JPH0974702A - 車両用発電機の電機子巻線 - Google Patents
車両用発電機の電機子巻線Info
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- JPH0974702A JPH0974702A JP16735496A JP16735496A JPH0974702A JP H0974702 A JPH0974702 A JP H0974702A JP 16735496 A JP16735496 A JP 16735496A JP 16735496 A JP16735496 A JP 16735496A JP H0974702 A JPH0974702 A JP H0974702A
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- winding
- slot
- turns
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- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
の提供、及びその電機子巻線の温度低減を図ること。 【解決手段】 電機子巻線は、各相の波巻コイルがそれ
ぞれ一方のコイルX1 と他方のコイルX2 とに2分割さ
れて、その一方のコイルX1 と他方のコイルX2とが周
方向に30度ずれた状態で同一スロット3に挿入されて
いる。但し、各コイルは、それぞれ一方のコイルX1 の
方が他方のコイルX2 より先にステータコア2のスロッ
ト3に挿入されて、ターン数も1回だけ多く設定され、
且つ一方のコイルX1 の方が他方のコイルX2 より線径
が太く設定されている。
Description
機子巻線に関する。
ルの巻き数に応じて出力特性(回転数と出力電流との関
係)が大きく変化する。例えば、図6の出力曲線Aに示
す様に、低速域での発電能力を重視する場合にはステー
タコイルの巻き数を多くすることが有効であり、また、
図6の出力曲線Bに示す様に、高速域での発電能力を重
視する場合にはステータコイルの巻き数を少なくするこ
とが有効である。一方、近年では、例えばエンジンの低
アイドル化とともに、巡行時のエンジン回転数を低減し
て省燃費化を図るために、図6の出力曲線Cに示す様な
出力特性(即ち、出力曲線Aに対しては、低速域での出
力低下を最小限に抑えつつ、高速域での出力を向上させ
る。あるいは出力曲線Bに対しては、高速域での出力低
下を最小限に抑えつつ、低速域での出力を向上させる)
が得られる車両用発電機を実現する必要性が高まってい
る。そこで、特公昭42−7721号公報、及び実公昭
61−3241号公報では、巻き数が異なる2つのステ
ータコイルの合成特性を得ることでユーザーからの要求
仕様に応える出力特性を実現する技術が提案されてい
る。
報に開示されたステータコイルは、引出し端子数が多く
なるため信頼性が得られ難い。また、電気負荷の増加に
伴って発電機の出力向上の要求が大きくなると、発電機
での発熱量も増加してステータコイルの温度上昇を引き
起こしている。本発明は、上記事情に基づいて成された
もので、その目的は、発電機の信頼性向上を実現できる
電機子巻線の提供、及びその電機子巻線の温度低減を図
ることにある。
ば、一方の巻線の方が他方の巻線より巻き数(以下ター
ン数と言う)が多く設定されている。そこで、一方の巻
線のターン数をn回、他方の巻線のターン数を(n−
1)回とすると、各相毎の電機子巻線は、それぞれnタ
ーンと(n−1)ターンとの中間、即ち(n−1/2)
ターンの特性が得られることになる。この結果、(n−
1)ターンの出力特性に対して、高速域での出力低下を
最小限に抑えつつ、低速域での出力向上を図ることが可
能となる。また、nターンの出力特性に対して、低速域
での出力低下を最小限に抑えつつ、高速域での出力向上
を図ることが可能となる。
径が太く設けられているため、ターン数の多い一方の巻
線の内部抵抗が低下して発熱を抑えることができる。そ
して、一方の巻線と他方の巻線とを並列接続としたこと
により、電機子巻線の引出し端子数を少なくできるた
め、信頼性の高い発電機を提供できる。また、引出し端
子数の低減に伴って工数を減らすことができることから
コストダウンを図ることができる。
の巻線の方を他方の巻線より先に固定子鉄心のスロット
に挿入しているため、他方の巻線の後から一方の巻線を
スロットに挿入する場合よりスロット内の挿入空間を広
く利用でき、挿入性が良好となる。また、線径の細い巻
線の方が太い巻線より発熱量が大きいため、線径の細い
他方の巻線を線径の太い一方の巻線の後から挿入してス
ロット内の中心側(回転子側)に配置した方が冷却性の
面で効率的である。
抗値が他方の巻線の抵抗値より略同等以下である。この
ため、例えば約3000rpm以下の低速回転域では、
