可変速誘導発電機の回転子
【課題】 回転子巻線の直流抵抗損を増加させずに、高滑り領域での運転の際にも交流抵抗損を抑制でき、ターン間サージ分担電圧を低減することができる可変速誘導発電機の回転子を提供する。
【解決手段】 回転子に形成された複数の回転子スロット２に回転子コイル３を納め、所定結線を施した多相の回転子巻線を有すると共に、この回転子巻線に可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する可変速誘導発電機の回転子で、回転子コイル３を、導体絶縁層９で被覆された導体８を複数回巻きしたマルチターンコイルとする。
【解決手段】 回転子に形成された複数の回転子スロット２に回転子コイル３を納め、所定結線を施した多相の回転子巻線を有すると共に、この回転子巻線に可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する可変速誘導発電機の回転子で、回転子コイル３を、導体絶縁層９で被覆された導体８を複数回巻きしたマルチターンコイルとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流が印加されて運転される可変速誘導発電機の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術を、図８乃至図１０を参照して説明する。図８は分割された回転子コイルの平面図であり、図９は１つの回転子スロット内における回転子巻線の断面図であり、図１０は導体厚に対する総合抵抗増加率を示す図である。
【０００３】
図８乃至図１０において、誘導発電機の回転子は、図示しない回転軸が設けられた回転子鉄心１００と、この回転子鉄心１００の回転子スロット１０１に回転子コイル１０２を納め所定の結線を行った多相の回転子巻線を備えて構成されている。回転子鉄心１００に形成された回転子スロット１０１は、例えば図９に示すように、所定寸法のスロット内幅、スロット内深さを有し、スロット内幅よりスロット開口部幅を狭くした略方形の所定断面形状のもので、回転子鉄心１００に対をなすように所定数形成されている。
【０００４】
また、回転子スロット１０１には、図８に示すように分割形成されたハーフターンコイルの回転子コイル１０２が、それと対をなす回転子スロット１０１内の上部、下部に、図９に示すようにそれぞれ２つの導体１０３で構成された上コイル１０４ａの第１ターン１０４ａ１と第２ターン（最終ターン）１０４ａ２、下コイル１０４ｂの第１ターン１０４ｂ１と第２ターン（最終ターン）１０４ｂ２の２ターン分ずつ納められている。そして、回転子スロット１０１内に納められた回転子コイル１０２は、それぞれ対応する上コイル１０４ａ、下コイル１０４ｂの各ターン１０４ａ１，１０４ａ２，１０４ｂ１，１０４ｂ２の端部同士が、回転子スロット１０１外で導体接続され、さらに所要の結線方式となるよう結線されることによって、所要の回転子巻線を構成している。
【０００５】
また、個々の導体１０３は、幅ｈ０がスロット内深さの約１／２で、厚さｇ０がスロット内幅の約１／４で、その外側には厚さがｔ０の導体絶縁層１０６を設けてそれぞれ絶縁されている。さらに、回転子コイル１０２を回転子スロット１０１内に納めるにあたって、回転子スロット１０１内底部と、上、下コイル１０４ａ，１０４ｂ間には、スロット内スぺーサ１０７が設けられ、回転子スロット１０１の開口部分には、回転子コイル１０２を固定するためにスロット楔１０８が打ち込まれている。
【０００６】
このような構成の回転子では、上記のように回転子スロット１０１内に回転子コイル１０２を納めた後に、上コイル１０４ａ、下コイル１０４ｂのそれぞれの対応する端部同士を、回転子スロット１０１外で導体接続する必要があり、コイル巻回数を増加させることは接続個所が増し、現実的に不可能に近いものとなっていた。
【０００７】
そのため、コイル巻回数が少なく、必要なアンペアターン（起磁力）を確保するには、回転子コイル１０２に流れる電流を大きくする必要があり、回転子巻線に発生する抵抗損を低減させるには、導体１０３のサイズを大きくし、直流抵抗損を低減する必要があった。また、コイル巻回数が少ないことから、ターン間分担電圧が高く、導体絶縁層１０６を厚く頑強なターン間絶縁とする必要があった。
【０００８】
このように、図８に示す、従来の巻線構造であるハーフターンコイルによって構成される巻線構造では、回転子スロット１０１内の断面図を図９に示すように、コイル巻回数が２ターンと少なく、導体１０３のサイズが大きい。そのため、上記構成の回転子を備え、その回転子巻線に図示しない可変周波数交流電源から滑り周波数の可変周波数交流が印加されて回転磁界が発生する巻線形可変速誘導発電機では、高滑り領域で運転される場合においては、導体１０３のサイズを大きくして回転子巻線に発生する直流抵抗損を低減しても、図１０に導体１０３の厚さに対する総合抵抗増加率を示すように、交流抵抗損が増大するため、回転子に発生する抵抗損の低減には限界があった。
【０００９】
また、可変周波数交流電源はインバータ装置を用いて発生されるため、回転子巻線に印加される電源にはスイッチングサージ電圧が含まれ、コイル巻回数の少ない従来の巻線構造の場合、ターン間サージ分担電圧が高くなり、回転子巻線絶縁の耐電圧特性を確保するためには、厚く頑強なターン間絶縁が必要であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、
回転子巻線に発生する直流抵抗損を増加させることなく、高滑り領域において運転される場合に、交流抵抗損を抑制することができ、ターン間サージ分担電圧を低減することができる可変速誘導発電機の回転子を提供することにあり、
