(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の回転電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうちコレクタリング側において異なる相のコイルに隣接するコイル以外のコイルを渡り線に接続するようにしたことを特徴とする回転電機の巻線方法。
【請求項２】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に８個のコイルを直列接続した３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の回転電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうちコレクタリング側において巻線軸から数えて２番目から５番目のコイルを渡り線に接続するようにしたことを特徴とする回転電機の巻線方法。
【請求項３】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の回転電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記回転電機のコレクタリング側の巻線ピッチ数を１５、タービン側の巻線ピッチ数を１４とし、前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうちコレクタリング側において異なる相のコイルに隣接するコイル以外のコイルを渡り線に接続するようにしたことを特徴とする回転電機の巻線方法。
【請求項４】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に８個のコイルを直列接続した３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の発電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記発電機の口出し線側の巻線ピッチ数を１５、前記口出し線側の反対側の巻線ピッチ数を１４とし、前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうち前記口出し線側において異なる相のコイルに隣接するコイル以外のコイルを渡り線に接続するようにしたことを特徴とする発電機の巻線方法。
【請求項５】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の回転電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうちコレクタリング側において異なる相のコイルに隣接するコイル以外のコイルを渡り線に接続するように巻線したことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に８個のコイルを直列接続した３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の回転電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうちコレクタリング側において巻線軸から数えて２番目から５番目のコイルを渡り線に接続するようにした電機子巻線を具備することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の回転電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記回転電機のコレクタリング側の巻線ピッチ数を１５、タービン側の巻線ピッチ数を１４とし、前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうちコレクタリング側において異なる相のコイルに隣接するコイル以外のコイルを渡り線に接続するようにした電機子巻線を具備することを特徴とする回転電機。
【請求項８】
固定子鉄心に７２個のスロットを設けられ、３相スター結線の電機子巻線を各相毎に８個のコイルを直列接続した３つの第１〜３の巻線回路を並列接続して構成され、前記各スロットに２層巻する３相４極の発電機であって，前記４極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする）はそれぞれ各相の前記第１〜３巻線回路によって次のように構成され、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
