JPS6346667B2 - - Google Patents

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JPS6346667B2
JPS6346667B2 JP11931579A JP11931579A JPS6346667B2 JP S6346667 B2 JPS6346667 B2 JP S6346667B2 JP 11931579 A JP11931579 A JP 11931579A JP 11931579 A JP11931579 A JP 11931579A JP S6346667 B2 JPS6346667 B2 JP S6346667B2
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JP
Japan
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turns
turn
phase
vectors
circuit
Prior art date
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Application number
JP11931579A
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English (en)
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JPS5644360A (en
Inventor
Toshihiro Furusawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP11931579A priority Critical patent/JPS5644360A/ja
Publication of JPS5644360A publication Critical patent/JPS5644360A/ja
Publication of JPS6346667B2 publication Critical patent/JPS6346667B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流回転電機の多並列電機子巻線に関
する。
一般に、交流回転電機の電機子巻線の並列回路
数は、極数の約数でなければならないとされてい
る。その理由は、同相の並列回路を形成する各回
路の電圧と位相のいずれか、又は、両方が全く同
一にならない為に、機流が流れ、電機の特性が低
下することにある。そこで、中小容量機において
は、並列回路数とコイル数とコイル内のターン数
を適当に組合せることによつて、機械の最適化を
行なつている。しかし、大容量機においては、半
ターンコイル2個で1ターンを形成するコイルが
用いられるので、設計の自由度が大巾に低下し、
不経済な機械となる例がある。特に水車発電機又
は揚水発電用発電電動機においては、自然条件に
合せて水車又はポンプ水車が決定され、回転速度
と電機に要求される回転系のはずみ車効果が決定
されるので、更に設計の自由度がなくなる。例え
ば極数16、出力150MVA、電圧13.8kVを定格と
する水車発電機は、経済的には3並列回路が適当
であるが、3は16の約数ではないのでで、4並列
回路とし、コイル数を増して、機械寸法の増大を
避ける手段がとられる。即ち、この例では必要以
上にコイル数の多い不経済な機械になる。
本発明は一極一相当りのスロツト数即ちコイル
数を並列回路数と等しくし、一相当りの直列ター
ン数を各回路共極数に等しくし、更に、相帯内の
各位相のコイルを極数ターン接続するに当つて、
各回路間の電圧の僅差は止むを得ないとしても位
相のずれを無くし、電位差を最少にすることによ
つて、実用上支障のない程度の横流に抑え、より
経済的な回転電機の電機子巻線を得ることを目的
とする。
以下、本発明の一実施例について第1図ないし
第4図を参照して説明する。第1図はその実施例
を示す全コイルの接続展開図、第3図はその一相
分の電圧ベクトル図で、第2図は第3図に至る途
中で考えられた不具合の点のある一相分の電圧ベ
クトル図、第4図は第1図、第3図に示した実施
例の一相分の等価回路である。この第1図、第3
図及び第4図に示す実施例および第2図に示す参
考図は、16極、一極一相当りのスロツト数が3で
並列回路数も3の3相波巻巻線となつている。
尚、この例ではコイルピツチ8/9の短節2層巻で、
各相帯は4個のスロツトに分布されている。1な
いし143はスロツト番号を示し、奇数だけ記入
してあり、偶数は省略してあるが、144スロツ
トあることを示している。U,V,W,X,Y,
Zは端子符号を示し、U1,U2,U3はU相の第
1、第2、第3回路を示し、V1,V2,V3はV相
の第1、第2、第3回路を示す。W相の第1、第
2、第3回路の符号は省略した。各相帯は4個の
スロツトに分布されているので、第2図、第3図
に示すベクトルも4本になる。CLはそのベクト
