JPH10112948A - 回転電機の２極電機子巻線とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の二層同心巻では全スロットに異相コイ
ル配置の為コイル間に絶縁物を要し、しかも多種類であ
って挿入性が悪い。更に各極巻線数の寸法が異なってい
るので、多数のコイル巻型が必要である。 【解決手段】 毎極毎相のスロット数がｑに設定され、
１極に対応する１つの巻線が他と異なる巻回数をもつ少
なくとも１つのコイルを含むと共にコイルピッチが互い
に異なる複数個のコイルからなり、これらコイルが各ス
ロットに収納されてなる電機子巻線において、スロット
数ｑが４以上に設定され、且つこれら各コイルが各スロ
ットに単相同心巻分布をなすように収納され、巻線の起
磁力が略正弦波分布となるように各コイルの巻回数が毎
極毎相のスロット間で相互に異なる値に設定されている
回転電機の２極電機子巻線。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機において
同心巻形状のコイルをもつ電機子巻線及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、交流機とくに三相誘導電動機にお
いて、同心巻で電機子巻線を構成する場合、例えば三相
４極４８スロットの電機子巻線は、電機子巻線の展開図
である図１１と電機子巻線の収納状態を示すコイル配置
図である図１２に示す構成になっている。ここで、図１
１の点線はスロットの上側（開口側）に重ねて挿入され
るコイル辺を示し、図１２の実線の円弧は各コイルのコ
イルエンドを、黒点はコイル辺を表している。図中、番
号１〜４８はスロット番号（以下、単に＃１〜＃４８の
ように表記する）、Ｕ１〜Ｕ４はＵ相の極巻線、Ｖ１〜
Ｖ４はＶ相の極巻線、Ｗ１〜Ｗ４はＷ相の極巻線を示
す。

【０００３】ここで、Ｕ相の第１極巻線Ｕ１に着目する
と、＃１〜＃１２の同心巻コイルは夫々のスロット内に
１個のコイルしか挿入されていない。それに対して、＃
２〜＃１１と＃３〜＃１０の同心巻コイルは、夫々のス
ロット内に他の相の１つのコイル（ここでは、Ｖ４とＷ
１）と共に挿入されている。通常、＃２，＃１１および
＃３，＃１０におけるコイルの巻回数は同一であり、＃
１，＃１２のコイルの半分である。他の全ての同心巻コ
イルの巻回数についても同様で、倍・半分の関係であ
る。

【０００４】又、特公昭５１−２８１２５号公報「同心
巻コイルの巻装方法」では、図１３に示すような電機子
巻線の収納状態に関して、特公昭６０−３６６９８号公
報では図１３，図１４に示す構成になっているが、各コ
イルの巻回数に関しては詳細な明示がない。通常、スロ
ット内に他相のコイルが挿入されているコイルの巻回数
は、スロット内に１個のコイルしか挿入されていない場
合の巻回数の半分であり、これらの巻回数については倍
・半分の関係にあるのが一般的である。しかし、このよ
うに各スロット毎の巻回数が倍・半分の関係にある場
合、巻線の起磁力波形を見ると正弦波分布とならないた
め、多くの高調波が存在して電動機の効率や力率の悪化
あるいは電磁振動音が増加するという欠点があった。

【０００５】これに対して、電動機の効率，力率の改善
あるいは電磁振動音の低減などの目的から、一つのスロ
ットの巻線の巻回数をスロット毎に変化させて、巻線の
起磁力分布を正弦波に近づけようとする正弦波巻線を構
成するものがある。これの改良として、特開平６−２６
１４７９号公報「電機子巻線」においては、巻線方式に
正弦波巻線と二層同心巻を採用している。

