JPS6111560B2 - - Google Patents
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- JPS6111560B2 JPS6111560B2 JP52107059A JP10705977A JPS6111560B2 JP S6111560 B2 JPS6111560 B2 JP S6111560B2 JP 52107059 A JP52107059 A JP 52107059A JP 10705977 A JP10705977 A JP 10705977A JP S6111560 B2 JPS6111560 B2 JP S6111560B2
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- JP
- Japan
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- divided
- winding
- windings
- armature winding
- phase difference
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- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 67
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 6
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Description
本発明はサイリスタモータ、インバータモータ
の如くサイリスタ変換装置を介して電源から給電
を受ける電動機、或いは整流器回路を負荷とする
交流発電機など、電機子に整流器回路を接続して
組合せ使用される回転電機の電機子巻線に関し、
その目的は電機子巻線中に通流する高調波成分を
含む矩形波電流に基づいて発生する脈動トルクを
消去ないしは大巾に低減させることにある。 頭記の如き回転電機の一例として第１図にサイ
リスタモータを示す。図において１は同期機とし
てなる電動機、２は電源回路であり、電動機１の
電機子巻線３は周知のコンバーターインバータか
らなるサイリスタ変換装置４を介して電源回路２
より給電されるよう接続されている。かかる回転
電機ではサイリスタ変換装置４における整流素子
および直流回路の平滑リアクトルにより、電機子
電流波形は不連続矩形波状となる。かかる不連続
矩形波は周知の如く基本波のほかに周波数の異な
る高調波成分を多く含んでおり、このうち特に大
きい成分はフーリエ級数分析から明かなように、
第５次、第７次、第11次、第13次の高調波成分で
ある。即ち電機子巻線には周波数の基本波電流
のほかに上記の高調波電流が流れる。かかる各成
分の電流によつて生成される回転磁界のうち、第
５次、第11次成分による周波数５、11の回転
磁界φ５、φ11は基本波による回転磁界φ１と逆
方向に回転する。一方第７次、第13次成分による
周波数７、13の回転磁界φ７、φ13は基本波
と同方向に回転する。従つて電機子巻線と鎖交す
る界磁極の回転磁界に対する前記第５次、第７次
回転磁界の相対速度はいずれも６、また第11
次、第13次回転磁界の相対速度はいずれも12と
なり、この結果回転電機には周波数６、12の
脈動トルクが発生する。なお更に高次の高調波成
分による脈動トルクも同様である。かかる脈動ト
ルクは軸の振動をもたらすだけで有効トルクとは
なり得ず、このために共振を起した際には構造部
品の破損に至る恐れもあつて、できる限り脈動ト
ルクの発生を防止することが望まれる。 かかる点にかんがみ、本発明は脈動トルク発生
の要因となる高周波回転磁界を消去ないしは低減
させることによつて脈動トルク、特に大きな成分
を占める周波数６、12の脈動トルクの発生を
防止ないしは大巾に低減できるようにしたことを
目的としたものであり、かかる目的達成のために
本発明によれば電機子巻線が第１、第２、第３の
３組からなる分割巻線より構成され、空間的には
第１分割巻線に対して第２、第３分割巻線をそれ
ぞれ20゜、40゜の位相差だけずれた位置に配置す
るとともに、時間的には基本波を基準として第１
分割巻線に対し第２、第３分割巻線との間にそれ
ぞれほぼ20゜、40゜の位相差を設定して通電する
如くなすことにより、各分割巻線を通流する高次
の高周波電流によつて生じる回転磁界をベクトル