前記発電機の口出し線側の巻線ピッチ数を１５、前記口出し線側の反対側の巻線ピッチ数を１４とし、前記４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうち前記口出し線側において異なる相のコイルに隣接するコイル以外のコイルを渡り線に接続するように電機子巻線を巻装した固定子を具備することを特徴とする発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３相スター結線の電機子巻線を各相毎に３つの巻線回路を並列接続して構成され、固定子鉄心に設けられた７２個の各スロットに２層巻する３相４極の回転電機の巻線方法および回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機の固定子鉄心は多層の薄板で構成され，固定子の内周側には電機子巻線を巻装するために多数のスロットが設けられている。発電機では誘起電圧波形を正弦波にするために、通常電機子巻線を分布巻の短節巻としている。この理由は、巻線ピッチと磁極ピッチとの比をβとすると，３相機の場合は普通β＝５／６として，第５次と第７次の高調波を小さくするためである。
【０００３】
タービン発電機の場合，火力では２極機が大部分であるが，原子力では４極機が多く用いられている。一般に，タービン発電機の電機子巻線はＹ（スター）結線であり，各相の巻線回路の並列回路数を極数の約数としている。例えば，４極機の場合，各相の巻線回路の並列数を４または２とすれば，各巻線回路を電気的に全く同一の配置にすることができるため，各巻線回路間の誘起電圧をバランスさせることが可能となる。
【０００４】
発電機の容量を大きくする場合，力率はほぼ同一であるから，発電機の電圧と電流の積を増加する必要がある。小容量機では高い電圧を得るために各相のコイルが直列に接続されるが，大容量機では絶縁等の問題から巻線回路を４または２並列数とするのが一般的である。
【０００５】
ところで、各相の巻線回路を３並列回路とすると４並列回路よりも発電機の構造を合理化できるため，並列数を３とすることが提案されている。このことは、例えば、特開平９ー２０５７５０号公報に記載されている。
【０００６】
各相の巻線回路を３並列回路にすると発電機の構造を合理化できる理由を図５および図６を用いて説明する。図５は４並列回路，Ｙ結線の概念図であり，図６は３並列回路，Ｙ結線の概念図である。
【０００７】
図５に示すように、タービン発電機１４３の電機子巻線の各相巻線を４並列回路とすると，口出し線７３〜７８がタービン側とコレクタリング側に各６本の合計１２本となり，それに伴ってブッシング１４５およびターミナルボックス１４４も両側に配置される。なお、図５では、図５（ｂ）に示すように各相巻線を２並列回路を２つにした例を示している。
【０００８】
一方，各相巻線を３並列回路にすると、図６に示すように口出しが線７３〜７８が６本となり，ブッシング１４５およびターミナルボックス１４４をコレクタリング側の片側に配置するだけで済むようになる。
【０００９】
このように、各相の巻線回路を３並列回路にすると発電機の構造合理化および発電機下部のスペース確保に効果がある。が，しかし各相の巻線回路の並列回路数が極数の約数ではないため，各巻線回路の誘起電圧がアンバランスとなり，巻線回路間に循環電流が流れる。したがって、４極機において各相の巻線回路を３並列回路とする場合には各巻線回路間の電圧アンバランスが小さくなるようにする必要がある。
【００１０】
各巻線回路間の電圧アンバランスを小さくするために、先に挙げた特開平９−２０５７５０号公報では次のようなコイル配置にしている。特開平９−２０５７５０号公報に記載されているコイルの配置を図７に示し，また、電機子巻線断面を図８に示す。図７において，四角枠内の数字１〜７２はスロット番号を示しており，１〜７２の数字は１から順に周方向に２，３，…，７１，７２，１，…となるようにしている。
【００１１】
電機子巻線のコイル１２５，１２６は固定子鉄心１２４に設けられたスロット１２７内に納められ，ウェッジ１２８で固定されている。図８に示すように，電機子巻線１２５，１２６は二層になっており，固定子内径（ウェッジ１２８）側のコイル１２５を上コイル，固定子外径側のコイル１２６を底コイルと称する。３相，４極，７２スロットの発電機の場合，毎極毎相のスロット数ＮｓｐｐはＮｓｐｐ＝（スロット数）／（相数×極数）＝７２／（３×４）＝６となる。