【０００６】図１６は三相４極４８スロット、並列回路
数が２倍のコイル展開図を示しており、ここで、毎極毎
相のスロット数ｑは、ｑ＝４８／（３×４）＝４であ
る。各相の極巻線は同心巻に分布された４個の連続コイ
ルからなる二層同心巻である。この４個が連続コイルに
連ねて極巻線が構成され、全体としては、Ｕ相の極巻線
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４と、Ｖ相の極巻線Ｖ１，Ｖ２，
Ｖ３，Ｖ４と、Ｗ相の極巻線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の
計１２個の同心巻形状のコイルにより構成されている。
図１６において、スロット＃５から＃１６にわたってコ
イルを収納し、この場合の各極巻線のコイルピッチは夫
々１１，９，７，５である。例えば、Ｕ相の第１極巻線
Ｕ１は、＃５〜＃１６にわたって収納したコイル（コイ
ルピッチ１１）と、＃６〜＃１５にわたって収納したコ
イル（コイルピッチ９）と、＃７〜＃１４にわたって収
納したコイル（コイルピッチ７）と、＃８〜＃１３にわ
たって収納コイル（コイルピッチ５）とを順に重ねて構
成されいてる。Ｕ相の他の極及び他相のコイルについて
も同様に、コイルピッチを１１，９，７，５の４種類の
４個のコイルを連続させて構成されている。

【０００７】ここで、各スロット毎のコイルの巻回数を
図１７に示す。この図では各スロットに収納されるコイ
ルの配置を表しているのみであり、コイルの上下関係を
も示すものではない。スロット内に収納されるコイルの
巻回数は従来と同一で各相のコイル数は２倍である。Ｕ
相に着目すると、図１７においてＵ相の第１巻線Ｕ１は
＃５〜＃８と＃１３〜＃１６に分布し、巻回数を夫々２
８，２１，１３，５と５，１３，２１，２８というよう
に変化させ同心形状の巻線を構成している。また、Ｕ相
の第２極巻線Ｕ２は＃１７〜＃２０と＃２５〜＃２８に
分布し、巻回数を夫々２８，２１，１３，５と５，１
３，２１，２８というように変化させて同心形状の巻線
を構成している。Ｕ相の巻線が収納されるスロット毎に
見ると、＃１〜＃８においては巻回数が、５，１３，２
１，２８，２８，２１，１３，５と変化して通常の巻線
の場合とは異なり、これにより巻線の起磁力分布は略正
弦波状とすることが可能である。

【０００８】また二層同心巻巻線方式であることから、
各スロット内に収納されるコイルの巻回数の合計は、図
１７中の＃１〜＃８の部分に着目してわかるように、ス
ロット毎の合計巻回数は、３３，３３，３４，３４と略
どのスロットにおいても均一となり、スロット断面積が
有効に活用されていることが判る。

【０００９】ここで、各スロット内の巻回数は巻線によ
る起磁力分布が略正弦波状になり、高調波巻線係数を０
に近づけるように決定しており、例えば、芝浦レビュ
ー、第１３年第８号、「誘導電動機異常現象の理論的研
究」（昭和９年８月大川忠吉氏発表）の中にも詳しく述
べられている。先にも述べたように、図１８は図１７に
示す巻線における各相コイルの上下配置関係をその巻回
数と共に示している。

【００１０】図１９（Ａ）は、この正弦波巻線を施した
場合の起磁力分布を、図１９（Ｂ）は通常の巻線による
場合の起磁力分布を示す。図２０は、図１９（Ａ）に対
応する正弦波巻線及び図１９（Ｂ）に対応する非正弦波
巻線の巻線係数を示す。これら図１９，図２０からも判
るように、正弦波巻線を用いることにより起磁力分布が
正弦波に近づき、高調波巻線係数も大幅に低減できる。
尚、図１６において、並列回路数が２倍とは外部端子Ｕ
−Ｘ間で形成される極巻線並列回数が２であることをい
う。

【００１１】図２１は、図１７に示す巻線構成において
の各相コイルのスロット内上下関係を含む配置と巻回数
を示している。図２１に示すように、まずＵ相の全極巻
線Ｕ１〜Ｕ４をスロットに下コイルとして収納し、次に
Ｖ相の全極巻線Ｖ１〜Ｖ４を下コイルとして、そして最
後にＷ相の全極巻線Ｗ１〜Ｗ４を上コイルとして夫々収
納する順序を経る。このように二層同心巻とすると、一
相全極巻線を同時的に挿入できるため巻線の収納が簡単
になり、機械による巻線のスロットへの挿入も可能とな
る。従って、この巻線構成によれば、重ね巻と同様の正
弦波巻線の効果を発揮することができ、絶縁物の機械挿
入もできる。