ターン数の多い一方の巻線の発熱が抑えられることによ
り、電機子巻線の温度上昇を低減できる。
機子巻線を図面に基づいて説明する。 (第1実施例)図1は固定子鉄心のスロットに挿入され
た電機子巻線の断面図(図2のA−A断面図)である。
はΔ結線(結線方法については後述する)された3つの
波巻コイルX、Y、Zから成り、各波巻コイルX、Y、
Zがそれぞれ一方のコイルX1 、Y1 、Z1 と他方のコ
イルX2 、Y2 、Z2 とに2分割されて2層巻きされて
いる。具体的には、一方のコイルX1 、Y1 、Z1 と他
方のコイルX2 、Y2 、Z2 が周方向に30度ずれた状
態でステータコア2(固定子鉄心)の同一スロット3
(No.1〜36)に挿入されている(図2参照)。但
し、各波巻コイルX、Y、Zは、図1に示す様に、一方
のコイルX1 、Y1、Z1 の方が他方のコイルX2 、Y2
、Z2 より先にスロット3内に挿入されるとともに、
一方のコイルX1 、Y1 、Z1 の方が他方のコイルX2
、Y2 、Z2よりターン数が1回だけ多く設定され、且
つ一方のコイルX1 、Y1 、Z1 の方が他方のコイルX
2 、Y2 、Z2 より線径が太く設定されている。
法を図3の巻線図に基づいて説明する。なお、ステータ
コア2のスロット3は、全部で36個設けられており、
そのスロットNo.を図3の上部に付す(但し、16〜3
0の番号は省略している)。 a)波巻コイルX 一方のコイルX1 は、No.1スロットより巻き始めてn
ターン後にNo.34スロットで巻き終わり、他方のコイ
ルX2 は、No.4スロットより巻き始めて(n−1)タ
ーン後にNo.1スロットで巻き終わる。 b)波巻コイルY 一方のコイルY1 は、No.3スロットより巻き始めてn
ターン後にNo.36スロットで巻き終わり、他方のコイ
ルY2 は、No.6スロットより巻き始めて(n−1)タ
ーン後にNo.3スロットで巻き終わる。 c)波巻コイルZ 一方のコイルZ1 は、No.5スロットより巻き始めてn
ターン後にNo.2スロットで巻き終わり、他方のコイル
Z2 は、No.8スロットより巻き始めて(n−1)ター
ン後にNo.5スロットで巻き終わる。
1 、Y1 、Z1 および各他方のコイルX2 、Y2 、Z2
の端末を接続して図4に示すY結線、あるいは図5に示
すΔ結線とする。具体的には、各コイルの端末を以下の
様に接続する。なお、一方のコイルX1 の端末をX1-1
およびX1-34、他方のコイルX2 の端末をX2-4 および
X2-1 、一方のコイルY1 の端末をY1-3 およびY1-3
6、他方のコイルY2 の端末をY2-6 およびY2-3 、一
方のコイルZ1 の端末をZ1-5 よびZ1-2 、他方のコイ
ルZ2 の端末をZ2-8 およびZ2-5 とする。
びZ2-8 を接続する。 b)図5に示すΔ結線の場合。 ZX点…X1-1 、X2-1 、Z1-2 およびZ2-8 を接続す
る。 XY点…X1-34、X2-4 、Y1-3 およびY2-3 を接続す
る。 YZ点…Y1-36、Y2-6 、Z1-5 およびZ2-5 を接続す
る。
トに挿入された電機子巻線(比較例)の断面図である。
この比較例の電機子巻線10は、本実施例の電機子巻線
1と同様、Y結線あるいはΔ結線(結線方法については
後述する)された3つの波巻コイルx、y、zから成
り、各波巻コイルx、y、zがそれぞれ一方のコイルx
1 、y1 、z1 と他方のコイルx2 、y2 、z2 とに2
分割されて2層巻きされている。具体的には、一方のコ
イルx1 、y1 、z1 と他方のコイルx2 、y2 、z2
が周方向に30度ずれた状態でステータコア2(固定子
鉄心)の同一スロット3(No.1〜36)に挿入されて
いる(図8参照)。但し、各波巻コイルx、y、zは、
図7に示す様に、一方のコイルx1 、y1 、z1 の方が
他方のコイルx2 、y2 、z2 よりターン数が1回だけ
多く設定されている。また、一方のコイルx1 、y1、
z1 と他方のコイルx2 、y2 、z2 の線径は同一であ
る。
法を図9の巻線図に基づいて説明する。なお、ステータ
コア2のスロット3は、全部で36個設けられており、
そのスロットNo.を図9の上部に付す(但し、16〜3
0の番号は省略している)。 a)波巻コイルx 一方のコイルx1 は、No.1スロットより巻き始めてn
ターン後にNo.34スロットで巻き終わり、他方のコイ
ルx2 は、No.4スロットより巻き始めて(n−1)タ
ーン後にNo.1スロットで巻き終わる。 b)波巻コイルy 一方のコイルy1 は、No.3スロットより巻き始めてn
ターン後にNo.36スロットで巻き終わり、他方のコイ
ルy2 は、No.6スロットより巻き始めて(n−1)タ
ーン後にNo.3スロットで巻き終わる。 c)波巻コイルz 一方のコイルz1 は、No.5スロットより巻き始めてn
ターン後にNo.2スロットで巻き終わり、他方のコイル
