JPWO2007088598A1 - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
この発明は、12f加振力を低減し、アイドル状態における耳障りな2000Hz付近の電磁騒音の発生を抑制できる回転電機を得る。この発明では、電機子巻線は、第1及び第2の三相巻線を有し、第1の三相巻線は、その各相巻線をΔ結線して構成され、第2の三相巻線は、その各相巻線をΔ結線された第1の三相巻線の各出力端に直列に結線して、第1の三相巻線にY結線して構成されている。そして、第1及び第2の三相巻線のそれぞれは、各相電流が互いに位相差を有する状態で固定子鉄心に巻装されている。さらに、固定子の隣り合うスロット開口部の中心角度が不等ピッチであり、第1の三相巻線と第2の三相巻線との巻き数比が1.25〜2.25の範囲内にある。
Description
本発明は、乗用車やトラックなどに搭載される発電機、電動機および発電電動機などの回転電機に関するものである。
近年、車両用交流発電機においては、車両エンジンルームがますます狭小化するなかで、その搭載スペースに余裕がなくなってきている一方で、車両負荷の増大による発電出力の向上が求められている。また、車内外共に、騒音低減のニーズが高く、エンジン騒音が低下してきている。しかし、車両の電気負荷への電力供給のために、常時発電稼働している車両用交流発電機の騒音が問題となっている。車両用交流発電機は、低速から高速まで比較的広い回転域で回転駆動され、その風騒音や電磁騒音が問題とされている。特に、アイドリング状態から常用域までのエンジンの回転が低い領域における車両用交流発電機の電磁騒音は、エンジンの騒音やエンジン補機の騒音とは周波数が異なり、人間の聴感的にも目立ち、不快な騒音として聞こえて問題視されている。
このようなニーズに対応して、電磁騒音を低減する様々な手法が従来から提案されている。例えば、毎極毎相当たりの固定子スロット数が2の回転電機において、電機子巻線をYΔ混合結線とし、かつ、固定子スロットを等ピッチ(スロット開口部のピッチが電気角で30°)で形成して、回転電機内の高調波磁束を低減し、高調波磁束によって発生する電磁加振力を低減していた(例えば、特許文献1参照)。
上述の従来の回転電機において、Δ結線の巻き数/Y結線(スター結線)の巻き数=√3とすれば、回転電機内の空間5次起磁力高調波および空間7次起磁力高調波が理論上0となり、これを元に発生する電磁加振力(6f加振力という。f:基本周波数)が消滅する。ここで、巻線の巻き数は物理的に整数である必要があり、Δ結線の巻き数/Y結線の巻き数を√3とすることは難しい。このため、この巻き数比を√3に近づけることが必要となる。なお、この場合でも、回転電機内に発生する空間11次起磁力高調波および空間13次起磁力高調波に関しては、低減されることはない。このため、これらの高調波によって発生する電磁加振力(12f加振力という。)は、YΔ混合結線を用いても、低減されることはない。
一方、車両の高速運転時には、風音或いはエンジン音が騒音のほとんどであるため、例え高速域における車両用交流発電機や発電電動機による電磁騒音が大きくなっても、ユーザにとって耳障りな音ではない。つまり、低速運転時に発生する電磁騒音を低減することが回転電機において求められる課題である。具体的には、車両が停止している状態(アイドリング状態)において発生する2000Hz付近の電磁騒音が最も耳障りな騒音となる。
また、アイドリング状態でのエンジン回転速度が700rpm前後であり、エンジンのクランクプーリと車両用交流発電機のプーリとの比が約2〜2.5であることから、アイドリング状態での車両用交流発電機の回転速度は、おおよそ1500〜1800rpmとなる。そして、車両用交流発電機の極数が12であれば、基本周波数は150〜180Hzとなり、極数が16であれば、基本周波数は200〜240Hzとなる。そこで、6f加振力の周波数は、12極の場合900〜1080Hzとなり、16極の場合1200〜1440Hzとなる。これに対し、12f加振力の周波数は、12極の場合1800〜2160Hzとなり、16極の場合2400〜2880Hzとなる。