また、回転子巻線発生損失の低減および製造容易性の面から、回転子コイルの巻回数を最適巻回数とした可変速誘導発電機の回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の可変速誘導発電機の回転子は、回転子に形成された複数の回転子スロットに回転子コイルを納め、所定結線を施した多相の回転子巻線を有すると共に、この回転子巻線に可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する可変速誘導発電機の回転子において、前記回転子コイルが、導体絶縁層で被覆された導体を複数回巻きしたマルチターンコイルであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、回転子巻線構成をマルチターンコイルとしたことで、回転子コイルの巻回数を容易に所要の特性が得られるよう調整でき、それによってターン間サージ分担電圧を低減することができ、回転子コイルの導体を被覆する導体絶縁層の厚さを薄くすることができる。また、回転子コイルの巻回数を増加させることができるので、必要なアンペアターン（起磁力）を確保する際に、コイル巻回数の増加に伴い導体に流れる電流を小さくすることができ、回転子巻線に発生する直流抵抗損を増加させることなく、導体サイズを小さくすることができ、高滑り領域で回転子巻線に発生する交流抵抗損の増加を抑制することができる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の一実施形態を、図１乃至図７を参照して説明する。図１は回転子鉄心の斜視図であり、図２は１つの回転子スロット内における回転子巻線の断面図であり、図３は回転子コイルの平面図であり、図４は滑り周波数に対する回転子コイルの交流抵抗増加率を示す図であり、図５は導体幅厚比に対する回転子巻線の総合抵抗を示す図であり、図６は導体幅厚比に対する回転子コイルの断面二次モーメントを示す図であり、図７は導体幅厚比に対する最適巻回数変数を示す図である。
【００１４】
図１乃至図７において、誘導発電機の回転子は、例えば図１に示すように回転軸１ａが設けられた回転子鉄心１と、この回転子鉄心１の外周部に対をなすように所定数形成された回転子スロット２と、この回転子スロット２にそれぞれ回転子コイル３を納め、所定の結線を行った多相の回転子巻線を備えて構成されている。回転子鉄心１に形成された回転子スロット２は、図２に示すように、スロット開口から内底部分まで同一のスロット内幅Ｘとなるように形成された略方形状の所定断面形状となっており、さらに、スロット開口近傍のスロット内壁には、回転子スロット２内のスロット内深さＹまで回転子コイル３を納め後に、スロット楔４を打ち込み回転子コイル３を固定する溝５が形成されている。
【００１５】
また、回転子コイル３は、図３に示すように、亀甲形状に成形されたものとなっていて、対をなす回転子スロット２内の上部と下部にそれぞれ納められる上コイル６ａ、下コイル６ｂを備えている。上コイル６ａと下コイル６ｂを構成する導体８は、図２に示すように、例えば幅寸法がｈ、厚さ寸法がｇの導電材料でなり、その外側に厚さ寸法がｔの導体絶縁層９が設けられ、導体間の絶縁が行われるように構成されている。
【００１６】
さらに、上コイル６ａと下コイル６ｂとは、導体絶縁層９を有する導体８を、溝幅方向に配列数ｗ、例えば２つ並べて１ターン分とすると共に、溝深さ方向に、それぞれ上コイル６ａの第１ターン６ａ１から最終の第ｍターン６ａｍまでのｍターン分（例えばｍ＝９とすると、第１ターン６ａ１から第２ターン６ａ２、……、第８ターン６ａ８、第９ターン６ａ９までの９ターン分）、同様に、下コイル６ｂの第１ターン６ｂ１から最終の第ｍターン６ｂｍまでのｍターン分（例えばｍ＝９とすると、第１ターン６ｂ１から第２ターン６ｂ２、……、第８ターン６ｂ８、第９ターン６ｂ９までの９ターン分）を並べ、並べられた複数の導体８による上コイル６ａのコイル束と、下コイル６ｂのコイル束の外側にそれぞれ対地絶縁層１０を覆うように設けたものとなっている。
【００１７】
これにより、上コイル６ａ、下コイル６ｂとは、対地間が対地絶縁層１０で絶縁された構造となり、上コイル６ａと下コイル６ｂとでなる回転子コイル３は、第１ターン６ａ１，６ｂ１から最終ｍターン６ａｍ，６ｂｍまでの複数ターンで構成されたマルチターンコイル構造となる。そして、回転子コイル３は、回転子スロット２内に、スロット内底部との間と、上、下コイル６，７間にスロット内スぺーサ１１を設けて納められ、さらに回転子コイル３を納めた後に、スロット内壁の溝５に、スロット楔４を打ち込むことで、回転子コイル３は回転子スロット２内に固定される。
【００１８】
また、上記構成の回転子コイル３は、導体絶縁層９に覆われた導体８を用い、先ず、連続してｍ回巻いて、上コイル６ａの第１ターン６ａ１から第９ターン６ａ９（最終の第ｍターン６ａｍ）までのｍターン分と、下コイル６ｂの第１ターン６ｂ１から第９ターン６ｂ９（最終の第ｍターン６ｂｍ）までのｍターン分の所定直径のコイルを形成する。続いてｍ回巻いたコイルの外側に、絶縁材料で形成されたテープを巻き付けるなどして対地絶縁層１０を形成する。その後、図３に示すように対地絶縁層１０で覆ったコイルを亀甲形に成形する。
【００１９】
このように回転子コイル３は、その上コイル６ａと下コイル６ｂで必要となるターン数ｍだけのｍ回のコイル巻を行って形成すればよいため、回転子コイル３の巻回数ｍを容易に増加、減少させることができ、巻回数ｍの選択範囲を拡大することができる。
【００２０】
一方、巻線形可変速誘導発電機においては、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流が電源から印加され、回転磁界が発生する。また可変周波数交流は、通常、電源にインバータ装置を用いて発生されるため、回転子巻線端子に印加される可変周波数交流にはスイッチングサージ電圧が含まれる。
【００２１】
そして、上記のように構成された回転子の回転子コイル３にあっては、各回転子コイル３に分担される最大分担電圧は、サージ電圧波形の波頭長などにより左右されるが、１コイルに印加されるサージ電圧の内、回転子コイル３の上コイル６ａと下コイル６ｂの各ターン間では均等に分担され、
その分担電圧Ｖｔは、
Ｖｔ＝Ｖｃ／ｍ ……式（１）
ここで、
Ｖｔ：ターン間サージ分担電圧
Ｖｃ：回転子コイル３に印加されるサージ電圧
ｍ：回転子コイル３の巻回数
で表される。
【００２２】
したがって、この構成によれば回転子コイル３の巻回数ｍを増加させることができ、それによって上コイル６ａと下コイル６ｂの各ターン間のサージ分担電圧Ｖｔを低減させることができるため、導体８を覆う導体絶縁層９を薄くすることができる。
【００２３】
また、励磁に必要なアンペアターン（起磁力）ＡＴは、
ＡＴ∝Ｉ・Ｔ
∝Ｉ・（ｍ・Ｎ２）／（Ｐｈ・ｎ） ……式（２）
ここで、
