JPS5820538B2 - 直流機の電機子巻線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は正逆転をする直流機の電機子巻線に関する。

電機子巻線のスロット内の導体配列には第１図に示すフ
ラットワイズ方式と第２図に示すエッヂワイズ方式とが
ある。

後者は渦流損失係数が小さく且スペースファクタが良好
であるため、最近は特に車両用主電動機などにおいて、
制限されたスペース内で容量を増大させる必要から、エ
ッヂワイズ方式の電機子巻線を採用することが多くなっ
てきている。

第３図はエッヂワイズの電子機巻線のスロット内の導体
配置と整流子片との従来の接続順序を示す。

２層重巻で１スロツトに上下者４個の単位コイルを有し
、同一単位コイルの一方のコイル辺Ａ。

Ｂ、Ｃ，ＤはスロットＳ、の上半部にまた他方のコイル
片ａ、ｂ、ｃ、ｄはスロットＳ２の下半部に収納される
。

コイル辺Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは整流子ＣＭの整流子片１，２
，３，４に、またコイル辺ａ、ｂ、ｃ、ｄは整流子辺２
，３，４，５にそれぞれ順次接続される。

以上のように接続した直流電動機を運転してみると、回
転方向によって無火花整流体がずれることがある。

すなわち第４図において横軸を電機子電流、縦軸を補極
添加電流とすると、Ｒ及びＬの範囲がそれぞれ右回転の
場合の無火花整流体を表わし、上下に互にずれてはいる
が重なり部分があるから補極の強さの調整によって左右
両回転とも無火花整流とすることができる。

しかし第５図に示すように無火花整流体ＲとＬとの間に
重ならない部分がある場合には、補極の強さを調整して
も左右いずれか一方の回転に対しては無火花整流が不可
能となる。

上記の如く回転方向によって無火花整流帯がずれるのは
次の理由によるものと認められる。

すなわち、一般に直流機の整流の良否は同一スロット内
の単位コイルのうち最後に整流される単位コイルの整流
の良否に依存すると考えられ、該コイルの整流終期にお
ける過渡的インダクタンスを考えることによって説明さ
れる。

直流機には一般に短節巻が採用されているため、整流さ
れているコイルのあるスロット内の別のコイルが他のブ
ラシで短絡されていない場合もある。

そして整流中のコイルの過渡的インダクタンスは前記短
絡の有無により影響される筈である。

この点牽第６図によって詳述すると、スロットＳ１の下
半部のコイル辺を下からｗ 、 ｘ 、 ｙ 、 ｚと
し、スロットＳ２の上半部のコイル辺を上からＥ、Ｆ。

Ｇ、Ｈとし、その他のコイル辺を第３図と同様とする。

２１ａ、はブラシ、２２ａ 、２３ａはこれと逆極性の
ブラシで、整流子ＣＭが右方に移動しているとき、スロ
ットＳ１．Ｓ２の最後の単位コイルＡ−ａの整流が終る
瞬間のブラシ位置を表わす。

また２１ｂ及びこれと逆極性のブラシ２２ｂ、２３ｂは
前記と逆方向に回転しているときに最後に整流される単
位コイルＤ−ｄの整流が終る瞬間のブラシ位置を表わす
。

右方回転のときはコイル辺Ｗ〜２は短絡されていないが
、コイル辺Ｅ、Ｆはブラシ２２ａにて短絡されている。

また左方回転のときはコイル辺Ｅ−Ｈは短絡されていな
いが、コイル辺ｙ、ｚが短絡されている。

第７図は整流期間Ｔｃ中にコイル電流が＋１から−Ｉに
変化する状態を示し、曲線ａは不足整流、曲線すは過整
流、曲線Ｃは直線整流であり、一般には補極により直線
整流に近づけるので、整流理論としては通常直線整流を
とり上げるが、実際には曲線ａ又はｂの状態にあるもの
と考えられる。

この場合、一般には、整流終期における電流変化が大き
くかつ整流されるコイルの過渡的インダクタンスが大き
いとブラシから火花が発生し易くなるといわれている。

しかし、このような火花発生理論は同一スロット内の他
のコイルの影響を無視しており、実際には他のブラシで
短絡されているコイルによって整流中のコイルの磁束の
変化が妨げられる。

しかもこの磁束の変化量は回転方向によって異るので、
整流されるコイルの過渡的インダクタンスの値も回転方
向によって異なるわけで、これが回転方向による無火花
整流帯のずれとなって現われるものと考えられる。

例えば第６図において、右回転のときＡ−ａコイルの整
流終期にはブラシ２２ａによってコイルＥ、Ｆが短絡さ
れているので、スロットＳ２内においてコイルＦより上
方のスロット漏洩磁束は急変することができない。

すなわち短絡コイルＥ、Ｆは磁束の急変を防げる作用を
なす。

一方左回転の場合はＤ−ｄのコイルの整流終期には、ブ
ラシ２３ｂによって短絡されたコイル辺ｙ、ｚがスロッ
トＳ１内においてコイル辺りより上方のスロット漏洩磁
束の急変を妨げる。