このように、アイドル状態における耳障りな2000Hz付近の電磁騒音は、12f加振力によって発生することが分かる。しかし、従来の回転電機では、電機子巻線をYΔ混合結線で構成しているので、空間5次高調波および空間7次高調波を低減できるものの、空間11次起磁力高調波および空間13次起磁力高調波(12f加振力)を低減することはできず、アイドル状態における耳障りな2000Hz付近の電磁騒音の発生を抑制できない、という問題があった。
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、12f加振力を低減し、アイドル状態における耳障りな2000Hz付近の電磁騒音の発生を抑制できる回転電機を得ることを目的としている。
この発明は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に装備された電機子巻線とを備える固定子を有する回転電機において、前記電機子巻線は、複数の三相巻線を有し、一つの前記三相巻線は、当該三相巻線の各相巻線をΔ結線して構成され、他の前記三相巻線は、当該三相巻線の各相巻線をΔ結線された前記三相巻線の各出力端に直列に結線して、Δ結線された前記三相巻線にY結線して構成されている。そして、前記複数の三相巻線のそれぞれは、各相電流が互いに位相差を有する状態で前記固定子鉄心に巻装されている。さらに、前記固定子の隣り合うスロット開口部の中心角度が不等ピッチであり、Δ結線された前記三相巻線とY結線された前記三相巻線との巻き数比が1.25〜2.25の範囲内にある。
この発明によれば、電機子巻線が複数の三相巻線をYΔ混合結線して構成されているので、磁気騒音の主な発生原因である固定子の反作用起磁力の5次高調波成分と7次高調波成分を互いに打ち消すことができる。また、隣り合うスロット開口部の中心角度を不等ピッチとしているので、12f加振力が低減され、アイドル付近耳障りな電磁騒音の発生が抑制される。さらに、全波整流回路が1組で済むので、装置の小型化を図ることができる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における回転子を示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における固定子を示す斜視図、図4はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における電機子巻線の構成を説明する斜視図、図5はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における固定子鉄心の構成を説明する要部端面図、図6はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における電気回路図である。
図1はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機を示す縦断面図、図2はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における回転子を示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における固定子を示す斜視図、図4はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における電機子巻線の構成を説明する斜視図、図5はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における固定子鉄心の構成を説明する要部端面図、図6はこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機における電気回路図である。