ＡＴ：アンペアターン
Ｉ：一相当りの電流
Ｔ：回転子直列導体数
Ｎ２：回転子スロット２の数
Ｐｈ：相数
ｎ：巻線並列回路数
で表される。
【００２４】
したがって、この構成によれば、回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍを増加させることで、必要なアンペアターンＡＴを確保するための一相当りの電流Ｉを回転子コイル巻回数ｍに反比例して小さくすることができる。
【００２５】
一方、回転子巻線の各相に発生する直流抵抗損Ｗａは、
Ｗａ＝Ｉ２・Ｔ・Ｌ・ρ／（Ｓ・ｎ）
∝Ｌ・ρ・Ｐｈ・（ＡＴ）２／（ｍ・Ｓ・Ｎ２） ……式（３）
ここで、
Ｗａ：回転子巻線の各相に発生する直流抵抗損
Ｌ：回転子コイル３の１ターン導体長さ
ρ：導体８の抵抗率
Ｓ：導体８の断面積
で表される。
【００２６】
ここで、回転子スロット２のスロット深さＹが一定とすると、採用し得る導体８の断面積Ｓは、回転子コイル３の巻回数ｍに概略反比例し、必要なアンペアターンＡＴは一定であるから、回転子コイル３の１ターン導体長さＬ、導体８の抵抗率ρ、相数Ｐｈ、および回転子スロット２の数Ｎ２が一定の条件であれば、回転子巻線の各相に発生する直流抵抗損Ｗａも増加しない。すなわち、この構成によれば、回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍを増加させることで、回転子巻線に発生する直流抵抗損を増加させることなく導体８のサイズを小さくすることができる。
【００２７】
また、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する巻線形可変速誘導発電機では、高滑り領域で運転される場合に、回転子巻線に印加される電源周波数ｆが大きくなるため、渦流損および表皮損の影響により、回転子巻線に発生する交流抵抗損が増加する。
【００２８】
そして、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓは、
Ｋｅ∝ｆ２・｛ｍ・ｉ・ｈ・（ｇ＋ｔ）・（ｈ＋ｔ）・ｗ｝２ ……式（４）
Ｋｓ∝ｆ２・｛ｍ・ｉ２・ｈ・（ｇ＋ｔ）・（ｈ＋ｔ）・ｗ｝２ ……式（５）
ここで、
Ｋｅ：渦流損による抵抗増加率
Ｋｓ：表皮損による抵抗増加率
ｆ：滑り周波数
ｉ：回転子コイル３の同一ターン内での導体８の縦配列数
ｈ：回転子コイル３の導体８の厚さ
ｇ：回転子コイル３の導体８の幅
ｔ：導体絶縁層９の厚さ
ｗ：回転子コイル３の導体８の横配列数
で、それぞれ表される。
【００２９】
この構成では、上記の通り、各ターン間のサージ分担電圧Ｖｔを低減させることができ、導体絶縁層９の厚さｔを薄くすることができるため、導体絶縁層９の厚さｔは、導体８の厚ｈおよび導体８の幅ｇに対して十分小さくでき、式（４）と式（５）は、
Ｋｅ∝（ｍ・ｉ・ｇ・ｈ２・ｗ）２ ……式（６）
Ｋｓ∝（ｍ・ｉ２・ｇ・ｈ２・ｗ）２ ……式（７）
と簡略化することができる。
【００３０】
ここで、回転子スロット２のスロット深さＹが一定とすると、回転子コイル３の巻回数ｍと、回転子コイル３の同一ターン内における導体３の縦配列数ｉの積ｍ・ｉと、回転子コイル３の導体８の厚ｈとは、概略反比例する。また、回転子スロット１２のスロット幅Ｘが一定とすると、回転子コイル３の導体８の幅ｇと、導体８の横配列数ｗの積ｇ・ｗは、概略一定である。したがって、式（６）、式（７）は、
Ｋｅ∝ｈ２ ……式（８）
Ｋｓ∝１／ｍ ……式（９）
と近似することができる。
【００３１】
したがって、この構成によれば、回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍを増加させ、導体８のサイズを小さくする、すなわち回転子コイル３の導体８の厚ｈを小さくできるため、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓを抑制することができる。
【００３２】
また、式（４）、式（５）から、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓは、回転子巻線に印加される電源周波数ｆの二乗に比例して増加するため、この構成により、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓを抑制する効果は、図４に滑り周波数に対する交流抵抗増加率を示すように、滑り周波数ｆが大きい高滑り領域において顕著に現れ、交流抵抗損の増加を抑制することができる。すなわち、従来においては図１０に示すように交流抵抗増加率は滑り周波数２０Ｈｚでは約＋２０％となる。これに対し、本実施形態では、交流抵抗増加率は同じ滑り周波数２０Ｈｚでは約＋０．５％、滑り周波数４０Ｈｚでも＋２％以下と非常に抑制されたものとなる。
【００３３】
以上の通り、回転子巻線構成をマルチターンコイルとし、コイル巻回数を増加させたことにより、回転子コイル３の上コイル６ａと下コイル６ｂの各ターン間のサージ分担電圧Ｖｔを低減することができるため、導体絶縁層９を薄くすることができる。また、直流抵抗損Ｗａを増加させることなく、高滑り領域において交流抵抗損の増加を抑制することができる。
【００３４】
次に、回転子巻線の最適巻回数の選定について説明する。上記したように、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流を印加して回転磁界を発生させる巻線形可変速誘導発電機では、高滑り領域で運転される場合は、渦流損および表皮損の影響により、回転子巻線に発生する交流抵抗損が増加するが、回転子コイル巻回数ｍを増加させ、回転子コイル３の導体８のサイズを小さくすることにより、交流抵抗損の増加を抑制することができる。なお、直流抵抗損Ｗａを増加させずに、回転子コイル巻回数ｍを増加させることを上述したが、回転子コイル巻回数ｍを無数に多くしていくと、導体絶縁層９の厚さｔの影響により、回転子スロット２内に占める総導体断面積（回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍと導体８の断面積Ｓの積）が小さくなることにより直流抵抗損Ｗａが増加する。
【００３５】