【００１２】
一方，上述したように，発電機の誘起電圧波形は正弦波形にできるだけ近い方が望ましいことから，通常、巻線ピッチと磁極ピッチとの比βをβ＝５／６としている。７２スロットの場合，磁極ピッチは（スロット数）／（極数）＝７２／４＝１８であるから，巻線ピッチτは１５（例えば，図７に示したようにτ＝３２−１７＝１５）となる。したがって，ある一つの相（例えば，Ｕ相）が，スロット７１，７２，１，２，３，４の上コイルとスロット１４〜１９の底コイルでＰ１極を構成し，スロット１７〜２２の上コイルとスロット３２〜３７の底コイルでＰ２極を構成し，スロット３５〜４０の上コイルとスロット５０〜５５の底コイルでＰ３極を構成し，スロット５３〜５８の上コイルとスロット６８〜７２，１の底コイルでＰ４極を構成することになる。
【００１３】
各相の３つの巻線回路を構成する上コイルと底コイルの数は（スロット数）／（相数×並列回路数）＝７２／（３×３）＝８，すなわち，３つの巻線回路１３１〜１３３はそれぞれ上コイル８本と底コイル８本で構成される。
【００１４】
３つの巻線回路１３１〜１３３によって４つの極（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）はそれぞれ次のように構成されている。
【００１５】
Ｐ１極：    巻線回路１３２の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    巻線回路１３３の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    巻線回路１３１の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する巻線回路１３３の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：    巻線回路１３１の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する巻線回路１３２の２本の上コイルおよび底コイル
７２スロット，４極機では１スロットピッチの電気角が（スロット数／極対数）＝３６０°／（７２／２）＝１０°となるから，スロット１の誘起電圧をＶ１∠０°とすると，スロット２の誘起電圧がＶ１∠１０°，スロット３の誘起電圧がＶ１∠２０°，…，スロットｎの誘起電圧がＶ１∠〔（ｎ−１）×１０〕°となる。
【００１６】
３つの巻線回路１３１〜１３３の誘起電圧は，各巻線回路１３１〜１３３を構成する上コイルと底コイルの誘起電圧のベクトル和であり，図７に示したように，巻線回路１３１はスロット３５，３６，３８，４０，５３，５４，５６，５８の上コイル８本とスロット５０，５２，５４，５５，６８，７０，７２，１の底コイル８本で構成し，巻線回路１３２はスロット７１，７２，１〜４，５５，５７の上コイル８本とスロット１４〜１９，６９，７１の底コイル８本で構成し，巻線回路１３３はスロット１７〜２２，３７，３９の上コイル８本とスロット３２〜３７，５１，５３の底コイル８本で構成すると，巻線回路１３２と１３３の誘起電圧は等しくなり，巻線回路１３１の誘起電圧は０．１５％程度だけ巻線回路１３２、１３３より小さくなるが、３つの巻線回路１３１〜１３３の電圧アンバランスを小さくできる。
【００１７】
なお、巻線回路１３１の誘起電圧が巻線回路１３２、１３３の誘起電圧より小さくなるは、巻線回路１３１を構成するコイルのスロット配置が巻線回路１３２、１３３と異なりコイルの電圧位相が異なるためである。また、０．１５％は本発明者達が計算で求めた値である。
【００１８】
ここで、図７から理解できるように、３つの巻線回路を並列接続した場合には口出し線側（コレクタリング側）または口出し線と反対側（タービン側）の巻線ピッチを一定にできないため，例えば特公昭５４−６６８３号公報に記載されているように，特定のコイルの巻線ピッチを変化させて上コイル１２５と底コイル１２６を接続することになる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では，３つの巻線回路間の電圧アンバランスを小さくしているが，コレクタリング側（口出し線側）において４つの極とも巻線軸から６番目，すなわち最も外側の上コイルと底コイルが渡り線に接続するようにしている。このため，コレクタリング側では隣接する１２０度位相の異なる他相のコイルとの電位差が大きくなる。電機子巻線のコイルに用いる絶縁の耐圧の点からも発電機の定格電圧が制限されることを考えると，異相間コイルの電位差をできるだけ低く抑えることが要求される。