【００１２】この巻線において、一つのスロットの巻回
数を各スロット毎に変化させることにより、巻線分布を
変化させ巻線の起磁力波形が略正弦波状とし、電動機の
諸特性を改善していた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１１，図１
５に示すような従来の同心巻巻線方式では、スロット毎
の巻回数が倍・半数の関係にあり、巻線の起磁力波形が
正弦波分布とならないために、多くの高調波が存在して
電動機の効率や力率の悪化あるいは電磁振動音の増加が
あった。

【００１４】更に、これらの欠点を改良した図１６に示
す特開平６−２６１４７９号における正弦波巻線を用い
た二層同心巻方式でも、図２１から理解されるように各
スロットについて、スロット間での巻数差が少ないが、
全てのスロット（＃１〜＃４８）に異相のコイルが配置
されており、スロット内の上下異相コイル間の絶縁性を
保つために、全てのスロット（ここでは４８個）に絶縁
物を挿入する必要があり、非常に巻線工数が増加する。
又、上下コイルの巻回数が大きく異なるスロット（例え
ばスロット番号１，４，５，８，９，１２，１３，１
６，１７，２０，２１，２４，２５，２８，２９，３
２，３３，３６，３７，４０，４１，６３，６４，４８
では５ターンと２８ターン）が存在し、そのためスロッ
ト毎に上下コイル間に挿入する絶縁物の寸法を変化させ
ることが必要となり、多種類の絶縁物を準備する必要が
ある。

【００１５】更に、先にスロットに挿入するコイルの巻
回数が少ない場合、挿入したコイルや絶縁物のスロット
内での収まりが悪く、手作業や機械での次工程のコイル
挿入が困難であったり、スロット内に収納した絶縁物の
移動が生じ品質が低下する場合がある。また、二層巻の
ため相間紙の挿入が困難であったり、更に各極巻線数は
ｑ個で夫々の寸法は異なっているので、ｑ個のコイル巻
型が必要である等の欠点がある。

【００１６】本発明の目的は、１極の巻線を構成するコ
イルの数を削減でき、スロット内絶縁物の種類及び使用
個数を削減でき、コイルの機械挿入や相間紙の挿入が容
易に可能な回転電機の２極電機子巻線とその製造方法を
提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の手段で
は、毎極毎相のスロット数ｑが４以上に設定され、且つ
これら各コイルが各スロットに単相同心巻分布をなすよ
うに収納され、巻線の起磁力が略正弦波分布となるよう
に各コイルの巻回数が毎極毎相のスロット間で相互に異
なる値に設定されている。

【００１８】このような巻線構成では、第１には極巻線
のコイル数がｑの１／２となってコイル巻型の数が少な
くなり、第２には異相コイルが挿入されるスロットがな
く、第３にはコイルの機械挿入が容易となり、第４には
コイルエンドに挿入する相間紙の挿入が容易になる。

【００１９】本発明の第２の手段では、三相の各相第１
極巻線をなすコイルが全スロット領域を三分した各分割
領域内に分散配置され、且つ、順に各相の次極巻線が前
スロット領域を三分した領域であって前極に対応する各
分割領域とは空間的に機械角でπだけずれた分割領域に
順次分散配置された状態になっている。

【００２０】このようにすると、コイル挿入機を利用し
た２個（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、作業工数が小となる。また
第２グループのコイルの平均巻回長さを短くしたので全
コイル挿入後のコイルエンド寸法が第１グループと略同
一となる。そして、巻線インピーダンスが相間でバラン
スする。（実施例の図６，７，８） 第３の手段では、上記２極電機子巻線で、各コイルの巻
回数を最外側から内側に向かいＮ１，Ｎ２，Ｎ３……Ｎ
（ｑ／２）とした時、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３……Ｎ（ｑ／
２）となるように構成している。

【００２１】これを用いることにより、２極において並
列回路数が２倍を取ることができ、設計の自由度が向上
する。（実施例の図１，５，６，７，８） 第４の手段では、上記２極電機子巻線で、ｑ各コイルの
巻回数を最内側から外側に向かいＮ１，Ｎ２，Ｎ３，…
…Ｎ（ｑ／２）とした時、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３……Ｎ（ｑ
／２）となるように構成している。

【００２２】これを用いることにより、２極において並
列回路数が２倍を取ることができ、設計の自由度が向上
する。（実施例の図９，１０） 第５及び第６の手段では、前記２極電機子巻線で、各端
子から最も近いコイルの口出しを巻回数の少ないコイル
に接続している。