的に相殺するようにしたことを要旨とする。 次に本発明の構成並びに動作を図示の実施例に
基づいて詳細に説明する。第２図において、電機
子巻線３は各相巻線ＵA，ＶA，ＷAからなる第１
のＡ分割巻線と、各相巻線ＵB，ＶB，ＷBからな
る第２のＢ分割巻線と、各相巻線ＵC，ＶC，ＷC
からなる第３のＣ分割巻線とより構成されてい
る。なお図示例では各分割巻線がスター結線であ
るが、デルタ結線でもよい。かかるＡ、Ｂ、Ｃの
第１、第２、第３分割巻線は、Ａ分割巻線を基準
としてＢ分割巻線が空間的に電気角でαAB＝20゜
だけ進んだ位置に巻装配置され、更にＣ分割巻線
が電気角αAC＝40゜だけ進んだ位置に巻装配置さ
れている。しかも各分割巻線はそれぞれ別個のサ
イリスタ変換装置４を介して電源２に接続されて
おり、各サイリスタ変換装置４の制御角位相制御
により第１のＡ分割巻線に対し基本波電圧を基準
として第２、第３のＢ、Ｃ分割巻線にはそれぞれ
時間的にαAB＝20゜、θAC＝40゜だけ遅れた位相
の電圧が印加されるよう定められている。なお図
示における各分割巻線の巻数比はＷA：ＷB：ＷC
＝１：１：１に定められている。 上記構成によれば、空間的に電気角20゜、40゜
の位相差が設定された第１、第２、第３のＡ、
Ｂ、Ｃ分割巻線に対し、時間的に基本波基準で20
゜、40゜だけ位相のずれた各高調波成分の電流が
通流する。この結果Ａ、Ｂ、Ｃ各分割巻線への第
５次、第７次高調波電流による周波数５、７
の回転磁界φ5A、φ5B、φ5C、およびφ7A、φ
7B、φ7Cのベクトル図は第３図ａ，ｂの如くな
る。即ち回転磁界φ5Aに対して、φ5Bは空間的
位相差αAB＝20゜に加えて時間的位相差20゜×５
＝100゜だけ遅れるから合計120゜の位相差とな
る。またφ5Cは空間的位相差αAC＝40゜と時間
的位相差40゜×５＝200゜との合計となり240゜の
位相差となる。しかもφ5A、φ5B、φ5Cの大き
さは等しいことからこの結果、図から明かなよう
にφ5A、φ5B、φ5Cのベクトル総和はφ〓5A＋φ〓
5B＋φ〓5C＝０となり、第５次の回転磁界は消滅
する。同様に回転磁界φ7A、φ7B、φ7Cは第３
図ｂの如くそれぞれ120゜づつ位相差となり、そ
のベクトル総和は０となる。なお第７次成分の回
転磁界は第５次成分と回転方向が逆であり空間的
な遅れ位相角20゜、40゜に対して時間的位相差が
逆向きに加わる。以上の結果を整理して式で表わ
せば次の如くなる。
の如くサイリスタ変換装置を介して電源から給電
を受ける電動機、或いは整流器回路を負荷とする
交流発電機など、電機子に整流器回路を接続して
組合せ使用される回転電機の電機子巻線に関し、
その目的は電機子巻線中に通流する高調波成分を
含む矩形波電流に基づいて発生する脈動トルクを
消去ないしは大巾に低減させることにある。 頭記の如き回転電機の一例として第１図にサイ
リスタモータを示す。図において１は同期機とし
てなる電動機、２は電源回路であり、電動機１の
電機子巻線３は周知のコンバーターインバータか
らなるサイリスタ変換装置４を介して電源回路２
より給電されるよう接続されている。かかる回転
電機ではサイリスタ変換装置４における整流素子
および直流回路の平滑リアクトルにより、電機子
電流波形は不連続矩形波状となる。かかる不連続
矩形波は周知の如く基本波のほかに周波数の異な
る高調波成分を多く含んでおり、このうち特に大
きい成分はフーリエ級数分析から明かなように、
第５次、第７次、第11次、第13次の高調波成分で
ある。即ち電機子巻線には周波数の基本波電流
のほかに上記の高調波電流が流れる。かかる各成
分の電流によつて生成される回転磁界のうち、第
５次、第11次成分による周波数５、11の回転
磁界φ５、φ11は基本波による回転磁界φ１と逆
方向に回転する。一方第７次、第13次成分による
周波数７、13の回転磁界φ７、φ13は基本波
と同方向に回転する。従つて電機子巻線と鎖交す
る界磁極の回転磁界に対する前記第５次、第７次
回転磁界の相対速度はいずれも６、また第11
次、第13次回転磁界の相対速度はいずれも12と
なり、この結果回転電機には周波数６、12の
脈動トルクが発生する。なお更に高次の高調波成
分による脈動トルクも同様である。かかる脈動ト
ルクは軸の振動をもたらすだけで有効トルクとは
なり得ず、このために共振を起した際には構造部
品の破損に至る恐れもあつて、できる限り脈動ト
ルクの発生を防止することが望まれる。 かかる点にかんがみ、本発明は脈動トルク発生