【００２０】
本発明の目的は，各相の３つの巻線回路間の電圧アンバランスを小さくできると共に，コレクタリング側において隣接する他相のコイルとの電位差を低く抑えることのできる回転電機の巻線方法および回転電機を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、各相の３つの第１〜３巻線回路によって４つの極を次のように構成し、
Ｐ１極：    第１巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ２極：    第２巻線回路の６本の上コイルおよび底コイル
Ｐ３極：    第３巻線回路の４本の上コイルおよび底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第１巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
Ｐ４極：      第３巻線回路の４本の上コイルと底コイルと、極の巻線軸から２番目と４番目に位置する第２巻線回路の２本の上コイルおよび底コイル
４つの極を構成する６本の上コイルおよび底コイルのうち口出し線側（コレクタリング側）において他相のコイルに隣接するコイル以外のコイルを渡り線に接続するようにしたことにある。
【００２２】
つまり、コレクタリング側において渡り線に接続する上コイルと底コイルは巻線軸から２番目〜５番目のコイルとしたことにある。
【００２３】
本発明によれば、各相の３つの巻線回路間の電圧アンバランスを小さくできると共に隣接する他相のコイルと電位差を低く抑えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
なお、本発明の理解を容易にするため従来技術として挙げた特開平９ー２０５７５０号公報に記載されている例と対比しながら説明する。
【００２６】
図１に本発明の一実施例を示す電機子巻線結線図を１相分について示し、図２にその３相分を示す。また、図３に従来結線図を１相分を示し、図４にその３相分を示す。
【００２７】
ここで図１〜４において，１〜７２はスロット番号を示しており，１から順に周方向に２，３，…，７１，７２，１，…となるようにしている。また，実線を上コイル，点線を底コイルとして説明する。ただし，点線が上コイル，実線が底コイルであってもよいことは勿論のことである。
【００２８】
先ず，従来の結線について図３および図４を用いて説明する。
【００２９】
図３は従来結線図の１相分（例えば，Ｕ相），図４は図３の結線を３相分示した図であり，Ｖ相およびＷ相の結線はＵ相の結線（図３）を空間的に１２０度および２４０度ずらしているだけである。以後、図３を用いてＵ相の巻線回路１３１，１３２，１３３で説明する。
【００３０】
図５を用いて説明したように，巻線回路１３１は，Ｐ３極を構成するスロット３５，３６，３８，４０の上コイルとスロット５０，５２，５４，５５の底コイル、およびＰ４極を構成するスロット５３，５４，５６，５８の上コイルとスロット６８，７０，７２，１の底コイルを直列接続して構成されている。巻線回路１３２はＰ１極を構成するスロット７１，７２，１〜４の上コイルとスロット１４〜１９の底コイル，Ｐ４極を構成するスロット５５，５７の上コイルとスロット６９，７１の底コイルを直列接続して構成され、また、巻線回路１３３は，Ｐ２極を構成するスロット１７〜２２の上コイルとスロット３２〜３７の底コイル，Ｐ３極を構成するスロット３７，３９の上コイルとスロット５１，５３の底コイルを直列接続して構成されている。
【００３１】
このようなコイル配置にすると，３つの巻線回路１３１、１３２、１３３間の電圧アンバランスは０．１５％（巻線回路１３２と１３３の誘起電圧は等しくなり，巻線回路１３１の誘起電圧は巻線回路１３２および１３３の誘起電圧より０．１５％程小さい）程度となり，固定子スロット数７２，磁極ピッチと巻線ピッチとの比τ＝５／６のときにおいては電圧アンバランスを最も小さくできる。
【００３２】
また，巻線ピッチは所定のコイルを除いて，口出し線７３，７４側（コレクタリング側）が１４，口出し線と反対（渡り線８５〜９０）側（タービン側）が１５となっている。通常の一定の巻線ピッチと異なる巻線ピッチで接続する箇所はタービン側のみに存在し，３相分で１８箇所（例えば，スロット３７の上コイルとスロット５３の底コイルの接続）となる。
【００３３】