【００２３】サージ電圧が最も大きく加わる端子に最も
近いコイルでは、同相内の巻回数が最も少なく、スロッ
ト内の同相間のコイル巻始めと巻終わりの電圧差を小さ
くすることができ、サージ電圧によるコイルの絶縁破壊
を保護することができる。また、次のスロットでも巻回
数は大コイルに比較して少なく、同相コイルの巻始めと
巻終わりの電圧差を小さくすることができる。（実施例
の図１，６） 第７の手段では、前記２極電機子巻線のグループ毎の順
に挿入する作業が含まれていることを特徴とする。（実
施例の図７，８，１０）

【００２４】

【発明の実施の形態】

（第１実施例）以下、本発明の第１実施例につき、図１
〜図５を参照しながら説明する。図中、番号１〜３６は
スロット番号、Ｕ１〜Ｕ２はＵ相の各極巻線、Ｖ１〜Ｖ
２はＶ相の各極巻線、Ｗ１〜Ｗ２はＷ相の各極巻線を示
す。

【００２５】この実施例では、三相２極スロット数３
６、巻線の並列回路数が２倍としている。図１は電機子
巻線の展開図であり、毎極毎相のスロット数ｑは、３６
／（３×２）＝６で、各相の各極巻線は同心巻に分布さ
れた（６／２）＝３個の連続コイルからなる単層同心巻
である。この３個が連続コイルに連ねて極巻線が構成さ
れ、全体としては、Ｕ相の極巻線Ｕ１，Ｕ２、Ｖ相の極
巻線Ｖ１，Ｖ２、Ｗ相の巻線Ｗ１，Ｗ２の計６個の同心
巻形状のコイルにより構成されている。

【００２６】各コイルのコイルピッチは夫々１７、１
５、１３である。例えば、Ｕ相の第１極の巻線Ｕ１は、
＃１〜＃１８にわたって収納したコイル（コイルピッチ
１７）と、＃２〜＃１７にわたって収納したコイル（コ
イルピッチ１５）と、＃３〜＃１６にわたって収納した
コイル（コイルピッチ１３）とを連続させて構成されて
いる。Ｕ相の他の巻線及び他相の巻線についても同様
に、コイルピッチを１７，１５，１３の３種類の３個の
コイルを連続させて構成されている。

【００２７】ここで、各スロット毎のコイルの巻回数を
図２に示す。この図では各スロットに収納されるコイル
の配置を表しているのみである。スロット内に収納され
るコイルの巻回数は従来と異なり、Ｕ相に着目すると、
図２においてＵ相の第１極巻線Ｕ１は、スロット＃１〜
＃３とスロット＃１６〜＃１８に分布し、一つのコイル
巻回数を夫々３８，３２，２５，２５，３２，３８とい
うように変化させ同心形状の巻線を構成している。ま
た、Ｕ相の第２極巻線Ｕ２は、スロット＃１９〜＃２１
とスロット＃３４〜＃３６に分布し、巻回数を夫々３
８，３２，２５，２５，３２，３８というように変化さ
せて同心形状の巻線を構成している。

【００２８】Ｕ相の巻線が収納されるスロット毎に見る
と、スロット＃１〜＃３においては巻回数がＵ１では３
８，３２，２５と分布（以下単に３８，３２，２５，２
５，３２，３８のように示す）しており、変化度合が図
１９（Ａ）に示す従来の正弦波巻線の場合と異なるが、
階段状に変化しているため巻線の起磁力分布は、従来の
正弦波巻線と同様に略正弦波状とすることが可能であ
る。図３（Ａ）は本実施例の正弦波巻線を施した場合の
起磁力分布を、図３（Ｂ）は通常の巻線（非正弦波巻
線）による場合の起磁力分布を示し、図４は、夫々の巻
線係数を対比して示す。これら図３，図４からも判るよ
うに本実施例の正弦波巻線を用いることにより、起磁力
分布が正弦波に近づき高調波巻線係数も大幅に低減でき
る。