従って、上記構成を有する回転子巻線のある実施形態において、アンペアターンＡＴ、回転子スロット２の幅Ｘ及び深さＹを一定とした条件で、回転子コイル３の巻回数ｍ、巻線並列回路数ｎ、巻線結線方式（スター結線、デルタ結線の選択、並列回路数の選択等）、回転子コイル３の導体厚ｈ、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の配列数ｉ、回転子コイル３の導体８の横配列数ｗを変化させた場合に、横軸を回転子導体幅ｇと回転子導体厚ｈの比を示す導体幅厚比ｇ／ｈとし、縦軸を回転子巻線の直流抵抗と交流抵抗の和である総合抵抗とした時の関係は図５に示す通りである。そして、総合抵抗は、ある条件、すなわち、導体幅厚比ｇ／ｈが約１．３で約１．０３と最小値をとる。
【００３６】
また、上記構成を有する回転子巻線のある実施形態において、同様に、アンペアターンＡＴ、回転子スロット２の幅Ｘ及び深さＹを一定とした条件で、回転子コイル３の巻回数ｍ、巻線並列回路数ｎ、巻線結線方式（スター結線、デルタ結線の選択、並列回路数の選択等）、回転子コイル３の導体厚ｈ、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の配列数ｉ、回転子コイル３の導体８の横配列数ｗを変化させた場合に、横軸を回転子導体幅ｇと回転子導体厚ｈの比を示す導体幅厚比ｇ／ｈとし、縦軸を回転子コイル３の断面二次モーメントＭとした時の関係は図６に示す通りである。そして、回転子コイル３の成形作業性を表す断面二次モーメントＭは、図６に示すように、導体幅厚比ｇ／ｈが大きくなると減少する。なお、図６において、導体幅厚比ｇ／ｈが約３．７５の時に最小値３２７．８となる。
【００３７】
また、回転子コイル３は断面二次モーメントが大きいほど成形が困難となるため、製造時の成形容易性を表す変数として、回転子コイル３の断面二次モーメントＭを、さらに、回転子コイル３は、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の並列巻本数が多いほどコイル巻作業が困難となるため、製造時のコイル巻作業容易性を表す変数として、回転子コイル同一ターン内導体並列巻本数である回転子コイル３の同一ターン内での導体８の配列数ｉと回転子コイル３の導体８の横配列数ｗの積ｉ・ｗを使用すると、これらと上記の総合抵抗から、回転子コイル３の巻回数ｍを選定するための、最適巻回数変数Ａは、
Ａ＝Ｒｔ・Ｍ・ｉ・ｗ
＝｛（ｍ・Ｎ２・Ｌ・ρ）／（Ｓ・Ｐｈ・ｎ２）｝・｛１＋Ｋｅ＋Ｋｓ｝
・Ｍ・ｉ・ｗ ……式（１０）
ここで、
Ａ：最適巻回数変数
Ｒｔ：総合抵抗
Ｍ：回転子コイル３の断面二次モーメント
で表される。
【００３８】
従って、上記構成を有する回転子巻線のある実施形態において、同様に、アンペアターンＡＴ、回転子スロット２の幅Ｘ及び深さＹを一定とした条件で、回転子コイル３の巻回数ｍ、巻線並列回路数ｎ、巻線結線方式（スター結線、デルタ結線の選択、並列回路数の選択等）、回転子コイル３の導体厚ｈ、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の配列数ｉ、回転子コイル３の導体８の横配列数ｗを変化させた場合に、横軸を回転子導体幅ｇと回転子導体厚ｈの比を示す導体幅厚比ｇ／ｈとし、縦軸を最適巻回数変数Ａとした時の関係は図７に示す通りである。そして、最適巻回数変数Ａは、ある条件、すなわち導体幅厚比ｇ／ｈが約１．３で約８００と最小値となる。
【００３９】
上記した通り、所定の条件のもとに、回転子コイル巻回数ｍを選定することにより、総合抵抗の増加を抑制し、回転子巻線発生損失を低減でき、かつ回転子コイル３の製造時の成形が容易で、さらにコイル巻作業が容易な最適コイル巻回数が選定できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態における回転子鉄心の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における１つの回転子スロット内における回転子巻線を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における回転子コイルの平面図である。
【図４】本発明の一実施形態における滑り周波数に対する回転子コイルの交流抵抗増加率を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における導体幅厚比に対する回転子巻線の総合抵抗を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における導体幅厚比に対する回転子コイルの断面二次モーメントを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における導体幅厚比に対する最適巻回数変数を示す図である。
【図８】従来技術における分割された回転子コイルの平面図である。
【図９】従来技術における１つの回転子スロット内における回転子巻線の断面図である。
【図１０】従来技術における導体厚に対する総合抵抗増加率を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…回転子鉄心
２…回転子スロット
３…回転子コイル
６ａ…上コイル
６ｂ…下コイル
８…導体
９…導体絶縁層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流が印加されて運転される可変速誘導発電機の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術を、図８乃至図１０を参照して説明する。図８は分割された回転子コイルの平面図であり、図９は１つの回転子スロット内における回転子巻線の断面図であり、図１０は導体厚に対する総合抵抗増加率を示す図である。
【０００３】
図８乃至図１０において、誘導発電機の回転子は、図示しない回転軸が設けられた回転子鉄心１００と、この回転子鉄心１００の回転子スロット１０１に回転子コイル１０２を納め所定の結線を行った多相の回転子巻線を備えて構成されている。回転子鉄心１００に形成された回転子スロット１０１は、例えば図９に示すように、所定寸法のスロット内幅、スロット内深さを有し、スロット内幅よりスロット開口部幅を狭くした略方形の所定断面形状のもので、回転子鉄心１００に対をなすように所定数形成されている。