一定の巻線ピッチで接続する箇所と他のピッチの巻線ピッチで接続する箇所の違いを示したのが図９である。図９は，図３のＰ４極の上コイルと底コイルの接続についてタービン側について示したものであり，上コイルの接続と底コイルの接続を点線で示している。なお，図３に示しているように，スロット５３，５７の上コイルおよびスロット６８，６９の底コイルは渡り線に接続される。
【００３４】
スロット５８の上コイルとスロット１の底コイルの接続は一定の巻線ピッチであるから，スロット５８の上コイルとスロット１の底コイルを接続するコイル端では，周方向の位置が同じになる。一方，例えば，スロット５４の上コイルはスロット６９の底コイルではなく，一定の巻線ピッチと異なる巻線ピッチでスロット７０に接続されるため，スロット５４の上コイルとスロット７０の底コイルを接続するコイル端では周方向の位置が異なり斜めに接続することになる。したがって，一定の巻線ピッチでない巻線ピッチで接続する箇所が増加すると，それだけ端部構造が複雑となり，コストアップとなる。
【００３５】
渡り線は口出し線７３〜７８側（コレクタリング側）で９本（渡り線７９〜８４，１０３〜１０５）で，軸方向に見てその重なりは７リング（渡り線１０３〜１０５は同じリングとなる）となる。
【００３６】
一方，タービン側では，渡り線は１８本（わたり線８５〜１０２）で，軸方向に見てその重なりは６リング（渡り線８５と８７と８９は同じリング，渡り線８６と８８と９０は同じリング，渡り線９７と９９と１０１は同じリング，渡り線９８と１００と１０２は同じリング，渡り線９１と９３と９５は同じリング，渡り線９２と９４と９６は同じリングとなる）となる。
【００３７】
以上のように，従来の結線では３つの巻線回路間の電圧アンバランスを０．１５％程度にできるが、一定の巻線ピッチと異なる巻線ピッチで接続する箇所が１８箇所で，渡り線は軸方向に見てその重なりが合計で１３リングとなる。
【００３８】
次に，その問題点を具体的に説明する。
【００３９】
図４において，口出し線７４，７６，７８をスター結線の中性点側とすると，口出し線７３，７５，７７が出力端子側になる。したがって，巻線回路１３３は，渡り線８０との接続点１１１からスロット１７の上コイル，スロット３２の底コイル，スロット１８の上コイル，スロット３３の底コイル，スロット１９の上コイル，スロット３４の底コイル，スロット２０の上コイル，渡り線８９，スロット３９の上コイル，スロット５３の底コイル，スロット３７の上コイル，スロット５１の底コイル，渡り線９０，スロット３５の底コイル，スロット２１の上コイル，スロット３６の底コイル，スロット２２の上コイル，スロット３７の底コイル，渡り線７９との接続点１０８の順になる。
【００４０】
一方，巻線回路１３３とは異なる相の巻線回路１３０は渡り線８２との接続点１１６からスロット４３の底コイル，スロット２８の上コイル，スロット４２の底コイル，スロット２７の上コイル，スロット４１の底コイル，スロット２６の上コイル，スロット４０の底コイル，スロット２５の上コイル，スロット３９の底コイル，スロット２４の上コイル，スロット３８の底コイル，渡り線９３，スロット２１の底コイル，スロット７の上コイル，スロット２３の底コイル，スロット９の上コイル，渡り線９４，スロット２３の上コイル，渡り線８１との接続点１１３の順となる。
【００４１】
このような順番で接続すると，巻線回路１３３は接続点１１１の電位が零で，接続順に見て接続点１０８に近くなるほど電位が高くなり，また、巻線回路１３０は接続点１１６の電位が零で，接続順に見て接続点１１３に近くなるほど電位が高くなる。このため，口出し線７３〜７８側において，スロット２３の上コイル（巻線回路１３０）とスロット２２の上コイル（巻線回路１３３）間の電位差が大きくなる。この電位差は、本発明者達が計算で求めたところ端子電圧Ｖの９２．６％程度になる。
【００４２】
このように、異なる相のコイル間の電位差が大きくなるのは，接続順に見て口出し線７３，７５，７７に近いコイルほど電位が高いことと，一つの極を構成する６本の上コイルと底コイルのうち、巻線軸から見て一番外側もしくは一番内側のコイルは異なる相のコイルと隣接することの２つが原因である。
【００４３】
したがって，接続順に見て口出し線７３，７５，７７に近いコイルを，一つの極を構成する６本の上コイルと底コイルの内，巻線軸から数えて第２〜５番目のコイルにすれば，隣接する異相間コイルの電位差を低減することができる。
【００４４】