【００２９】図５は、図１に示す巻線構成においての各
相コイルの配置関係と巻回数とを示す。ここで、図５の
実線の円弧は各コイルのコイルエンドを、黒点はコイル
辺を表している。黒点の大中小において、大きい黒点は
スロット内に一つのコイルが配置され最も巻回数が大き
い３８ターンを示し、中の黒点は同様に巻回数が中の３
２ターンを示し、小の黒点は同様に巻回数が小の２５タ
ーンを示している。

【００３０】図５に示すように、まずＵ相の全極巻線Ｕ
１〜Ｕ２をスロット内に収納し、次にＶ相の全極巻線を
Ｖ１〜Ｖ２、そして最後にＷ相の全極巻線Ｗ１からＷ２
を夫々収納する順序を経る。このように単層同心巻とす
ると、一相全極巻線を同時スロットに挿入できるため巻
線の収納が簡単になり、機械によるコイルのスロットへ
の挿入が可能となる。

【００３１】また、図５に本実施例のコイル配置を示す
ように単層同心巻であるので、従来の正弦波巻線の二層
同心巻を用いた巻線方式より異相コイル間の絶縁物が不
要となり、大幅な巻線収納工数の削減となる。またコイ
ル数も従来（４極４８スロット）の４個（＝ｑ）より２
極３６スロットのため、３個（ｑ×１／２）のコイルで
良くコイル巻型の個数の低減も図れる。

【００３２】そして、次相コイル挿入によるコイルエン
ドの交差部のコイルボリュームが、従来の単層同心巻の
約１／２となるので小さな成形力で成形ができ、コイル
のダメージが少なくなり、且つ、次相コイルの挿入が容
易となる。更に、隣り会うスロットで次相コイルと交差
するスロットは巻回数が少なくなりコイル断面積が小さ
いため、次相目のコイル挿入・成形作業性が向上する。

【００３３】尚、図１に示された巻線構成は、端子Ｕ−
Ｘ間に２個直列の極巻線群が２群並列接続となっており
巻線の並列回路が２である。更に、本実施例におけるコ
イル巻回数では、基本波の巻線係数が０．９６２であ
り、図２０に示す正弦波巻線における巻線係数０．９５
６に対して、約０．６％程度向上しモータ特性が改善さ
れる。

【００３４】また、上記巻線構成における各スロット毎
の巻回数については図２に一例を示しているが、Ｕ相の
巻線が収納されるスロットを例にすると、スロット＃１
〜＃３においては、巻回数がＮ３（＝３８），Ｎ２（＝
３２），Ｎ１（＝２５），Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３（ここで、
Ｎ３＜Ｎ２＜Ｎ１）と分布する。即ち、同心形状のコイ
ルの最外側の巻回数をＮ１とし、順次内周に向かってＮ
２，Ｎ３と変化している。

【００３５】（第２実施例）第２実施例につき図６，図
７を参照しながら説明する。この実施例のものは、図１
の実施例と同様の単層同心巻において、各相の同一極に
対応する３個の極巻線を電機子鉄心の全スロット領域を
三分した各分割領域内に分散配置されるもので、図７に
示す如く例えばＵ相の第１極巻線Ｕ１は＃１〜＃１８
に、Ｖ相の第１の極巻線Ｖ１は＃２５〜＃６の分割領域
内に、Ｗ相の第１極巻線は＃１３〜＃３０の分割領域内
に夫々配置されている。

【００３６】また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の第２極巻線であ
るＵ２，Ｖ２，Ｗ２も、電機子鉄心の全スロット領域を
三分した領域であって、前の第１極巻線群に対応する各
分割領域とは空間的に即ち円周方向に機械角で２π／ｐ
（ｐは極数）に相当するπだけずれた各分割領域内に配
置されている。

【００３７】上記コイル群のスロットへの挿入順序は次
の通りである。まず機械角で２π／３だけ隔たる各相の
第１極巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を第１の三分割領域に同時
に挿入し、次にやはり２π／３だけ隔たる各相の第２極
巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を第２の各分割領域に同時に挿入
する。これにより極数と同数の回数、即ち２回の挿入に
よって全てのコイル挿入が完了され、成形工程に移るこ
とになる。