の要因となる高周波回転磁界を消去ないしは低減
させることによつて脈動トルク、特に大きな成分
を占める周波数６、12の脈動トルクの発生を
防止ないしは大巾に低減できるようにしたことを
目的としたものであり、かかる目的達成のために
本発明によれば電機子巻線が第１、第２、第３の
３組からなる分割巻線より構成され、空間的には
第１分割巻線に対して第２、第３分割巻線をそれ
ぞれ20゜、40゜の位相差だけずれた位置に配置す
るとともに、時間的には基本波を基準として第１
分割巻線に対し第２、第３分割巻線との間にそれ
ぞれほぼ20゜、40゜の位相差を設定して通電する
如くなすことにより、各分割巻線を通流する高次
の高周波電流によつて生じる回転磁界をベクトル
的に相殺するようにしたことを要旨とする。 次に本発明の構成並びに動作を図示の実施例に
基づいて詳細に説明する。第２図において、電機
子巻線３は各相巻線ＵA，ＶA，ＷAからなる第１
のＡ分割巻線と、各相巻線ＵB，ＶB，ＷBからな
る第２のＢ分割巻線と、各相巻線ＵC，ＶC，ＷC
からなる第３のＣ分割巻線とより構成されてい
る。なお図示例では各分割巻線がスター結線であ
るが、デルタ結線でもよい。かかるＡ、Ｂ、Ｃの
第１、第２、第３分割巻線は、Ａ分割巻線を基準
としてＢ分割巻線が空間的に電気角でαAB＝20゜
だけ進んだ位置に巻装配置され、更にＣ分割巻線
が電気角αAC＝40゜だけ進んだ位置に巻装配置さ
れている。しかも各分割巻線はそれぞれ別個のサ
イリスタ変換装置４を介して電源２に接続されて
おり、各サイリスタ変換装置４の制御角位相制御
により第１のＡ分割巻線に対し基本波電圧を基準
として第２、第３のＢ、Ｃ分割巻線にはそれぞれ
時間的にαAB＝20゜、θAC＝40゜だけ遅れた位相
の電圧が印加されるよう定められている。なお図
示における各分割巻線の巻数比はＷA：ＷB：ＷC
＝１：１：１に定められている。 上記構成によれば、空間的に電気角20゜、40゜
の位相差が設定された第１、第２、第３のＡ、
Ｂ、Ｃ分割巻線に対し、時間的に基本波基準で20
゜、40゜だけ位相のずれた各高調波成分の電流が
通流する。この結果Ａ、Ｂ、Ｃ各分割巻線への第
５次、第７次高調波電流による周波数５、７
の回転磁界φ5A、φ5B、φ5C、およびφ7A、φ
7B、φ7Cのベクトル図は第３図ａ，ｂの如くな
る。即ち回転磁界φ5Aに対して、φ5Bは空間的
位相差αAB＝20゜に加えて時間的位相差20゜×５
＝100゜だけ遅れるから合計120゜の位相差とな
る。またφ5Cは空間的位相差αAC＝40゜と時間
的位相差40゜×５＝200゜との合計となり240゜の
位相差となる。しかもφ5A、φ5B、φ5Cの大き
さは等しいことからこの結果、図から明かなよう
にφ5A、φ5B、φ5Cのベクトル総和はφ〓5A＋φ〓
5B＋φ〓5C＝０となり、第５次の回転磁界は消滅
する。同様に回転磁界φ7A、φ7B、φ7Cは第３
図ｂの如くそれぞれ120゜づつ位相差となり、そ
のベクトル総和は０となる。なお第７次成分の回
転磁界は第５次成分と回転方向が逆であり空間的
な遅れ位相角20゜、40゜に対して時間的位相差が
逆向きに加わる。以上の結果を整理して式で表わ
せば次の如くなる。
【表】
【表】
【表】
【表】
上記の動作は回転磁界の周波数が６ｇ±１（但
しｇが３の倍数である場合を除く）である時に成
立し、この結果、周波数が６、12、24、30
、……………など６（3n＋１）、および６
（3n＋２）（但しｎ＝０、１、２、…………
…）の脈動トルクの発生は防止される。加えて前
述の如く高周波の回転磁界が消滅されることによ
り、回転電機に生じる銅損、鉄損も減少し、効率
を向上させることができる。 第２図に示した実施例では、Ａ、Ｂ、Ｃ分割巻
線の相互間に20゜、40゜の時間的位相差を設定す
るために、各独立したサイリスタ変換装置４を必
要とするほか、電機子巻線３の各端子をスリツプ
リングを介して導出する場合には９個のスリツプ
リングを必要とする。この点の改善を図るよう第
１、第２、第３の各分割巻線を第４図の実施例の
如く結線して構成することにより、外部導出端子
Ｕ，Ｖ，Ｗは３個のみでよく、かつサイリスタ変
換装置も一基備えるのみで済む。即ち第４図の実
施例では、第１分割巻線は各相巻線ＵA，ＶA，Ｗ
Aからなるスター形結線のＡ分割巻線としてな
り、このＡ分割巻線に対し、第２、第３のＢ、Ｃ
分割巻線はそれぞれ図示の如く前記Ａ分割巻線に
おける各相巻線ＵA，ＶA，ＷAの中央点と隣り合