本発明はこのような知見に基いて成されたもので，図１に示すように上コイルと底コイルを接続して，隣接する異相間コイルの電位差を低減する。
【００４５】
図１において，各巻線回路１３１，１３２，１３３を構成する上コイルと底コイルは図３に示す従来結線と同じであり，各巻線回路１３１，１３２，１３３間の電圧アンバランスは０．１５％程度になる。
【００４６】
一方，図３では所定のコイルを除いて，巻線ピッチをコレクタリング側（口出し線７３〜７８側）で１４，タービン側（渡り線８５〜１０２側）で１５としているのに対し，図１に示す本発明では，所定のコイルを除いて，巻線ピッチをコレクタリング側（口出し線７３〜７８側）で１５，タービン側（渡り線８５〜１０２側）で１４にしている。このようにすることにより，渡り線の数を増加させることなく，巻線軸から数えて第２〜５番目のコイルを渡り線７９〜８４に接続することができる。
【００４７】
このことを具体的に説明する。
【００４８】
巻線回路１３１は、渡り線８０との接続点１０９からスロット３８の上コイル，スロット５２の底コイル，スロット３６の上コイル，スロット５０の底コイル，スロット３５の上コイル，渡り線８５，スロット５３の上コイル，スロット６８の底コイル，スロット５４の上コイル，スロット７０の底コイル，スロット５６の上コイル，スロット７２の底コイル，スロット５８の上コイル，スロット１の底コイル，渡り線８６，スロット５５の底コイル，スロット４０の上コイル，スロット５４の底コイル，渡り線７９との接続点１０６の順に接続する。
【００４９】
このように接続すると，一定の巻線ピッチ以外の特定の巻線ピッチで接続する箇所は３箇所（口出し線側：スロット５２の底コイルとスロット３６の上コイル，スロット５４の上コイルとスロット７０の底コイル，スロット５６の上コイルとスロット７２の底コイル間の接続）となる。
【００５０】
巻線回路１３２は、渡り線８０との接続点１１０からスロット６９の底コイル，スロット５５の上コイル，スロット７１の底コイル，渡り線８７，スロット１９の底コイル，スロット４の上コイル，スロット１８の底コイル，スロット３の上コイル，スロット１７の底コイル，スロット２の上コイル，スロット１６の底コイル，スロット１の上コイル，スロット１５の底コイル，スロット７２の上コイル，  スロット１４の底コイル，スロット７１の上コイル，渡り線８８，スロット５７の上コイル，渡り線７９との接続点１０７の順に接続する。
【００５１】
このように接続すると，特定の巻線ピッチで接続する箇所は１箇所（口出し線側：スロット５５の上コイルとスロット７１の底コイル間の接続）となる。
【００５２】
巻線回路１３３は、渡り線８０との接続点１１１からスロット３５の底コイル，スロット２１の上コイル，スロット３６の底コイル，スロット２２の上コイル，スロット３７の底コイル，渡り線８９，スロット５１の底コイル，渡り線１０３，スロット３９の上コイル，スロット５３の底コイル，スロット３７の上コイル，渡り線９０，スロット１７の上コイル，スロット３２の底コイル，スロット１８の上コイル，スロット３３の底コイル，スロット１９の上コイル，スロット３４の底コイル，スロット２０の上コイル，渡り線７９との接続点１０８の順に接続する。
【００５３】
このように接続すると，特定の巻線ピッチで接続する箇所は１箇所（口出し線側：スロット５３の底コイルとスロット３７の上コイル間の接続）で，同じ極の上コイルと底コイルを渡り線を用いて接続する箇所も１箇所（口出し線側：スロット５１の底コイルとスロット３９の上コイルの接続）となる。
【００５４】
次に、巻線回路１３１、１３２、１３３は図１の接続順に限らず次のように接続しても同様に行える。
【００５５】
まず、巻線回路１３１は、コレクタリング側（口出し線７３，７４側）において，スロット３８の上コイルとスロット５４の底コイル，スロット３６の上コイルとスロット５２の底コイル，スロット７２の底コイルとスロット５６の上コイル，スロット７０の底コイルとスロット５４の上コイルのうち１組を，それぞれ渡り線８０と渡り線７９に接続し，残りの３組を特定の巻線ピッチ（ピッチ数１６）で接続して，スロット３５の上コイルとスロット５０の底コイル，スロット４０の上コイルとスロット５５の底コイル，スロット６８の底コイルとスロット５３の上コイル，スロット１の底コイルとスロット５８の上コイルをコレクタリング側で基準とする巻線ピッチ（ピッチ数１５）で接続する。
【００５６】