【００３８】更に、第２実施例において各コイルの挿入
手順について説明する。まず第１回目のコイル挿入作業
は、三相の第１極巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を１つの組とし
て第１グループを形成し、コイルを図示しないコイル挿
入機にセットしてスロットに同時に挿入することができ
る。この第１グループの巻線を構成する各相３個で計９
個のコイルは、図７からも明らかなように全てのコイル
辺がスロット底部に収納される。また、前記第１極巻線
Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の相互間は各々が電気角で２４０°の
隔たりとなると共に、第１極と第２極とは電気角で１８
０°の隔たりとなるように図示しないコイル挿入機にセ
ットするのであるから、同一スロットに同時に挿入され
る関係のコイルはなく、コイルどうしが挿入時にお互い
に干渉はしない。

【００３９】次に三相第２極巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のコ
イル平均巻回長さを第１極巻線より数％〜十数％短くし
た上で、第２回目のコイル挿入作業としてこれら第２グ
ループのコイルを図示しないコイル挿入機にセットして
スロットに同時に挿入する。この場合、これらの巻線を
構成する各相３個で計９個のコイルは、図７からも明ら
かなように相互に前記同様に電気角で２４０°の隔たり
となる。

【００４０】このように本実施例では、コイル挿入機を
利用した２個（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、作業工数が小とな
る。また第２グループのコイルの平均巻回長さを短くし
たので全コイル挿入後のコイルエンド寸法が第１グルー
プと略同一となる。

【００４１】上述した各コイルの配置関係と挿入順序に
基づき巻装された電機子巻線の配置関係は、各相のコイ
ルエンドが極毎に径方向に順に配置され、同一の環状領
域に極巻線が三相分配置された形態であるので巻線イン
ピーダンスが相間でバランスする。この第２実施例によ
れば、単層同心巻のため巻線の機械による挿入が可能と
なる。

【００４２】（第３実施例）第３実施例につき図８を用
いて説明する。これは２極スロット数４８、巻線の並列
回路数が２倍を例にしている。ここで、各相は極巻線Ｕ
１〜Ｕ２，Ｖ１〜Ｖ２，Ｗ１〜Ｗ２の２個づつからなる
ので、巻線の並列回路数は端子Ｕ−Ｘ間で明らかなよう
に２倍に取ることが可能である。その他は図１の構成と
同一である。従って、この実施例を用いることにより、
２極において並列回路数が２倍を取ることができ設計の
自由度が向上する。

【００４３】尚、本実施例において、並列回路数が１倍
を取れるのは言うまでもない。 （第４実施例）第４実施例につき図９，図１０を参照し
ながら説明する。図９は２極スロット数３６、並列回路
数が２倍を例にしている。毎極毎相のスロット数ｑは、
３６／（３×２）＝６で、各相の各極巻線は同心巻に分
布された６×（１／２）＝３個の連続コイルからなる単
層同心巻である。この３個が連続コイルに連ねて極巻線
が構成され、全体としては、Ｕ相の極巻線Ｕ１，Ｕ２、
Ｖ相の極巻線Ｖ１，Ｖ２、Ｗ相の極巻線Ｗ１，Ｗ２の計
６個の同心巻形状に構成されている。

【００４４】この実施例はスロット数３６の状態で更な
るコイルの銅線量を減少させて、正弦波巻線の効果を引
き出すことが可能であることを示している。各極巻線の
コイルピッチは図９にも示すように夫々１７，１５，１
３である。例えば、Ｕ相の第１極巻線Ｕ１は、＃１〜＃
１８にわたって収納したコイル（コイルピッチ１７）
と、＃２〜＃１７にわたって収納したコイル（コイルピ
ッチ１５）と、＃３〜＃１６にわたって収納したコイル
（コイルピッチ１１）とを順に重ねて構成されている。
Ｕ相の他の巻線及び他相の巻線についても同様に、コイ
ルピッチを１７，１５，１３の３種類の３個のコイルを
連続させて構成されている。

【００４５】ここでＵ相に着目すると、図９でＵ相の第
１極巻線Ｕ１は、スロット＃１〜＃３とスロット＃１６
〜＃１８に分布し、同心形状のコイルを構成している。
またＵ相の第２極巻線Ｕ２は、スロット＃１９〜＃２１
とスロット＃３４〜＃３６に分布し、同心形状のコイル
を構成している。