z2 は、No.8スロットより巻き始めて(n−1)ター
ン後にNo.5スロットで巻き終わる。
1 、y1 、z1 および各他方のコイルx2 、y2 、z2
の端末を接続して図10に示すY結線、あるいは図11
に示すΔ結線とする。具体的には、各コイルの端末を以
下の様に接続する。なお、一方のコイルx1 の端末をx
1-1 およびx1-34、他方のコイルx2 の端末をx2-4 お
よびx2-1 、一方のコイルy1 の端末をy1-3 およびy
1-36、他方のコイルy2 の端末をy2-6 およびy2-3 、
一方のコイルz1 の端末をz1-5 よびz1-2 、他方のコ
イルz2 の端末をz2-8 およびz2-5 とする。
びz2-8 を接続する。 b)図11に示すΔ結線の場合。 zx点…x1-1 、x2-1 、z1-2 およびz2-8 を接続す
る。 xy点…x1-34、x2-4 、y1-3 およびy2-3 を接続す
る。 yz点…y1-36、y2-6 、z1-5 およびz2-5 を接続す
る。
Y、Zを一方のコイルX1 、Y1 、Z1 と他方のコイル
X2、Y2 、Z2 とに2分割して、その巻線回数(ター
ン数)を一方のコイルX1 、Y1 、Z1 が他方のコイル
X2 、Y2 、Z2 より1回だけ多く設定したことによ
り、各波巻コイルX、Y、Zは、それぞれnターンと
(n−1)ターンとの中間、即ち(n−1/2)ターン
の特性を得ることができる。具体的には、図6の出力曲
線Cに示すように、(n−1)ターンの時に得られる出
力特性(図6の出力曲線B)に対して、高速域での出力
低下を最小限に抑えつつ、且つ低速域での出力向上を図
ることができる。言い換えれば、nターンの時に得られ
る出力特性(図6の出力曲線A)に対して、低速域での
出力低下が小さく、且つ高速域での出力向上を図ること
ができる。
は、各相毎に並列接続されているため、図4に示す様な
Y結線の場合に、nターン巻線の中性点と(n−1)タ
ーン巻線の中性点とが接続(短絡)されたのと等価にな
る。これにより、nターンと(n−1)ターンそれぞれ
の中性点を接続(短絡)せず、何れかの中性点から中性
点ダイオード(図示しない)を介して出力を取り出す場
合に対して、出力向上を図ることができる。さらに、一
方のコイルX1 と他方のコイルX2 とを並列接続とした
ことにより、電機子巻線1の引出し端子数を少なくでき
るため、信頼性の高い発電機を提供できる。また、引出
し端子数の低減に伴って工数を減らすことができること
からコストダウンを図ることも可能である。本実施例で
は、一方のコイルX1 の方が他方のコイルX2 より線径
を太くしたことにより、比較例に示した線径が同一の場
合と比べて、ターン数の多い一方のコイルX1 の内部抵
抗が低下して発熱を抑えることができる。
イルX1 を先にスロット3に挿入してから線径の細い他
方のコイルX2 をスロット3に挿入しているため、挿入
性が良好であり、挿入不良を低減できる。つまり、図1
2に示すように、線径の細い他方のコイルX2 を先にス
ロット3に挿入してから線径の太い一方のコイルX1を
スロット3に挿入した場合、スロット3内の外周寄りに
デッドスペースが出来にくいものの、先に挿入した線径
の細い他方のコイルX2 がスロット3内で整然と整列す
るとは限らないため、スロット3内に線径の細い他方の
コイルX2 が挿入された後から線径の太い一方のコイル
X1 を挿入するのは不利になりがちである。そこで、図
1に示したように、線径の太い一方のコイルX1 を先に
スロット3に挿入してから線径の細い他方のコイルX2
を挿入した方がスロット3内の挿入空間を有効に使うこ
とができるため、容易にスロット3内へ挿入することが
できる。
X2 がスロット3内で中心側(回転子側)に偏在するた
め、冷却性の面で効率的であると言える。即ち、線径の
細いコイルの方が太いコイルより発熱量が大きいため、
その発熱量の大きい他方のコイルX2 がスロット3内で
中心側に偏在することで冷却風が当たり易くなり、その
結果、冷却性が向上する。
X1 の抵抗値Rx1が他方のコイルX2 の抵抗値Rx2より
略同等以下となる様に、一方のコイルX1 と他方のコイ
ルX2 の各線径が設定されている。但し、一方のコイル
X1 の方が他方のコイルX2 より線径が太く、且つター
ン数も多い。一方のコイルX1 の抵抗値Rx1を他方のコ
イルX2 の抵抗値Rx2より略同等以下とするためには、
一方のコイルX1 の線径と他方のコイルX2 の線径との
間に下記の数式に示す関係が成立する。なお、各コイル
X1 、X2 のターン数と線径を以下の記号で表す。 一方のコイルX1 :ターン数n、線径φx1 他方のコイルX2 :ターン数n−1、線径φx2(但しφ
x1>φx2) また、線材である銅の伝導率をρcu 、1ターン当たり
の銅線の長さをLとする。
子巻線1の温度との関係を図13に示す。但し、図中の