う異相の外部導出端子Ｕ，Ｖ，Ｗとの間に跨つて
接続されたた各相巻線ＵB，ＶB，ＷB、およびＵ
C，ＶC，ＷCからなる。なおＡ、Ｂ、Ｃ各分割巻
線は第２図と同様に、Ａ分割巻線を基準として
Ｂ、Ｃ分割巻線は空間的位相差がそれぞれ電気角
でαAB＝20゜、αAC＝40゜に設定されている。か
かる実施例の結線によれば、基本波を基準として
Ａ分割巻線に対し、Ｂ、Ｃ分割巻線との間の時間
的位相差はθAB＝19.1゜、θAC＝40.9゜となり、
ほぼ20゜、40゜に近い位相差が設定される。なお
第４図の実施例ではＡ、Ｂ、Ｃ各分割巻線の巻数
比はＷA：ＷB：ＷC＝１：1.35：1.35ないしはそ
れに近い値に設定される。一例として第４図の結
線に対し実用的な巻数比ＷA，ＷB，ＷC＝３：
４：４の例につき、各高調波回転磁界の低減度を
試算したところによれば、従来の電機子巻線と比
較してφ５＝4.8％、φ７＝６・７％、φ11＝9.2
％、φ13＝10.7％にまで低減させることができ
る。 以上述べたように本発明によれば、脈動トルク
の発生要因となる高調波成分の回転磁界を巧みに
分割巻線により相殺して消滅ないしは大巾に低減
させ、これにより脈動トルク、特に周波数６、
12など６（3n＋１）、６（3n＋２）の脈
動トルクの発生を良好に抑制できる優れた効果が
奏せられる。
しｇが３の倍数である場合を除く）である時に成
立し、この結果、周波数が６、12、24、30
、……………など６（3n＋１）、および６
（3n＋２）（但しｎ＝０、１、２、…………
…）の脈動トルクの発生は防止される。加えて前
述の如く高周波の回転磁界が消滅されることによ
り、回転電機に生じる銅損、鉄損も減少し、効率
を向上させることができる。 第２図に示した実施例では、Ａ、Ｂ、Ｃ分割巻
線の相互間に20゜、40゜の時間的位相差を設定す
るために、各独立したサイリスタ変換装置４を必
要とするほか、電機子巻線３の各端子をスリツプ
リングを介して導出する場合には９個のスリツプ
リングを必要とする。この点の改善を図るよう第
１、第２、第３の各分割巻線を第４図の実施例の
如く結線して構成することにより、外部導出端子
Ｕ，Ｖ，Ｗは３個のみでよく、かつサイリスタ変
換装置も一基備えるのみで済む。即ち第４図の実
施例では、第１分割巻線は各相巻線ＵA，ＶA，Ｗ
Aからなるスター形結線のＡ分割巻線としてな
り、このＡ分割巻線に対し、第２、第３のＢ、Ｃ
分割巻線はそれぞれ図示の如く前記Ａ分割巻線に
おける各相巻線ＵA，ＶA，ＷAの中央点と隣り合
う異相の外部導出端子Ｕ，Ｖ，Ｗとの間に跨つて
接続されたた各相巻線ＵB，ＶB，ＷB、およびＵ
C，ＶC，ＷCからなる。なおＡ、Ｂ、Ｃ各分割巻
線は第２図と同様に、Ａ分割巻線を基準として
Ｂ、Ｃ分割巻線は空間的位相差がそれぞれ電気角
でαAB＝20゜、αAC＝40゜に設定されている。か
かる実施例の結線によれば、基本波を基準として
Ａ分割巻線に対し、Ｂ、Ｃ分割巻線との間の時間
的位相差はθAB＝19.1゜、θAC＝40.9゜となり、
ほぼ20゜、40゜に近い位相差が設定される。なお
第４図の実施例ではＡ、Ｂ、Ｃ各分割巻線の巻数
比はＷA：ＷB：ＷC＝１：1.35：1.35ないしはそ
れに近い値に設定される。一例として第４図の結
線に対し実用的な巻数比ＷA，ＷB，ＷC＝３：
４：４の例につき、各高調波回転磁界の低減度を
試算したところによれば、従来の電機子巻線と比
較してφ５＝4.8％、φ７＝６・７％、φ11＝9.2
％、φ13＝10.7％にまで低減させることができ
る。 以上述べたように本発明によれば、脈動トルク
の発生要因となる高調波成分の回転磁界を巧みに
分割巻線により相殺して消滅ないしは大巾に低減
させ、これにより脈動トルク、特に周波数６、
12など６（3n＋１）、６（3n＋２）の脈
動トルクの発生を良好に抑制できる優れた効果が
奏せられる。
第１図は本発明の対象となる回転電機の例とし
て示したサイリスタモータの回路図、第２図は本
発明一実施例の結線図、第３図ａ，ｂは本発明実
施例による動作説明のためのベクトル図、第４図
は本発明の他の実施例を示す結線図である。 １：回転電機、２：電源回路、３：電機子巻
線、４：整流器回路としてのサイリスタ変換装
置、ＵA，ＶA，ＷA：第１分割巻線、ＵB，ＶB，
ＷB：第２分割巻線、ＵC，ＶC，ＷC：第３分割巻
線、αAB，αAC：空間的な位相差、θAB，θAC：
時間的な位相差。
て示したサイリスタモータの回路図、第２図は本
発明一実施例の結線図、第３図ａ，ｂは本発明実