【００４６】また各スロット毎の巻回数については、Ｕ
相の巻線が収納されるスロットを例に見ると、スロット
＃１〜＃３においては巻回数がＮ１，Ｎ２，Ｎ３で、＃
１６〜＃１８ではＮ３，Ｎ２，Ｎ１（ここで、Ｎ３＜Ｎ
２＜Ｎ１）と分布し、同心形状のコイル最内側の巻回数
をＮ１とし、順次外側に向ってＮ２，Ｎ３と変化してい
る。

【００４７】第４実施例の変形例につき図１０を用いて
説明する。これは２極スロット数３６、巻線の並列回路
数が１倍又は２倍を例にしている。ここで、各相の極巻
線はＵ１〜Ｕ２，Ｖ１〜Ｖ２，Ｗ１〜Ｗ２の２個づつか
らなるので、巻線の並列回路数は端子Ｕ−Ｘ間で明らか
なように２倍に取ることが可能である。従って、この実
施例を用いることにより、２極において並列回路数が２
倍を取ることができ、設計の自由度が向上する。

【００４８】これまで述べた実施例では２極３６スロッ
ト，２極４スロットにて３回コイル挿入方式及び２回コ
イル挿入方式の例を説明したが、本発明はこれらに限定
されるものではなく、他の極数，スロット数に適用する
ことが可能であることは勿論である。

【００４９】又、本発明の実施例においては、巻線機に
おける巻回数を予め任意の値に設定しておくことによ
り、自動的にターン数を変化させたコイルを作製するこ
とが可能であり、更に機械による巻線納めも可能となる
ものである。

【００５０】ここで、図１では、Ｕ相の端子Ｕからコイ
ル巻始めが＃１６と２１でコイル巻回数は２５となり、
スロット内には異相のコイルが配置されない。又、端子
Ｖ，端子Ｗの夫々のコイル巻始めも同様に、＃４，９，
２８，３３，であり、夫々の巻回数が２５のスロットか
らコイルが巻き始められている。

【００５１】一般に、回転電機を商用電源で駆動する際
には問題にならないが、インバータ電源で駆動する場合
には、回転電機とインバータ間の電源ケーブルの静電容
量により電源電圧よりも高いサージ電圧を発生する場合
があり、回転電機の巻線にこのサージ電圧がかかり、最
悪の場合では巻線の絶縁破壊を生じる可能性がある。こ
の場合、特に電源端子近傍のコイルに最も高い電圧が加
わり、異相間ではなく同相間でも絶縁破壊を生じる可能
性がある。

【００５２】単層同心巻では、スロット内に同相コイル
だけが配置されているが、スロット内におけるコイルの
巻始めと巻終わりでも相当の電圧差が生じる。図１で
は、各端子からのコイル巻始めは巻回数の最も少ないコ
イルであり、順次巻回数の多いコイルへと接続されてい
る。従って、サージ電圧が最も大きく加わる端子に最も
近いコイルでは、同相内の巻回数が最も少なく、スロッ
ト内の同相間のコイル巻始めと巻終わりの電圧差を小さ
くすることができ、サージ電圧によるコイルの絶縁破壊
を保護することができる。また、次のスロットでも巻回
数は大コイルに比較して少なく、同相コイルの巻始めと
巻終わりの電圧差を小さくすることができる。

【００５３】ここで、この電機子巻線を２倍結線で運転
すると、各端子に最も近いスロットで巻回数が最少とな
る為、サージによる同相コイル間の絶縁破壊を低下する
ことができる。又、図６のように結線すれば１倍のＹ結
線，△結線で同様となる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の一つの構成
態様によれば、起磁力が例えば略正弦波分布となるよう
なコイル分布をもつ巻線構成とする場合においても、１
極の巻線を構成するコイル数が毎極毎相当たりのスロッ
ト数の１／２となってコイル巻型数が減少し、異相コイ
ルが収納されるスロットがなくなってスロット内絶縁物
の必要数もなくなる。また、コイルの機械挿入が容易と
なり、更に、異相コイル間に挿入する相間紙の挿入が容
易となり、コイルエンドの根元まで挿入することができ
る等、回転電機の２極電機子巻線とその製造方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の電機子巻線の展開図、

