12-02 | 2016-03-30 | Lg电子株式会社 | 电力装置、具有电力装置的电机及具有电机的电动车 |
| CN104810950A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-07-29 | 嘉兴金帕姆新能源科技有限公司 | 低温升发电机 |
| DE102016203568A1 (de) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | Robert Bosch Gmbh | Asynchronmaschine |
| US10644558B2 (en) * | 2016-12-14 | 2020-05-05 | Transportation Ip Holdings, Llc | System, method, and apparatus for stator and alternator for electric machine |
| CN109861414A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 日本电产株式会社 | 转子、马达以及包含该马达的电气设备 |
| US11855498B2 (en) | 2020-11-19 | 2023-12-26 | Atieva, Inc. | Patterns for balanced stator windings in electric motor |
| CN113839497B (zh) * | 2021-08-26 | 2023-11-21 | 天津工业大学 | 一种低谐波双三相分数槽永磁同步电机设计方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2414571A (en) * | 1943-08-11 | 1947-01-21 | Westinghouse Electric Corp | Polyphase armature winding |
| US2790099A (en) * | 1954-11-17 | 1957-04-23 | Nyyssonen Einard | Polyphase induction machine |
| US3470409A (en) * | 1968-05-28 | 1969-09-30 | Westinghouse Electric Corp | Concentric coil stator winding for polyphase dynamoelectric machine |
| US4132914A (en) * | 1975-04-22 | 1979-01-02 | Khutoretsky Garri M | Six-phase winding of electric machine stator |
| DE2730177C2 (de) * | 1977-07-04 | 1983-08-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Nichtphasenreine dreisträngige Drehstrom-Bruchlochwicklung |
| US4220881A (en) * | 1978-04-28 | 1980-09-02 | Ramsey Controls, Inc. | Dual, three phase, inverter-driven motor |
| JPS569868A (en) * | 1979-07-05 | 1981-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Recording method for data |
-
1982
- 1982-06-28 US US06/392,427 patent/US4409507A/en not_active Expired - Lifetime
-
1983
- 1983-06-28 JP JP58115284A patent/JPS5911755A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5911755A (ja) | 1984-01-21 |
| US4409507A (en) | 1983-10-11 |
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