ルの中心線である。そしてこのベクトル中に括弧
付きで示した数字即ち、1,5,6等は半ターン
コイルを1として数えた直列コイル数である。第
1図の細い実線はU相のコイルとその接続を示
し、太い実線はV相のコイルとその接続を示し、
点線はW相のコイルとその接続を示す。又、第2
図、第3図の太い実線はU相の第1回路U1のベ
クトルを示し、点線はU相の第2回路U2のベク
トルを示し、1点鎖線はU相の第3回路U3のベ
クトル示している。従つて第1図と、第2図、第
3図の線の種類は対応していないから区別して見
て頂きたい。
第1図ないし第3図から分るように、極数16を
並列回路数3で除した最大ターン数である5ター
ン毎に、通常の波巻巻線と同様に、相帯内の別の
ベクトルのコイルを接続するように位置をずらせ
ることにより、15ターンまでは3並列回路U1
U2,U3の電圧及び位相を合せることができる。
これを基本ターンということにする。ところが16
ターン目は余つたターンで、これを残余ターンと
いうことにするが、1極分の分布巻された3ター
ンを、3並列回路U1,U2,U3に分配せざるを得
ないので、どのように接続しても電圧あるいは位
相が異なつてしまう。ここで本発明に到る途中の
段階として第2図に示すような接続が考えられ
る。即ち、第1回路U1(太い実線で示したもの)
の全部を直列に接続すると、半ターンコイルが1
個多いもの即ち6と記載したベクトルが中心線
CLの時計方向回転側にのみ2個あるので、合計
ベクトル(記載せず)はその側に移動した位置に
出来る。同様な理由で、第2回路U2の合計ベク
トル(記載せず)は逆に中心線CLの反時計方向
側に移動した位置に出来る。そして、第3回路
U3の合計ベクトル(記載せず)は中心線CLと一
致する。従つて各ベクトルの電圧は同じでも位相
差が異なつている。これは第1図のA部の渡り線
による接続をしないで向き合つた半ターンコイル
同志、例えば#4スロツトの下側の半ターンコイ
ルと#14スロツトの上側の半ターンコイルを接続
したものとなり、接続は片側のみで行なえるので
簡単であるが、各並列回路U1,U2,U3のベクト
ルに位相差があるため、電位差の絶対値は約2.3
%となり、そのため並列回路間の循環電流は数%
になり、大容量機の電機子巻線としては適当でな
い。そこで、第1図および第3図のように、残余
ターンは並列回路数即ち3個に等分して、各1タ
ーンとし、相帯内の各半ターンコイルのベクトル
の和の位相が各並列回路において一致するように
接続する。言いかえれば、第1回路U1と第3回
路U3は4本のベクトルの内、中の2本の残余ベ
クトルA1とA2およびC1とC2をそれぞれ直列に接
続し、第2回路U2は4本のベクトルの内、両端
の残余ベクトルB1とB2を直列に接続して各残余
ターンを形成する。そしてこれらの残余ターンを
基本ターンに直列に接続する。尚他の相も同様に
接続する。
このようにすると、各基本ターン及び残余ター
ンが共に相帯の中心線CLに一致するので、各並
列回路U1,U2,U3の誘起電圧は位相差がなくな
り、僅かな電圧差だけが残ることになる。この電
圧差は、次のようにして求められる。半ターンコ
イルの誘起電圧を1.0とすると、各回路U1,U2
U3の電圧U〓,U〓2,U〓3は第3図から、 U〓1=10cos30゜+22cos10゜=30.32602 U〓1=12cos30゜+20cos10゜=30.08846 U〓3=10cos30゜+22cos10゜=30.32602 となり、一相分の等価同路を第4図に示すが、こ
の場合の相電圧(U−X間の電圧)U〓は、 U〓=U〓1+U〓2+U〓3/3=30.24683 従つて電位差は、 又は となり、各回路の漏れリアクタンスxlを考える
と、循環電流iは矢印の方向に1%強程度が流れ
ることが予相される。しかし、これは通常の製作
誤差でも発生し得る程度の価であるため、実用上
全く問題ない。
次に第5図を参照して他の実施例について説明
する。この実施例は、18極、一極一相当りのスロ
ツト数5、一相の並列回路数が5で6本のベクト
ルが出来るようにしたものである。各並列回路
W1,W2,W3,W4,W5は第2図、第3図に準じ
て線の種類を変えて図示してあり、その相互間の
位相差を0とすべく(電圧は等しくならない)18
極を並列回路数5で除した最大ターン数である3
ターン毎に相帯内の別のベクトルのコイルを接続
して15ターンに達して基本ターンを構成したら、
残余ターンの15ターンは並列回路数5に等分し
て、各回路W1〜W5の残余ターンが3ターン宛に
なるようにし、その組合せは、第1、第2、第5
回路W1,W2,W5は6本のベクトルの内、両端
の残余ベクトル(区域B内のW1,W2,W5)に
相当する半ターンコイル同志で各1ターン、中央
寄りの残余ベクトル(区域D内のW1,W2,W5
に相当する各2本の半ターンコイル同志で各2タ
ーンを取つて合計3ターンとし、第3および第4
回路W3,W4は両端から各2番目の残余ベクトル
(区域C内のW3,W4)に相当する各3本の半タ
ーンコイル同志で各3ターンとなるようにする。