一方，口出し線の反対側となるタービン側ではスロット３５の上コイルとスロット５３の上コイルを渡り線８５を介して接続し，スロット１の底コイルとスロット５５の底コイルを渡り線８６を介して接続し，スロット３８の上コイルとスロット５２の底コイル，スロット３６の上コイルとスロット５０の底コイル，スロット６８の底コイルとスロット５４の上コイル，スロット７０の底コイルとスロット５６の上コイル，スロット７２の底コイルとスロット５８の上コイルをタービン側で基準とする巻線ピッチ（ピッチ数１４）で接続する。
【００５７】
このように接続しても図１と同様に，渡り線７９，８０と接続するコイルはＰ３極またはＰ４極の巻線軸から数えて３番目または５番目の上コイルおよび底コイルとなり，特定の巻線ピッチ１６で接続する箇所は口出し線７３，７４側で３箇所となる。
【００５８】
また，巻線回路１３２は、口出し線７３，７４側において，スロット６９の底コイルを渡り線８０に接続し，スロット５７の上コイルを渡り線７９に接続し，スロット５５の上コイルとスロット７１の底コイルを特定の巻線ピッチ（ピッチ数１６）で接続し，スロット１９の底コイルとスロット４の上コイル，スロット１８の底コイルとスロット３の上コイル，スロット１７の底コイルとスロット２の上コイル，スロット１６の底コイルとスロット１の上コイル，スロット１５の底コイルとスロット７２の上コイル，スロット１４の底コイルとスロット７１の上コイルをコレクタリング側で基準とする巻線ピッチ（ピッチ数１５）で接続する。
【００５９】
タービン側では，スロット６９の底コイルとスロット５５の上コイルまたはスロット７１の底コイルとスロット５７の上コイルのどちらか一方をそれぞれ渡り線８７，８８に接続し，他方をタービン側で基準とする巻線ピッチ（ピッチ数１４）で接続する。また、スロット１９の底コイルを渡り線８７に接続し，スロット７１の上コイルを渡り線８８に接続し，スロット４の上コイルとスロット１８の底コイル，スロット３の上コイルとスロット１７の底コイル，スロット２の上コイルとスロット１６の底コイル，スロット１の上コイルとスロット１５の底コイル，スロット７２の上コイルとスロット１４の底コイルをタービン側で基準とする巻線ピッチ（ピッチ数１４）で接続する。
【００６０】
このように接続しても，渡り線７９，８０と接続するコイルはＰ４極の巻線軸から数えて２番目の上コイルおよび底コイルとなり，特定の巻線ピッチ（ピッチ数１６）で接続する箇所も口出し線７３，７４側に１箇所となる。
【００６１】
次に巻線回路１３３は、口出し線７３，７４側において，スロット１８の上コイルとスロット３３の底コイル，スロット１９の上コイルとスロット３４の底コイル，スロット２０の上コイルとスロット３５の底コイル，スロット２１の上コイルとスロット３６の底コイルのうち１組を，それぞれ渡り線７９，８０に接続し，残りの３組とスロット２２の上コイルとスロット３７の底コイル，スロット１７の上コイルとスロット３２の底コイルをコレクタリング側で基準とする巻線ピッチ（ピッチ数１５）で接続する。また、スロット５１の底コイルとスロット３９の上コイルを渡り線１０３を介して接続し，スロット５３の底コイルとスロット３７の上コイルを特定の巻線ピッチ（ピッチ数１６）で接続する。
【００６２】
一方、タービン側（口出し線の反対側）では，スロット３７の底コイルを渡り線８９に接続し，スロット１７の上コイルを渡り線９０に接続し，スロット５１の底コイルとスロット３７の上コイル，スロット５３の底コイルとスロット３９の上コイルのどちらか一方を，それぞれ渡り線８９および渡り線９０に接続し，他方をタービン側で基準とする一定の巻線ピッチ（ピッチ数１４）で接続する。また、スロット３２の底コイルとスロット１８の上コイル，スロット３３の底コイルとスロット１９の上コイル，スロット３４の底コイルとスロット２０の上コイル，スロット３５の底コイルとスロット２１の上コイル，スロット３６の底コイルとスロット２２の上コイルを一定の巻線ピッチ（ピッチ数１４）で接続する。
【００６３】
このように接続することにより，渡り線７９，８０と接続するコイルはＰ２極を構成するコイルの巻線軸から数えて２番目，３番目，４番目または５番目の上コイルおよび底コイルとなり，図１と同様に特定の巻線ピッチ（ピッチ数１６）で接続する箇所が口出し線７３，７４側に１箇所，渡り線を用いてＰ３極の上コイルと底コイルを接続する箇所が１箇所となる。
【００６４】