図1乃至図4において、車両用交流発電機(以下、発電機と略称する)は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフロントブラケット1とリヤブラケット2とからなるケース3と、このケース3に回転自在に支持されたシャフト4と、ケース3のフロント側に延出するシャフト4の端部に固着されたプーリ5と、シャフト4に固定されてケース3内に収容された回転子6と、この回転子6の軸方向の両端面に固定されたファン7と、回転子6の外周を囲繞するようにケース3の内壁面に固定された固定子8と、シャフト4のリア側に固定され、回転子6に電流を供給するスリップリング9と、このスリップリング9に摺動するようにケース3内に配設された一対のブラシ10と、このブラシ10を収納するブラシホルダ11と、固定子8に電気的に接続され、固定子8で生じた交流を直流に整流する整流器12と、ブラシホルダ11に嵌着されたヒートシンク17と、このヒートシンク17に接着され、固定子8で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ18と、を備えている。
回転子6は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線13と、この界磁巻線13を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される一対の第1および第2ポールコア体20,21とを備えている。第1および第2ポールコア体20,21は、鉄製であり、それぞれ爪状磁極22,23が外周縁部に周方向に等角ピッチで6つ突設されており、これらの爪状磁極22,23を噛み合わせて対向するようにシャフト6に固着されている。そして、隣り合う爪状磁極22,23間には、磁束が爪状磁極22,23間で漏れないように隙間24が形成されている。また、この隙間24は、界磁巻線13を冷却するための冷却風通路としても機能する。
固定子8は、円筒状の固定子鉄心15と、固定子鉄心15に装備された電機子巻線16とを備えている。
固定子鉄心15には、軸方向に延びるスロット15aがスロット開口部15dを内周側に向けて毎極毎相当たり2の割合で周方向に等角ピッチで設けられている。即ち、この実施の形態1では、爪状磁極22,23の総数が12であることから、72個のスロット15a(スロット番号1番から72番までのスロット15a)が固定子鉄心15に形成されている。また、スロット15aは、図5に示されるように、ティース15bの先端に形成されている鍔部15cの周方向の延出長さを変えて、隣り合うスロット開口部15dの中心線A間の角度が、機械角で、5.33°と、4.67°とを交互に繰り返すように、形成されている。なお、中心線Aは、スロット開口部15dの周方向幅の中心と固定子鉄心15の軸心とを結ぶ直線であり、機械角の5.33°および4.67°が、電気角の32°および28°に相当する。つまり、固定子鉄心15は、スロット開口部15dが電気角で32°と28°とを交互にとるように不等ピッチに形成されている。
電機子巻線16は、6つの相巻線30から構成されている。各相巻線30は、2つの波巻き巻線31A,31Bから構成されている。そして、各波巻き巻線31A,31Bは、図4に示されるように、絶縁被覆された断面円形の銅線材からなる導体線32を、6スロットピッチに配列されたスロット収納部31aと、隣り合うスロット収納部31aの端部同士を軸方向に関して交互に連結する渡り部31bとからなる波状パターンに所定回巻回して構成されている。そして、2つの波巻き巻線31A,31Bが、周方向に6スロットピッチずれて重ねられ、波巻き巻線31Aの巻き終わり32bと波巻き巻線31Bの巻き終わり32bとを接合して、相巻線30を構成している。このように構成された相巻線30は、図3に示されるように、スロット収納部31aが径方向に重ねられて各スロット15a内に収納されて固定子鉄心15に巻装されている。そして、渡り部31bは、固定子鉄心15を介して軸方向に相対して配置されている。
そして、6つの相巻線30が、スロット番号1番、7番、・・・、67番の第1スロット群、スロット番号2番、8番、・・・、68番の第2スロット群、スロット番号3番、9番、・・・、69番の第3スロット群、スロット番号4番、10番、・・・、70番の第4スロット群、スロット番号5番、11番、・・・、71番の第5スロット群およびスロット番号6番、12番、・・・、72番の第6スロット群に、それぞれ巻装されている。ここで、第1乃至第6スロット群に巻装された相巻線30を、それぞれ、便宜上、U,X,V,Y,WおよびZ相巻線30U,30X,30V,30Y,30W,30Zとする。