【０００４】
また、回転子スロット１０１には、図８に示すように分割形成されたハーフターンコイルの回転子コイル１０２が、それと対をなす回転子スロット１０１内の上部、下部に、図９に示すようにそれぞれ２つの導体１０３で構成された上コイル１０４ａの第１ターン１０４ａ１と第２ターン（最終ターン）１０４ａ２、下コイル１０４ｂの第１ターン１０４ｂ１と第２ターン（最終ターン）１０４ｂ２の２ターン分ずつ納められている。そして、回転子スロット１０１内に納められた回転子コイル１０２は、それぞれ対応する上コイル１０４ａ、下コイル１０４ｂの各ターン１０４ａ１，１０４ａ２，１０４ｂ１，１０４ｂ２の端部同士が、回転子スロット１０１外で導体接続され、さらに所要の結線方式となるよう結線されることによって、所要の回転子巻線を構成している。
【０００５】
また、個々の導体１０３は、幅ｈ０がスロット内深さの約１／２で、厚さｇ０がスロット内幅の約１／４で、その外側には厚さがｔ０の導体絶縁層１０６を設けてそれぞれ絶縁されている。さらに、回転子コイル１０２を回転子スロット１０１内に納めるにあたって、回転子スロット１０１内底部と、上、下コイル１０４ａ，１０４ｂ間には、スロット内スぺーサ１０７が設けられ、回転子スロット１０１の開口部分には、回転子コイル１０２を固定するためにスロット楔１０８が打ち込まれている。
【０００６】
このような構成の回転子では、上記のように回転子スロット１０１内に回転子コイル１０２を納めた後に、上コイル１０４ａ、下コイル１０４ｂのそれぞれの対応する端部同士を、回転子スロット１０１外で導体接続する必要があり、コイル巻回数を増加させることは接続個所が増し、現実的に不可能に近いものとなっていた。
【０００７】
そのため、コイル巻回数が少なく、必要なアンペアターン（起磁力）を確保するには、回転子コイル１０２に流れる電流を大きくする必要があり、回転子巻線に発生する抵抗損を低減させるには、導体１０３のサイズを大きくし、直流抵抗損を低減する必要があった。また、コイル巻回数が少ないことから、ターン間分担電圧が高く、導体絶縁層１０６を厚く頑強なターン間絶縁とする必要があった。
【０００８】
このように、図８に示す、従来の巻線構造であるハーフターンコイルによって構成される巻線構造では、回転子スロット１０１内の断面図を図９に示すように、コイル巻回数が２ターンと少なく、導体１０３のサイズが大きい。そのため、上記構成の回転子を備え、その回転子巻線に図示しない可変周波数交流電源から滑り周波数の可変周波数交流が印加されて回転磁界が発生する巻線形可変速誘導発電機では、高滑り領域で運転される場合においては、導体１０３のサイズを大きくして回転子巻線に発生する直流抵抗損を低減しても、図１０に導体１０３の厚さに対する総合抵抗増加率を示すように、交流抵抗損が増大するため、回転子に発生する抵抗損の低減には限界があった。
【０００９】
また、可変周波数交流電源はインバータ装置を用いて発生されるため、回転子巻線に印加される電源にはスイッチングサージ電圧が含まれ、コイル巻回数の少ない従来の巻線構造の場合、ターン間サージ分担電圧が高くなり、回転子巻線絶縁の耐電圧特性を確保するためには、厚く頑強なターン間絶縁が必要であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、
回転子巻線に発生する直流抵抗損を増加させることなく、高滑り領域において運転される場合に、交流抵抗損を抑制することができ、ターン間サージ分担電圧を低減することができる可変速誘導発電機の回転子を提供することにあり、
また、回転子巻線発生損失の低減および製造容易性の面から、回転子コイルの巻回数を最適巻回数とした可変速誘導発電機の回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の可変速誘導発電機の回転子は、回転子に形成された複数の回転子スロットに回転子コイルを納め、所定結線を施した多相の回転子巻線を有すると共に、この回転子巻線に可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する可変速誘導発電機の回転子において、前記回転子コイルが、導体絶縁層で被覆された導体を複数回巻きしたマルチターンコイルであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、回転子巻線構成をマルチターンコイルとしたことで、回転子コイルの巻回数を容易に所要の特性が得られるよう調整でき、それによってターン間サージ分担電圧を低減することができ、回転子コイルの導体を被覆する導体絶縁層の厚さを薄くすることができる。また、回転子コイルの巻回数を増加させることができるので、必要なアンペアターン（起磁力）を確保する際に、コイル巻回数の増加に伴い導体に流れる電流を小さくすることができ、回転子巻線に発生する直流抵抗損を増加させることなく、導体サイズを小さくすることができ、高滑り領域で回転子巻線に発生する交流抵抗損の増加を抑制することができる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の一実施形態を、図１乃至図７を参照して説明する。図１は回転子鉄心の斜視図であり、図２は１つの回転子スロット内における回転子巻線の断面図であり、図３は回転子コイルの平面図であり、図４は滑り周波数に対する回転子コイルの交流抵抗増加率を示す図であり、図５は導体幅厚比に対する回転子巻線の総合抵抗を示す図であり、図６は導体幅厚比に対する回転子コイルの断面二次モーメントを示す図であり、図７は導体幅厚比に対する最適巻回数変数を示す図である。
【００１４】
図１乃至図７において、誘導発電機の回転子は、例えば図１に示すように回転軸１ａが設けられた回転子鉄心１と、この回転子鉄心１の外周部に対をなすように所定数形成された回転子スロット２と、この回転子スロット２にそれぞれ回転子コイル３を納め、所定の結線を行った多相の回転子巻線を備えて構成されている。回転子鉄心１に形成された回転子スロット２は、図２に示すように、スロット開口から内底部分まで同一のスロット内幅Ｘとなるように形成された略方形状の所定断面形状となっており、さらに、スロット開口近傍のスロット内壁には、回転子スロット２内のスロット内深さＹまで回転子コイル３を納め後に、スロット楔４を打ち込み回転子コイル３を固定する溝５が形成されている。