施例による動作説明のためのベクトル図、第４図
は本発明の他の実施例を示す結線図である。 １：回転電機、２：電源回路、３：電機子巻
線、４：整流器回路としてのサイリスタ変換装
置、ＵA，ＶA，ＷA：第１分割巻線、ＵB，ＶB，
ＷB：第２分割巻線、ＵC，ＶC，ＷC：第３分割巻
線、αAB，αAC：空間的な位相差、θAB，θAC：
時間的な位相差。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電機子巻線に整流器回路を接続して組合せ使
用される回転電機において、電機子巻線が第１、
第２、第３の３組からなる分割巻線より構成さ
れ、空間的に第１分割巻線に対して第２、第３分
割巻線をそれぞれ電気角で20゜、40゜の位相差だ
けずれた位置に配置するとともに、時間的には基
本波を基準として第１分割巻線に対し第２、第３
分割巻線との間にそれぞれほぼ20゜、40゜の位相
差を設定して通電する如くしたことを特徴とする
回転電機の電機子巻線。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電機子巻線にお
いて、相互間に電気角で20゜、40゜の空間的位相
差を定めて配設された３組の分割巻線が、スター
形結線の第１分割巻線と、第１分割巻線に対しそ
れぞれほぼ20゜、40゜の時間的位相差を設定する
よう前記第１分割巻線を構成する各相巻線の中央
部と異相の外部導出端子との間に跨つて接続され
た第２、第３分割巻線とより構成されていること
を特徴とする回転電機の電機子巻線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10705977A JPS5439806A (en) | 1977-09-06 | 1977-09-06 | Armature winding of revolving electrical machinery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10705977A JPS5439806A (en) | 1977-09-06 | 1977-09-06 | Armature winding of revolving electrical machinery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5439806A JPS5439806A (en) | 1979-03-27 |
| JPS6111560B2 true JPS6111560B2 (ja) | 1986-04-03 |
Family
ID=14449446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10705977A Granted JPS5439806A (en) | 1977-09-06 | 1977-09-06 | Armature winding of revolving electrical machinery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5439806A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01158470U (ja) * | 1988-04-20 | 1989-11-01 | ||
| JPH0228473U (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-23 | ||
| JPH047104Y2 (ja) * | 1986-02-04 | 1992-02-26 |
-
1977
- 1977-09-06 JP JP10705977A patent/JPS5439806A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH047104Y2 (ja) * | 1986-02-04 | 1992-02-26 | ||
| JPH01158470U (ja) * | 1988-04-20 | 1989-11-01 | ||
| JPH0228473U (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5439806A (en) | 1979-03-27 |
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