なお、第1、第3および第5スロット群に巻装されたU,VおよびW相巻線30U,30V,30Wからなる第1の三相巻線と、第2、第4および第6スロット群に巻装されたX,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zからなる第2の三相巻線とは、電気角で32°の位相差を有している。また、U,VおよびW相巻線30U,30V,30Wは、電気角で60°の位相差を有し、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zは電気角で60°の位相差を有している。
そして、U相巻線30Uの波巻き巻線31Aの巻き初め32aとV相巻線30Vの波巻き巻線31Bの巻き始め32aとが接合され、V相巻線30Vの波巻き巻線31Aの巻き初め32aとW相巻線30Wの波巻き巻線31Bの巻き始め32aとが接合され、W相巻線30Wの波巻き巻線31Aの巻き初め32aとU相巻線30Uの波巻き巻線31Bの巻き始め32aとが接合されている。これにより、U,VおよびW相巻線30U,30V,30WをΔ結線してなる第1の三相巻線が構成される。
また、X相巻線30Xの波巻き巻線31Bの巻き始め32aがU相巻線30UとV相巻線30Vとの接合部に接合され、Y相巻線30Yの波巻き巻線31Bの巻き始め32aがV相巻線30VとW相巻線30Wとの接合部に接合され、Z相巻線30Zの波巻き巻線31Bの巻き始め32aがW相巻線30WとU相巻線30Uとの接合部に接合されている。これにより、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zを第1の三相巻線の各出力端に直列に接続して、第1の三相巻線にY結線してなる第2の三相巻線が構成される。
これにより、図6に示されるように、U,X,V,Y,WおよびZ相巻線30U,30X,30V,30Y,30W,30ZをYΔ混合結線してなる電機子巻線16が得られる。そして、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zの波巻き巻線31Aの巻き初め32aが、整流器12に接続されている。
このように構成された発電機では、バッテリ(図示せず)からブラシ10おとびスリップリング9を介して電流が界磁巻線13に供給される。これにより、磁束が発生し、第1ポールコア体20の爪状磁極22にはN極が着磁され、第2ポールコア体21の爪状磁極23にはS極が着磁される。一方、エンジンによってプーリ5が回転駆動され、回転子6がシャフト4とともに回転する。これにより、回転磁界が電機子巻線16に与えられ、起電力が発生する。この交流の起電力は、1組の全波整流回路で構成された整流器12を通って直流に整流されると共に、その電圧値の大きさがレギュレータ18によって調整されて、バッテリに充電される。
このように構成された発電機では、スロット開口部15dが電気角で32°と28°とを交互に繰り返す不等ピッチに形成され、U,VおよびW相巻線30U,30V,30Wからなる第1の三相巻線と、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zからなる第2の三相巻線とが、32°の電気角の位相差で固定子鉄心15に組み込まれている。さらに、Δ結線された第1の三相巻線とY結線された第2の三相巻線との巻き数比は1である。
以下、上記構成を採用することによる意義について説明する。
まず、発電時において、回転子6と固定子8との間で、回転子6の爪状磁極22,23から発生する高調波を含む回転磁界と、電機子巻線16に発生する交流電流から発生する高調波を含む交流磁界との相互作用により、電磁吸引力が発生する。この電磁吸引力が回転子6の爪状磁極22,23および固定子鉄心15の電磁加振力となり、振動、電磁騒音を引き起こす。