【図２】第１実施例におけるスロット内コイルの巻回数
を示す説明図、

【図３】巻線の起磁力分布を示す図、

【図４】巻線係数の対照図、

【図５】第１実施例を示すコイル配置図、

【図６】第２実施例を示す電機子巻線の展開図、

【図７】第２実施例を示すコイル配置図、

【図８】第３実施例を示すコイル配置図、

【図９】第４実施例を示すコイル配置図、

【図１０】第４実施例の変形例を示すコイル配置図、

【図１１】従来の同心巻線を示す電機子巻線の展開図、

【図１２】従来の同心巻線を示すコイル配置図、

【図１３】従来の同心巻線を示すコイル配置図、

【図１４】従来の同心巻線を示すコイル配置図、

【図１５】従来の同心巻線を示す他の電機子巻線の展開
図、

【図１６】従来の正弦波巻線を示す電機子巻線の展開
図、

【図１７】従来の正弦波巻線におけるスロット内の巻回
数を示す説明図、

【図１８】従来の正弦波巻線における巻線のコイル配置
図、

【図１９】巻線の起磁力分布を示す図、

【図２０】巻線係数の対照図、

【図２１】従来の正弦波巻線を示すコイル配置図。

【符号の説明】

Ｕ１〜Ｕ２……Ｕ相巻線、 Ｖ１〜Ｖ２……
Ｖ相巻線、Ｗ１〜Ｗ２……Ｗ相巻線、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，
Ｙ，Ｚ……端子、１〜４８……スロット番号。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 毎極毎相のスロット数がｑに設定され、
   １極に対応する１つの巻線が他と異なる巻回数をもつ少
   なくとも１つのコイルを含むと共にコイルピッチが互い
   に異なる複数個のコイルからなり、これらコイルが各ス
   ロットに収納されてなる電機子巻線において、スロット
   数ｑが４以上に設定され、且つこれら各コイルが各スロ
   ットに単相同心巻分布をなすように収納され、巻線の起
   磁力が略正弦波分布となるように各コイルの巻回数が毎
   極毎相のスロット間で相互に異なる値に設定されている
   ことを特徴とする回転電機の２極電機子巻線。
2. 【請求項２】 三相の各相の第１極巻線をなすコイルが
   全スロット領域を三分した各分割領域内に分散配置さ
   れ、且つ、順に各相の次極巻線が前スロット領域を三分
   した領域であって前極に対応する各分割領域とは空間的
   に機械角でπだけずれた分割領域に順次分散配置された
   状態になっていることを特徴とする請求項１に記載の回
   転電機の２極電機子巻線。
3. 【請求項３】 各コイルの巻回数を最外側から内側に向
   かいＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，……Ｎ（ｑ／２）とした
   時、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３＞Ｎ４……＞Ｎ（ｑ／２ｎ）であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の２極電
   機子巻線。
4. 【請求項４】 各コイルの巻回数を最内側から外側に向
   かいＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，……Ｎ（ｑ／２）とした
   時、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３＞Ｎ４……＞Ｎ（ｑ／２）である
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の２極電機
   子巻線。
5. 【請求項５】 各端子からのコイルの巻始めを巻回数の
   少ない最内周のコイルからとすることを特徴とする請求
   項１に記載の回転電機の２極電機子巻線。
6. 【請求項６】 各端子から最も近いコイルの口出しを巻
   回数の少ないコイルからとすることを特徴とする請求項
   ２に記載の回転電機の２極電機子巻線。
7. 【請求項７】 毎極毎相のスロット数ｑが４以上に設定
   され、１極に対応する１つの巻線が他と異なる巻回数を
   もつ少なくとも１つのコイルを含むと共にコイルピッチ
   が互いに異なる複数個のコイルからなり、これらコイル
   が各スロットに収納されて、更に、１つの巻線のコイル
   数が（ｑ×１／２）個に設定され、且つ、これら各コイ
   ルが各スロットに単層同心巻分布をなすように収納され
   る整数スロット巻き構成にされた電機子巻線の製造方法
   において、最少コイルピッチを予めスロット数で少なく
   ともｑ個に設定すると共に、少なくとも２極についての
   スロットへのコイル収納を三相分の第１極に対応する３
   個の巻線を一つのグループとし、三相分の第２極に対応
   する３個の巻線を一つのグループとし、第２極の３個の
   巻線のコイル平均巻回長さを第１極の３個の巻線より短
   く設定した上で、スロットへのコイル挿入作業を上記グ
   ループごとの順に実施する作業が含まれることを特徴と
   する回転電機の２極電機子巻線の製造方法。