【００１５】
また、回転子コイル３は、図３に示すように、亀甲形状に成形されたものとなっていて、対をなす回転子スロット２内の上部と下部にそれぞれ納められる上コイル６ａ、下コイル６ｂを備えている。上コイル６ａと下コイル６ｂを構成する導体８は、図２に示すように、例えば幅寸法がｈ、厚さ寸法がｇの導電材料でなり、その外側に厚さ寸法がｔの導体絶縁層９が設けられ、導体間の絶縁が行われるように構成されている。
【００１６】
さらに、上コイル６ａと下コイル６ｂとは、導体絶縁層９を有する導体８を、溝幅方向に配列数ｗ、例えば２つ並べて１ターン分とすると共に、溝深さ方向に、それぞれ上コイル６ａの第１ターン６ａ１から最終の第ｍターン６ａｍまでのｍターン分（例えばｍ＝９とすると、第１ターン６ａ１から第２ターン６ａ２、……、第８ターン６ａ８、第９ターン６ａ９までの９ターン分）、同様に、下コイル６ｂの第１ターン６ｂ１から最終の第ｍターン６ｂｍまでのｍターン分（例えばｍ＝９とすると、第１ターン６ｂ１から第２ターン６ｂ２、……、第８ターン６ｂ８、第９ターン６ｂ９までの９ターン分）を並べ、並べられた複数の導体８による上コイル６ａのコイル束と、下コイル６ｂのコイル束の外側にそれぞれ対地絶縁層１０を覆うように設けたものとなっている。
【００１７】
これにより、上コイル６ａ、下コイル６ｂとは、対地間が対地絶縁層１０で絶縁された構造となり、上コイル６ａと下コイル６ｂとでなる回転子コイル３は、第１ターン６ａ１，６ｂ１から最終ｍターン６ａｍ，６ｂｍまでの複数ターンで構成されたマルチターンコイル構造となる。そして、回転子コイル３は、回転子スロット２内に、スロット内底部との間と、上、下コイル６，７間にスロット内スぺーサ１１を設けて納められ、さらに回転子コイル３を納めた後に、スロット内壁の溝５に、スロット楔４を打ち込むことで、回転子コイル３は回転子スロット２内に固定される。
【００１８】
また、上記構成の回転子コイル３は、導体絶縁層９に覆われた導体８を用い、先ず、連続してｍ回巻いて、上コイル６ａの第１ターン６ａ１から第９ターン６ａ９（最終の第ｍターン６ａｍ）までのｍターン分と、下コイル６ｂの第１ターン６ｂ１から第９ターン６ｂ９（最終の第ｍターン６ｂｍ）までのｍターン分の所定直径のコイルを形成する。続いてｍ回巻いたコイルの外側に、絶縁材料で形成されたテープを巻き付けるなどして対地絶縁層１０を形成する。その後、図３に示すように対地絶縁層１０で覆ったコイルを亀甲形に成形する。
【００１９】
このように回転子コイル３は、その上コイル６ａと下コイル６ｂで必要となるターン数ｍだけのｍ回のコイル巻を行って形成すればよいため、回転子コイル３の巻回数ｍを容易に増加、減少させることができ、巻回数ｍの選択範囲を拡大することができる。
【００２０】
一方、巻線形可変速誘導発電機においては、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流が電源から印加され、回転磁界が発生する。また可変周波数交流は、通常、電源にインバータ装置を用いて発生されるため、回転子巻線端子に印加される可変周波数交流にはスイッチングサージ電圧が含まれる。
【００２１】
そして、上記のように構成された回転子の回転子コイル３にあっては、各回転子コイル３に分担される最大分担電圧は、サージ電圧波形の波頭長などにより左右されるが、１コイルに印加されるサージ電圧の内、回転子コイル３の上コイル６ａと下コイル６ｂの各ターン間では均等に分担され、
その分担電圧Ｖｔは、
Ｖｔ＝Ｖｃ／ｍ ……式（１）
ここで、
Ｖｔ：ターン間サージ分担電圧
Ｖｃ：回転子コイル３に印加されるサージ電圧
ｍ：回転子コイル３の巻回数
で表される。
【００２２】
したがって、この構成によれば回転子コイル３の巻回数ｍを増加させることができ、それによって上コイル６ａと下コイル６ｂの各ターン間のサージ分担電圧Ｖｔを低減させることができるため、導体８を覆う導体絶縁層９を薄くすることができる。
【００２３】
また、励磁に必要なアンペアターン（起磁力）ＡＴは、
ＡＴ∝Ｉ・Ｔ
∝Ｉ・（ｍ・Ｎ２）／（Ｐｈ・ｎ） ……式（２）
ここで、
ＡＴ：アンペアターン
Ｉ：一相当りの電流
Ｔ：回転子直列導体数
Ｎ２：回転子スロット２の数
Ｐｈ：相数
ｎ：巻線並列回路数
で表される。
【００２４】
したがって、この構成によれば、回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍを増加させることで、必要なアンペアターンＡＴを確保するための一相当りの電流Ｉを回転子コイル巻回数ｍに反比例して小さくすることができる。
【００２５】
一方、回転子巻線の各相に発生する直流抵抗損Ｗａは、
Ｗａ＝Ｉ２・Ｔ・Ｌ・ρ／（Ｓ・ｎ）
∝Ｌ・ρ・Ｐｈ・（ＡＴ）２／（ｍ・Ｓ・Ｎ２） ……式（３）
ここで、
Ｗａ：回転子巻線の各相に発生する直流抵抗損
Ｌ：回転子コイル３の１ターン導体長さ
ρ：導体８の抵抗率
Ｓ：導体８の断面積
で表される。
【００２６】
ここで、回転子スロット２のスロット深さＹが一定とすると、採用し得る導体８の断面積Ｓは、回転子コイル３の巻回数ｍに概略反比例し、必要なアンペアターンＡＴは一定であるから、回転子コイル３の１ターン導体長さＬ、導体８の抵抗率ρ、相数Ｐｈ、および回転子スロット２の数Ｎ２が一定の条件であれば、回転子巻線の各相に発生する直流抵抗損Ｗａも増加しない。すなわち、この構成によれば、回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍを増加させることで、回転子巻線に発生する直流抵抗損を増加させることなく導体８のサイズを小さくすることができる。
【００２７】
また、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する巻線形可変速誘導発電機では、高滑り領域で運転される場合に、回転子巻線に印加される電源周波数ｆが大きくなるため、渦流損および表皮損の影響により、回転子巻線に発生する交流抵抗損が増加する。
【００２８】
そして、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓは、
Ｋｅ∝ｆ２・｛ｍ・ｉ・ｈ・（ｇ＋ｔ）・（ｈ＋ｔ）・ｗ｝２ ……式（４）