まず、発電時において、回転子6と固定子8との間で、回転子6の爪状磁極22,23から発生する高調波を含む回転磁界と、電機子巻線16に発生する交流電流から発生する高調波を含む交流磁界との相互作用により、電磁吸引力が発生する。この電磁吸引力が回転子6の爪状磁極22,23および固定子鉄心15の電磁加振力となり、振動、電磁騒音を引き起こす。
ここで、スロット15aの数が磁極数の6倍であり、かつ、電機子巻線16が2つの三相巻線をYΔ混合結線して構成された発電機の場合において、上記電磁加振力について本発明者が電磁界解析して分析したところ、発電機における電磁音の発生は、1回転に極数の3倍次と6倍次の電磁加振力に起因する結果が得られた。つまり、電磁騒音の発生は、出力電流の基本周波数をfとしたとき、6f周波数と、12f周波数の電磁加振力に起因することが分かった。
12f加振力の原因となる空間11次および空間13次の高調波磁束は、YΔの巻き数比によらず、発電機内の基本波に対する割合は一定である。図7は空間11次および空間13次の高調波磁束の不等ピッチ角度に対する大きさの相対値を示す。図7から、スロット開口部のピッチが等ピッチ(電気角で30°)の時が、磁束が最も大きくなっていることがわかる。
ついで、この空間11次および空間13次起磁力高調波により発生する12f加振力の不等ピッチ角度に対する大きさの相対値を図8に示す。ただし、ここでは、簡単のために、空間11次起磁力高調波がつくる12f加振力と空間13次起磁力高調波がつくる12f加振力とが強め合うとして計算している。図8から、12f加振力も、スロット開口部のピッチが等ピッチ(電気角で30°)の時が、最も大きくなっていることがわかる。
同様に、固定子スロット高調波の影響を考慮した場合の空間11次および空間13次の高調波磁束の不等ピッチ角度に対する大きさの相対値を図9に示す。さらに、これによる12f加振力の不等ピッチ角度に対する大きさの相対値を図10に示す。固定子スロット高調波の影響を考慮した場合においても、スロット開口部のピッチが等ピッチ(電気角で30°)の時が、磁束および12f加振力が最も大きくなっていることがわかる。
これらの結果から、アイドリング状態で耳障りな電磁騒音を低減するためには、固定子のスロット開口部のピッチを不等ピッチにすることが有効であることが分かる。
これらの結果から、アイドリング状態で耳障りな電磁騒音を低減するためには、固定子のスロット開口部のピッチを不等ピッチにすることが有効であることが分かる。
ついで、6f加振力は、YΔ混合結線とすることにより、12f加振力に比べて大きく低減されているが、電磁騒音の観点からはできるだけ低減することが望ましい。特に、YΔの巻き数比および不等ピッチ角度によって6f加振力は変化するため、巻き数比に関しては注意を要する。
図11に、空間5次および空間7次起磁力高調波により発生する6f加振力の巻き数比および不等ピッチ角度に対する影響を示す。図12に、固定子スロット高調波の影響を考慮した場合の6f加振力の巻き数比および不等ピッチ角度に対する影響を示す。図11および図12から、Δ巻線の巻き数/Y結線の巻き数(=巻き数比)が1.25〜2.25の範囲であれば、不等ピッチ角度によらず、6f加振力を低減できることが分かる。
このように構成された発電機では、U,VおよびW相巻線をΔ結線して第1の三相巻線を構成し、X,YおよびZ相巻線を第1の三相巻線の各出力端に直列に接続して、第1の三相巻線にY結線してなる第2の三相巻線を構成し、スロット開口部15dが不等ピッチに形成され、第1の三相巻線と第2の三相巻線との巻き数比を1.25〜2.25の範囲内としている。
そこで、1組の全波整流回路で構成された整流器12を備えても、6f周波数と、12f周波数の電磁加振力が低減できるので、アイドル状態における耳障りな2000Hz付近の電磁騒音の発生を抑制できるとともに、2組の全波整流回路で構成された整流器を用いて合成出力する場合に比べて、装置の小型化を図ることができる。
そこで、1組の全波整流回路で構成された整流器12を備えても、6f周波数と、12f周波数の電磁加振力が低減できるので、アイドル状態における耳障りな2000Hz付近の電磁騒音の発生を抑制できるとともに、2組の全波整流回路で構成された整流器を用いて合成出力する場合に比べて、装置の小型化を図ることができる。
実施の形態2.