実線グラフaは、スロット内の断面積に対する銅線の断
面積合計の比率(導体占積率)が一定となるφx1とφx2
との関係を示し、破線グラフbは、一方のコイルX1 が
7ターン、他方のコイルX2 が6ターンの場合の上記数
式の関係を示し、実線グラフcは、導体占積率が一定
となるφx1とφx2との組み合わせ(実線グラフa)での
測温結果である。
bの上側がRx1>Rx2となる領域であるため、Rx1をR
x2より略同等以下とするためには、破線グラフbより下
側での使用が必要である。また、実線グラフaより上側
は導体占積率が高くなる領域であるため、実際には導体
占積率が一定となる実線グラフaに沿ったφx1とφx2と
の組み合わせが選択される(但し、実用的には実線グラ
フaより下側でのφx1とφx2との組み合わせを選択する
こともできる)。これらの結果、電機子巻線の温度低減
に効果があるのは、実線グラフaと破線グラフbとの交
点となるφx1とφx2との組み合わせ(φx1≒1.4、φ
x2≒1.3)、あるいはその交点よりφx1が大となる実
線グラフaで示されるφx1とφx2との組み合わせ(例え
ば、下記の表1に示すC及びDの組み合わせ)である。
に対し、B点でも十分に温度低減の効果は認められ、そ
の時のRx1とRx2との関係を見ても、Rx1がRx2の略+
2.5%である。従って、Rx1とRx2が略同等という範
囲は、B点よりもA点寄りの範囲である+4%程度まで
含めて言うことができる。この様に、Rx1がRx2より略
同等以下となるφx1とφx2との組み合わせを選択するこ
とにより、出力向上の実現とともに電機子巻線1の温度
低減を達成できる。本実施例の場合、φx1>φx2の条件
で一方のコイルX1 と他方のコイルX2 の各長さを適宜
変更することによって一方のコイルX1 の抵抗値Rx1を
他方のコイルX2 の抵抗値Rx2より略同等以下とするこ
とも可能である。
波巻コイルX、Y、Zを2層状態で各スロット3に挿入
しているが(即ち、本実施例では30度ずれた状態で一
方のコイルX1と他方のコイルX2 とを同一スロット3
に挿入している)、一方のコイルX1 と他方のコイルX
2 とがずれることなく、同一スロット3に挿入すること
も可能である。また、本実施例では、一方のコイルX1
と他方のコイルX2 とのターン数を1回だけ異なるよう
に設定しているが、1回に限ることなく、2回以上異な
るようにしても良い。
2のA−A断面図)である。
見た展開図である。
である。
である。
る。
る(比較例)。
見た展開図である(比較例)。
図である(比較例)。
図である(比較例)。
ある。
すグラフである(第2実施例)。
Claims (3)
- 【請求項1】各相毎にそれぞれ一方の巻線と他方の巻線
とに二分割されて、その一方の巻線と他方の巻線とが並
列接続され、 前記一方の巻線の方が前記他方の巻線より巻き数が多
く、且つ前記一方の巻線の方が前記他方の巻線より線径
が太く設けられていることを特徴とする車両用発電機の
電機子巻線。 - 【請求項2】前記一方の巻線の方が前記他方の巻線より
先に固定子鉄心のスロットに挿入されていることを特徴
とする車両用発電機の電機子巻線。 - 【請求項3】請求項1または2に記載した車両用発電機
の電機子巻線において、 前記一方の巻線の抵抗値が前記他方の巻線の抵抗値より
略同等以下となることを特徴とする車両用発電機の電機
子巻線。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7-160265 | 1995-06-27 | ||
JP16735496A JP3684681B2 (ja) | 1995-06-27 | 1996-06-27 | 車両用発電機の電機子巻線 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0974702A true JPH0974702A (ja) | 1997-03-18 |
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Family
ID=26486816
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP16735496A Expired - Fee Related JP3684681B2 (ja) | 1995-06-27 | 1996-06-27 | 車両用発電機の電機子巻線 |
Country Status (1)
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- 1996-06-27 JP JP16735496A patent/JP3684681B2/ja not_active Expired - Fee Related
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