このように回転方向によって同じスロット内において整
流されるコイル辺と短絡コイル辺との相互関係位置の相
違の影響を検討するには、両コイル辺の相互インダクタ
ンスつまり相互パーミアンスを比較すればよい。

この相互パーミアンスが犬なるほどスロット漏洩磁束の
急変を妨げるから、整流されているコイルの過渡的イン
ダクタンスが小となって整流に好影響を与える。

相互パーミアンスを求めるためスロットＳ１゜Ｓ２の各
部寸法を第８図イ２口に示す、図中ｌはスロット巾、ｈ
はコイル辺の高さ、ｆは楔挿入部分の等測高さである。

前記の如く右回転の場合、スロットＳ２内においてコイ
ル辺ａが整流終期にあり、コイル辺Ｅ、Ｆが短絡されて
いれば、コイル辺ａとＥｌ及びＦとの相互パーミアンス
は一方左回転の場合、スロットＳ０内においてコイル辺
りが整流終期にあり、コイルｙ、ｚが短絡されていると
、コイル辺りとコイル辺ｙ、ｚの相互ノ々−ミアンスは 合計パーミアンスＰｌは すなわち左回転の方が整流が良好となる筈であり、実際
の試験結果とも一致している。

以上の理論から、同一スロット内で整流終期にあるコイ
ル辺と、他のブラシで短絡されているコイル辺との相互
パーミアンスが回転方向により変らなければ回転方向に
よる無火花整流帯のずれを解消しうると考えられる。

本発明はかかる見地からスロット内のコイル辺と整流子
片との接続順序を改善することにより回転方向による無
火花整流帯のずれを解消した直流機の電機子巻線を提案
することを目的とする。

以下第９図に示した実施例について説明すると本発明に
おいては、第３図においてコイル辺Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄを順次整流子片１．２，３．４に接続する代
りに、コイル辺Ａ、Ｄ、Ｂ、Ｃを順次整流子片１，２，
３．４に接続したもので、スロットＳ２の下半部におい
ても当然コイル辺ａ＋ａｌｂｊＣを順次整流子片２，３
，４．５に接続する。

他のスロットについても同様の順序で接続を行う。

つまりスロット上半部においては従来再下位にあったコ
イル辺を上から２番目に、またスロット下半部において
は従来最上位にあったコイル辺を下から２番目に配列替
えをしたことと同じである。

しかるとき、前記と同様に相互パーミアンスを求めると
、右回転のときは すなわち、過渡的インダクタンスは左右回転に対して等
しくなり、その結果、無火花整流帯の回転方向によるず
れはなくなる。

本発明は上記構成を有し、コイルと整流子片との接続順
序を改善するのみで、左右両回転に対し容易に無火花整
流を実現することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラットワイズコイルのスロット内配列図、第
２図はエツジワイズコイルのスロット内配列図、第３図
はエツジワイズコイルのス田ント内配列と整流子片との
従来の接続順序を示す説明図、第４図、第５図は無火花
整流帯曲線図、第６図は第３図と同様の配列をもつ従来
のコイル辺と整流子片との接続及びブラシ位置を示す展
開図、第７図は整流時の電流変化説明図、第８図イ２口
は第６図に示したスロット内コイル辺配置の詳細図、第
９図は本発明の一実施例を示す第８図と同様の図である
。 Ｓｌ、 Ｓ２−・−・・スロット、Ａ ａ 、 Ｂ−
ｂ 、 Ｃ−ｃ 。 Ｄ−ｄ・・・・・・単位コイル、１，２，３，４，５・
・・・・・整流子片、Ａ、Ｅ・・・・・・第１番目のコ
イル辺、Ｂ。 Ｆ・・・・・・第２番目のコイル辺、Ｃ，Ｇ・・・・・
・第３番目のコイル辺、Ｄ、Ｈ・・・・・・第４番目の
コイル辺、ａ。 Ｗ・・・・・・第１番目のコイル、ｂ、ｘ・・・・・・
第２番目のコイル、ｃ、ｙ・・・・・・第３番目のコイ
ル、ｄ ＋ Ｚ・・・・・・第４番目のコイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エッヂワイズに巻いた単位コイルのコイル辺を１ス
   ロツトに８個収めた２層巻コイルのコイル辺を、上層の
   コイル辺についてはスロット開口部から第１番目、第４
   番目、第２番目、第３番目のコイル辺の順序に相隣る整
   流子片に順次接続し、前記上層コイル辺と共にそれぞれ
   単位コイルを形成する下層のコイル辺についてはスロッ
   ト底部から第１番目、第４番目、第２番目、第３番目の
   コイル辺の順序に上層の各コイル辺を接続した前記各整
   流子片より前記順次接続の方向に相隣る整流子片に順次
   接続することを特徴とする直流機の電機子巻線。