そして、これらの残余ターンをそれぞれ基本ター
ンに接続する。
このようにしても、基本ターン、残予ターン共
に合計ベクトルが中心線CL上で一致するので、
電位差が0.007%という僅かな価となり、実用性
が非常に高いものとなる。
尚、本発明は一極一相のスロツト数と一組の並
列回路数が等しければ、適用できるものであつ
て、上記し、かつ図面に示した実施例のみに限定
されるものではなく、その要旨を変更しない範囲
で種々変形して実施できることは勿論である。
以上説明したように、本発明によれば、従来不
可能と考えられていた極数に対する並列回路数を
選定できるという意味で、設計の自由度が大巾に
拡大されるので、大容量に対しては極めて大きな
経済的、技術的な利益が得られる。即ち、例え
ば、極数の約数のみを並列回路数として選定した
場合、機械寸法を増大させない為に、スロツト数
を増大させると、鉄心歯部の磁束密度が増大し
て、その程度が大きい場合は鉄心寸法を、やや増
大させねばならず、そうでなくても損失の多い効
率の低い回転電機となる。本発明によれば循環電
流による損失が多少増大するが、本発明を採用し
なかつた場合の損失増加量に比較すれば、はるか
に少ないので、結果的には、高性能で経済的な回
転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電機子巻線の一実施例を示す
接続展開図、第2図はその実施例に到る途中で考
えられた一相分の電圧ベクトル図、第3図はその
第1図の実施例の一相分の電圧ベクトル図、第4
図はその一相分の等価回路図、第5図は他の実施
例の一相分の電圧ベクトル図である。 A1,A2,B1,B2,C1,C2……残余ターンの電
圧ベクトル、U,V,W……線路側の端子記号、
X,Y,Z……中性点側の端子記号、U1……第
1回路、U2……第2回路、U3……第3回路、CL
……中心線、xl……漏れリアクタンス、i……循
環電流、1〜143……スロツト番号、1,2,
3,5,6……コイル半ターンを1として数えた
直列コイル数。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半ターンコイル2個で1ターンを形成するコ
    イルを波巻に巻装し、並列回路数が極数の約数に
    ならない電機子巻線において、一極一相当りのス
    ロツト数を並列回路数に等しくし、各並列回路は
    極数を並列回路数で除して余つた残余ターンとそ
    の残余ターンを除いた基本ターンとに分け、基本
    ターンは各相帯の異なつた位相を各並列回路平等
    に分配し、残余ターンは並列回路数に等分し相帯
    内の各半ターンコイルのベクトルの和の位相が各
    並列回路において一致するように接続し、この残
    余ターンと基本ターンとを直列に接続したことを
    特徴とする電機子巻線。 2 残余ターン間の接続は、電機子巻線が16極、
    一極一相当りのスロツト数が3の3並列回路で4
    本のベクトルを有する場合、第1回路と第3回路
    は4本のベクトルの内、中の2本の残余ベクトル
    に相当する半ターンコイルで1ターンとし、第2
    回路は両端の残余ベクトルに相当する半ターンコ
    イルで1ターンとしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の電機子巻線。 3 残余ターン間の接続は、電機子巻線が18極、
    一極一相当りのスロツト数が5の5並列回路で6
    本のベクトルを有する場合、第1、第2および第
    5回路は6本のベクトルの内、両端の残余ベクト
    ルに相当する半ターンコイル同志で各1ターン、
    中央寄りの残余ベクトルに相当する各2本の半タ
    ーンコイル同志で各2ターンを取つて合計3ター
    ンとし、第3および第4回路は両端から各2番目
    の残余ベクトルに相当する各3本の半ターンコイ
    ル同志で各3ターンとしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の電機子巻線。
JP11931579A 1979-09-19 1979-09-19 Armature winding Granted JPS5644360A (en)

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JPS5644360A JPS5644360A (en) 1981-04-23
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03226255A (ja) * 1990-01-29 1991-10-07 Nippon Densan Corp Dcブラシレスモータ
WO2021117765A1 (ja) 2019-12-09 2021-06-17 株式会社 東芝 回転電機の電機子巻線および回転電機

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