Ｋｓ∝ｆ２・｛ｍ・ｉ２・ｈ・（ｇ＋ｔ）・（ｈ＋ｔ）・ｗ｝２ ……式（５）
ここで、
Ｋｅ：渦流損による抵抗増加率
Ｋｓ：表皮損による抵抗増加率
ｆ：滑り周波数
ｉ：回転子コイル３の同一ターン内での導体８の縦配列数
ｈ：回転子コイル３の導体８の厚さ
ｇ：回転子コイル３の導体８の幅
ｔ：導体絶縁層９の厚さ
ｗ：回転子コイル３の導体８の横配列数
で、それぞれ表される。
【００２９】
この構成では、上記の通り、各ターン間のサージ分担電圧Ｖｔを低減させることができ、導体絶縁層９の厚さｔを薄くすることができるため、導体絶縁層９の厚さｔは、導体８の厚ｈおよび導体８の幅ｇに対して十分小さくでき、式（４）と式（５）は、
Ｋｅ∝（ｍ・ｉ・ｇ・ｈ２・ｗ）２ ……式（６）
Ｋｓ∝（ｍ・ｉ２・ｇ・ｈ２・ｗ）２ ……式（７）
と簡略化することができる。
【００３０】
ここで、回転子スロット２のスロット深さＹが一定とすると、回転子コイル３の巻回数ｍと、回転子コイル３の同一ターン内における導体３の縦配列数ｉの積ｍ・ｉと、回転子コイル３の導体８の厚ｈとは、概略反比例する。また、回転子スロット１２のスロット幅Ｘが一定とすると、回転子コイル３の導体８の幅ｇと、導体８の横配列数ｗの積ｇ・ｗは、概略一定である。したがって、式（６）、式（７）は、
Ｋｅ∝ｈ２ ……式（８）
Ｋｓ∝１／ｍ ……式（９）
と近似することができる。
【００３１】
したがって、この構成によれば、回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍを増加させ、導体８のサイズを小さくする、すなわち回転子コイル３の導体８の厚ｈを小さくできるため、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓを抑制することができる。
【００３２】
また、式（４）、式（５）から、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓは、回転子巻線に印加される電源周波数ｆの二乗に比例して増加するため、この構成により、渦流損による抵抗増加率Ｋｅおよび表皮損による抵抗増加率Ｋｓを抑制する効果は、図４に滑り周波数に対する交流抵抗増加率を示すように、滑り周波数ｆが大きい高滑り領域において顕著に現れ、交流抵抗損の増加を抑制することができる。すなわち、従来においては図１０に示すように交流抵抗増加率は滑り周波数２０Ｈｚでは約＋２０％となる。これに対し、本実施形態では、交流抵抗増加率は同じ滑り周波数２０Ｈｚでは約＋０．５％、滑り周波数４０Ｈｚでも＋２％以下と非常に抑制されたものとなる。
【００３３】
以上の通り、回転子巻線構成をマルチターンコイルとし、コイル巻回数を増加させたことにより、回転子コイル３の上コイル６ａと下コイル６ｂの各ターン間のサージ分担電圧Ｖｔを低減することができるため、導体絶縁層９を薄くすることができる。また、直流抵抗損Ｗａを増加させることなく、高滑り領域において交流抵抗損の増加を抑制することができる。
【００３４】
次に、回転子巻線の最適巻回数の選定について説明する。上記したように、回転子巻線に滑り周波数の可変周波数交流を印加して回転磁界を発生させる巻線形可変速誘導発電機では、高滑り領域で運転される場合は、渦流損および表皮損の影響により、回転子巻線に発生する交流抵抗損が増加するが、回転子コイル巻回数ｍを増加させ、回転子コイル３の導体８のサイズを小さくすることにより、交流抵抗損の増加を抑制することができる。なお、直流抵抗損Ｗａを増加させずに、回転子コイル巻回数ｍを増加させることを上述したが、回転子コイル巻回数ｍを無数に多くしていくと、導体絶縁層９の厚さｔの影響により、回転子スロット２内に占める総導体断面積（回転子コイル３の回転子コイル巻回数ｍと導体８の断面積Ｓの積）が小さくなることにより直流抵抗損Ｗａが増加する。
【００３５】
従って、上記構成を有する回転子巻線のある実施形態において、アンペアターンＡＴ、回転子スロット２の幅Ｘ及び深さＹを一定とした条件で、回転子コイル３の巻回数ｍ、巻線並列回路数ｎ、巻線結線方式（スター結線、デルタ結線の選択、並列回路数の選択等）、回転子コイル３の導体厚ｈ、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の配列数ｉ、回転子コイル３の導体８の横配列数ｗを変化させた場合に、横軸を回転子導体幅ｇと回転子導体厚ｈの比を示す導体幅厚比ｇ／ｈとし、縦軸を回転子巻線の直流抵抗と交流抵抗の和である総合抵抗とした時の関係は図５に示す通りである。そして、総合抵抗は、ある条件、すなわち、導体幅厚比ｇ／ｈが約１．３で約１．０３と最小値をとる。
【００３６】
また、上記構成を有する回転子巻線のある実施形態において、同様に、アンペアターンＡＴ、回転子スロット２の幅Ｘ及び深さＹを一定とした条件で、回転子コイル３の巻回数ｍ、巻線並列回路数ｎ、巻線結線方式（スター結線、デルタ結線の選択、並列回路数の選択等）、回転子コイル３の導体厚ｈ、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の配列数ｉ、回転子コイル３の導体８の横配列数ｗを変化させた場合に、横軸を回転子導体幅ｇと回転子導体厚ｈの比を示す導体幅厚比ｇ／ｈとし、縦軸を回転子コイル３の断面二次モーメントＭとした時の関係は図６に示す通りである。そして、回転子コイル３の成形作業性を表す断面二次モーメントＭは、図６に示すように、導体幅厚比ｇ／ｈが大きくなると減少する。なお、図６において、導体幅厚比ｇ／ｈが約３．７５の時に最小値３２７．８となる。
【００３７】
また、回転子コイル３は断面二次モーメントが大きいほど成形が困難となるため、製造時の成形容易性を表す変数として、回転子コイル３の断面二次モーメントＭを、さらに、回転子コイル３は、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の並列巻本数が多いほどコイル巻作業が困難となるため、製造時のコイル巻作業容易性を表す変数として、回転子コイル同一ターン内導体並列巻本数である回転子コイル３の同一ターン内での導体８の配列数ｉと回転子コイル３の導体８の横配列数ｗの積ｉ・ｗを使用すると、これらと上記の総合抵抗から、回転子コイル３の巻回数ｍを選定するための、最適巻回数変数Ａは、
Ａ＝Ｒｔ・Ｍ・ｉ・ｗ