図13はこの発明の実施の形態2による車両用交流発電機における固定子の構成を説明する図、図14はこの発明の実施の形態2による車両用交流発電機における電機子巻線の構成を説明する要部斜視図、図15はこの発明の実施の形態2による車両用交流発電機における電気回路図である。
図13はこの発明の実施の形態2による車両用交流発電機における固定子の構成を説明する図、図14はこの発明の実施の形態2による車両用交流発電機における電機子巻線の構成を説明する要部斜視図、図15はこの発明の実施の形態2による車両用交流発電機における電気回路図である。
図14において、相巻線30Aは、2つの波巻き巻線40A、40Bから構成されている。波巻き巻線40A,40Bは、導体線の断面形状および巻き数を除いて、図4に示される波巻き巻線31A,31Bと同様に構成されている。つまり、波巻き巻線40A,40Bは、絶縁被覆された銅線材からなる導体線41を、6スロットピッチに配列されたスロット収納部40aと、隣り合うスロット収納部40aの端部同士を軸方向に関して交互に連結する渡り部40bとからなる波状パターンに所定回巻回して構成されている。そして、導体線41は、円形断面の導体線の一部をプレス加工して扁平な矩形断面に変形している。つまり、スロット収納部40aが扁平な矩形断面に作製され、渡り部40bが円形断面に作製されている。そして、2つの波巻き巻線40A,40Bが、周方向に6スロットピッチずれて重ねられ、各スロット15a内に収納されて固定子鉄心15に巻装されている。
このようにして、各相巻線30Aは、そのスロット収納部40aが、図13に示されるように、矩形断面の長辺を周方向に揃えて、径方向に1列、6層に並んでスロット15a内に装填されている。なお、スロット開口部15dは、不等ピッチに形成されている。
そして、U,VおよびW相巻線30U,30V,30Wは、それぞれ、波巻き巻線40A,40Bの巻き終わり同士を接合して8ターンの1直列回路を構成している。一方、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zは、それぞれ、波巻き巻線40A,40Bの巻き初め同士を接合し、さらに波巻き巻線40A,40Bの巻き終わり同士を接合して4ターンの2並列回路を構成している。
そして、U,VおよびW相巻線30U,30V,30WをΔ結線して第1の三相巻線を構成している。また、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zを第1の三相巻線の各出力端に直列に接続して、第2の三相巻線を第1の三相巻線にY結線している。
これにより、図15に示されるように、U,X,V,Y,WおよびZ相巻線30U,30X,30V,30Y,30W,30ZをYΔ混合結線してなる電機子巻線16Aが得られる。そして、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zの各出力端が、整流器12に接続されている。
これにより、図15に示されるように、U,X,V,Y,WおよびZ相巻線30U,30X,30V,30Y,30W,30ZをYΔ混合結線してなる電機子巻線16Aが得られる。そして、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zの各出力端が、整流器12に接続されている。
この実施の形態2によれば、スロット15a内に装填される導体線41の数が、全てのスロット15aの各スロット15aにおいて同じであるので、U,X,V,Y,WおよびZ相巻線30U,30X,30V,30Y,30W,30Zを同一構成の巻線、即ち一種類の相巻線30Aで作製でき、生産性が向上される。
また、導体線41のスロット収納部40aが矩形断面形状に作製されているので、スロット15a内を有効に利用でき、即ち導体線41の占積率が高められ、小型高出力化が図られる。
また、導体線41のスロット収納部40aが矩形断面形状に作製されているので、スロット15a内を有効に利用でき、即ち導体線41の占積率が高められ、小型高出力化が図られる。
また、スロット開口部15dが電気角で32°と28°とを交互に繰り返す不等ピッチに形成され、U,VおよびW相巻線30U,30V,30Wからなる第1の三相巻線と、X,YおよびZ相巻線30X,30Y,30Zからなる第2の三相巻線とが、32°の電気角の位相差で固定子鉄心15に組み込まれている。さらに、Δ結線された第1の三相巻線の各相巻線は8ターンであり、Y結線された第2の三相巻線の各相巻線は4ターンであるので、両者の巻き数比は2となっている。従って、この実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様に、12f加振力を低減し、アイドル状態における耳障りな2000Hz付近の電磁騒音の発生を抑制できる。