＝｛（ｍ・Ｎ２・Ｌ・ρ）／（Ｓ・Ｐｈ・ｎ２）｝・｛１＋Ｋｅ＋Ｋｓ｝
・Ｍ・ｉ・ｗ ……式（１０）
ここで、
Ａ：最適巻回数変数
Ｒｔ：総合抵抗
Ｍ：回転子コイル３の断面二次モーメント
で表される。
【００３８】
従って、上記構成を有する回転子巻線のある実施形態において、同様に、アンペアターンＡＴ、回転子スロット２の幅Ｘ及び深さＹを一定とした条件で、回転子コイル３の巻回数ｍ、巻線並列回路数ｎ、巻線結線方式（スター結線、デルタ結線の選択、並列回路数の選択等）、回転子コイル３の導体厚ｈ、回転子コイル３の同一ターン内における導体８の配列数ｉ、回転子コイル３の導体８の横配列数ｗを変化させた場合に、横軸を回転子導体幅ｇと回転子導体厚ｈの比を示す導体幅厚比ｇ／ｈとし、縦軸を最適巻回数変数Ａとした時の関係は図７に示す通りである。そして、最適巻回数変数Ａは、ある条件、すなわち導体幅厚比ｇ／ｈが約１．３で約８００と最小値となる。
【００３９】
上記した通り、所定の条件のもとに、回転子コイル巻回数ｍを選定することにより、総合抵抗の増加を抑制し、回転子巻線発生損失を低減でき、かつ回転子コイル３の製造時の成形が容易で、さらにコイル巻作業が容易な最適コイル巻回数が選定できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態における回転子鉄心の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における１つの回転子スロット内における回転子巻線を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における回転子コイルの平面図である。
【図４】本発明の一実施形態における滑り周波数に対する回転子コイルの交流抵抗増加率を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における導体幅厚比に対する回転子巻線の総合抵抗を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における導体幅厚比に対する回転子コイルの断面二次モーメントを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における導体幅厚比に対する最適巻回数変数を示す図である。
【図８】従来技術における分割された回転子コイルの平面図である。
【図９】従来技術における１つの回転子スロット内における回転子巻線の断面図である。
【図１０】従来技術における導体厚に対する総合抵抗増加率を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…回転子鉄心
２…回転子スロット
３…回転子コイル
６ａ…上コイル
６ｂ…下コイル
８…導体
９…導体絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に形成された複数の回転子スロットに回転子コイルを納め、所定結線を施した多相の回転子巻線を有すると共に、この回転子巻線に可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する可変速誘導発電機の回転子において、前記回転子コイルが、導体絶縁層で被覆された導体を複数回巻きしたマルチターンコイルであることを特徴とする可変速誘導発電機の回転子。
【請求項２】
前記回転子コイルは、その導体の幅厚比（ｇ／ｈ）が、最適巻回数変数Ａの値が最小となる値となっていることを特徴とする請求項１記載の可変速誘導発電機の回転子。
但し、最適巻回数変数Ａは、
Ａ＝Ｒｔ・Ｍ・ｉ・ｗ
＝｛（ｍ・Ｎ２・Ｌ・ρ）／（Ｓ・Ｐｈ・ｎ２）｝・｛１＋Ｋｅ＋Ｋｓ｝
・Ｍ・ｉ・ｗ
であり、ｇ：回転子コイルの導体幅、ｈ：回転子コイルの導体厚さ、
Ｒｔ：総合抵抗、Ｍ：回転子コイルの断面二次モーメント、
ｉ：同一ターン内の導体の縦配列数、ｗ：導体の横配列数、
ｍ：コイル巻回数、Ｎ２：回転子スロットの数、
Ｌ：回転子コイルの１ターン導体長さ、ρ：導体の抵抗率、
Ｓ：導体の断面積、Ｐｈ：相数、ｎ：巻線並列回路数、
Ｋｅ：渦流損による抵抗増加率、Ｋｓ：表皮損による抵抗増加率
【請求項３】
前記回転子コイルは、その導体の幅厚比が、直流抵抗と交流抵抗の和で示される総合抵抗の値が最小となる値となっていることを特徴とする請求項１記載の可変速誘導発電機の回転子。
【請求項１】
回転子に形成された複数の回転子スロットに回転子コイルを納め、所定結線を施した多相の回転子巻線を有すると共に、この回転子巻線に可変周波数交流が印加され回転磁界が発生する可変速誘導発電機の回転子において、前記回転子コイルが、導体絶縁層で被覆された導体を複数回巻きしたマルチターンコイルであることを特徴とする可変速誘導発電機の回転子。
【請求項２】
前記回転子コイルは、その導体の幅厚比（ｇ／ｈ）が、最適巻回数変数Ａの値が最小となる値となっていることを特徴とする請求項１記載の可変速誘導発電機の回転子。
但し、最適巻回数変数Ａは、
Ａ＝Ｒｔ・Ｍ・ｉ・ｗ
＝｛（ｍ・Ｎ２・Ｌ・ρ）／（Ｓ・Ｐｈ・ｎ２）｝・｛１＋Ｋｅ＋Ｋｓ｝
・Ｍ・ｉ・ｗ
であり、ｇ：回転子コイルの導体幅、ｈ：回転子コイルの導体厚さ、
Ｒｔ：総合抵抗、Ｍ：回転子コイルの断面二次モーメント、
ｉ：同一ターン内の導体の縦配列数、ｗ：導体の横配列数、
ｍ：コイル巻回数、Ｎ２：回転子スロットの数、
Ｌ：回転子コイルの１ターン導体長さ、ρ：導体の抵抗率、
Ｓ：導体の断面積、Ｐｈ：相数、ｎ：巻線並列回路数、
Ｋｅ：渦流損による抵抗増加率、Ｋｓ：表皮損による抵抗増加率
【請求項３】
前記回転子コイルは、その導体の幅厚比が、直流抵抗と交流抵抗の和で示される総合抵抗の値が最小となる値となっていることを特徴とする請求項１記載の可変速誘導発電機の回転子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２７１０５８（Ｐ２００６−２７１０５８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８３４５５（Ｐ２００５−８３４５５）
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
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