ここで、YΔ混合結線では、Δ結線の出力端にY結線を直列に接続しているので、Y結線部の導体での発熱量は、Δ結線部の導体での発熱量に対し、√3倍になる。そこで、Y結線部の導体の断面積をΔ結線部の導体の断面積に対して√3倍とすれば、Y結線部の導体での発熱量の増加が抑えられる。しかし、全ての導体線の断面積が同じである場合には、Y結線部を7並列回路とし、Δ結線部を4並列回路とすることで、Y結線部の導体の断面積をΔ結線部の導体の断面積に対して√3倍に近づけることができるが、巻線構造および接続構造が極めて複雑となってしまう。
この実施の形態2によれば、Δ結線された第1の三相巻線の各相巻線が1直列回路に構成され、Y結線された第2の三相巻線の各相巻線が2並列回路に構成されているので、同一径の導体線を用いて、簡易な結線で、Y結線部の導体の断面積をΔ結線部の導体の断面積に対して2倍にすることができる。そこで、複雑な巻線構造および接続構造をとることなく、Y結線部の導体の断面積をΔ結線部の導体の断面積に対して√3倍に近づけることができるので、回転電機の生産性が向上される。さらに、Y結線部の導体での発熱量の増加が抑えられるので、Δ結線部およびY結線部での発熱が均一化され、導体線の絶縁被膜の温度上昇を抑制でき、絶縁耐久性が向上される。
この実施の形態2によれば、Δ結線された第1の三相巻線の各相巻線が1直列回路に構成され、Y結線された第2の三相巻線の各相巻線が2並列回路に構成されているので、同一径の導体線を用いて、簡易な結線で、Y結線部の導体の断面積をΔ結線部の導体の断面積に対して2倍にすることができる。そこで、複雑な巻線構造および接続構造をとることなく、Y結線部の導体の断面積をΔ結線部の導体の断面積に対して√3倍に近づけることができるので、回転電機の生産性が向上される。さらに、Y結線部の導体での発熱量の増加が抑えられるので、Δ結線部およびY結線部での発熱が均一化され、導体線の絶縁被膜の温度上昇を抑制でき、絶縁耐久性が向上される。
なお、上記実施の形態2では、導体線のスロット収納部のみが矩形断面形状に作製されているものとしているが、導体線全体、即ちスロット収納部および渡り部を矩形断面形状に作製するようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では、車両用交流発電機に適用するものとして説明しているが、本発明は、車両用発電電動機や車両用交流電動機の回転電機に適用しても同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、極数が12で、スロット数が72である車両用交流発電機に適用するものとして説明しているが、極数およびスロット数はこれに限定されるものではなく、例えば極数が16で、スロット数が96である車両用交流発電機でもよい。
また、上記各実施の形態では、極数が12で、スロット数が72である車両用交流発電機に適用するものとして説明しているが、極数およびスロット数はこれに限定されるものではなく、例えば極数が16で、スロット数が96である車両用交流発電機でもよい。
また、上記各実施の形態では、固定子スロットが毎極毎相当たり2の割合で作製された車両用交流発電機に適用するものとして説明しているが、この発明は、固定子スロットが毎極毎相当たりn(但し、nは2以上の整数)割合で作製された車両用交流発電機に適用することができる。この場合、電機子巻線はn組の三相巻線からなり、一組の三相巻線をΔ結線して構成し、残りの組の三相巻線をΔ結線された三相巻線の出力端に直列に接続することになる。
Claims (4)
- 固定子鉄心と、この固定子鉄心に装備された電機子巻線とを備える固定子を有する回転電機において、
前記電機子巻線は、複数の三相巻線を有し、
一つの前記三相巻線は、当該三相巻線の各相巻線をΔ結線して構成され、
他の前記三相巻線は、当該三相巻線の各相巻線をΔ結線された前記三相巻線の各出力端に直列に結線して、Δ結線された前記三相巻線にY結線して構成され、
前記複数の三相巻線のそれぞれは、各相電流が互いに位相差を有する状態で前記固定子鉄心に巻装され、
前記固定子の隣り合うスロット開口部の中心角度が不等ピッチであり、
Δ結線された前記三相巻線とY結線された前記三相巻線との巻き数比が1.25〜2.25の範囲内にあることを特徴とする回転電機。 - スロット内に装填される電気導体の数が、全てのスロットの各スロットにおいて同じであることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 電気導体のスロット内に装填される部位が矩形断面形状に作製されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機。
- Δ結線された前記三相巻線とY結線された前記三相巻線との巻き数比が2であり、Δ結線された前記三相巻線の各相巻線が1直列回路に構成され、Y結線された前記三相巻線の各相巻線が2並列回路に構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。
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