以上、巻線回路１３１、１３２、１３３の他の接続順について説明したが、図１に示す接続順および他の接続順の説明から明らかなように，本発明による結線では、一定の巻線ピッチと異なる特定の巻線ピッチで接続する箇所はコレクタリング側（口出し線側）のみに存在し，３相分で１５箇所（例えば，口出し線側においてスロット３７の上コイルとスロット５３の底コイル）となる。渡り線は口出し線７３〜７８側で９本（渡り線７９〜８４，１０３〜１０５）で，軸方向に見てその重なりは７リング（渡り線１０３〜１０５は同じリングとなる）となる。
【００６５】
一方，タービン側（口出し線の反対側）で，渡り線は１８本（渡り線８５〜１０２）となり，軸方向に見てその重なりは６リング（渡り線９１と９４と９９は同じリング，渡り線９２と９５と９７は同じリング，渡り線８８と９３と１００は同じリング，渡り線８５と８７と９８は同じリング，渡り線８６と９０と１０２は同じリング，渡り線８９と９６と１０１は同じリングとなる）となる。
【００６６】
このように本発明では、図４に示す従来の結線と比較して，渡り線の総数および軸方向に見た渡り線の重なりは同じであるが，一定の巻線ピッテと異なる特定の巻線ピッチで接続する箇所が３箇所減少するので発電機の端部構造を簡単にすることができる。
【００６７】
なお、図１においては、巻線回路１３１はＰ３極の上コイルと底コイルを渡り線７９，８０に接続しているが，Ｐ４極の上コイルと底コイルを渡り線７９，８０に接続することもできる。その際には，巻線回路１３２はスロット５７の上コイルとスロット５９の底コイルを渡り線で接続し，スロット７２の上コイルとスロット１５の底コイル，スロット１の上コイルとスロット１６の底コイル，スロット２の上コイルとスロット１７の底コイル，スロット３の上コイルとスロット１８の底コイルのうち一組を，それぞれ渡り線７９、８０に接続する。そして，巻線回路１３３はスロット２０の上コイルとスロット３５の底コイルを接続し，スロット５１の底コイルとスロット３９の上コイルをそれぞれ渡り線７９，８０に接続することによって図１と同様の結線にできる。
【００６８】
以上のようにして回転電機の電機子巻線の巻線を行うのであるが、コレクタリング側において渡り線に接続する上コイルと底コイルは巻線軸から２番目〜５番目のコイルとしているので、各相の３つの巻線回路間の電圧アンバランスを小さくできると共に隣接する他相のコイルと電位差を低く抑えることができる。
【００６９】
また、本発明による異相間コイルの最大電圧を計算すると端子電圧の７２．６％程になる。従来の結線では異相間コイルの最大電圧が９２．６％であるから，コイル絶縁の耐圧をＶｍとすると，従来結線方式では発電機の端子電圧Ｖ＝Ｖｍ／０．９２６＝１．０８  Ｖｍ以下にしなければならないが，図６の結線方式ではＶ＝Ｖｍ／０．７２６＝１．３８Ｖｍ以下となる。すなわち，発電機の定格電圧がコイルの絶縁で制限される場合，本発明の結線方式を用いれば，従来結線方式より２８％程度端子電圧を高くすることができる。
【００７０】
図１０、図１１に本発明の他の実施例を示す。図１０は１相分について示し、図１１は図１０の結線の３相分を示している。
【００７１】
図１０において、巻線回路１３１，１３２は図１と同様の結線であるため説明を省略するが，巻線回路１３３はＰ３極を構成するコイルの巻線軸から数えて２番目の底コイルと上コイルをそれぞれ渡り線７９，８０に接続している。すなわち，巻線回路１３３は、渡り線８０との接続点１１１からスロット３９の上コイル，スロット５３の底コイル，スロット３７の上コイル，渡り線８９，スロット１７の上コイル，スロット３２の底コイル，スロット１８の上コイル，スロット３３の底コイル，スロット１９の上コイル，スロット３４の底コイル，スロット２０の上コイル，スロット３５の底コイル，スロット２１の上コイル，スロット３６の底コイル，スロット２２の上コイル，スロット３７の底コイル，渡り線９０，スロット５１の底コイル，渡り線７９との接続点１０８の順に接続して構成されている。
【００７２】
なお、図１０ではスロット３７の上コイルを渡り線８９に接続し，スロット５１の底コイルを渡り線９０に接続し，スロット３９の上コイルとスロット５３の底コイルをピッチ数１４の巻線ピッチで接続しているが，スロット３７の上コイルとスロット５１の底コイルをピッチ数１４の巻線ピッチで接続し，スロット３９の上コイルを渡り線８９に接続し，スロット５３の底コイルを渡り線９０に接続しても構わない。
【００７３】
このように接続すると，渡り線７９，８０に接続するコイルはＰ３極を構成する巻線（コイル）の巻線軸から数えて２番目の上コイルおよび底コイルとなり，特定のピッチ数１６の巻線ピッチで接続する箇所がコレクタリング側（口出し線７３，７４側）に１箇所となる。また，同じ極の上コイルと底コイルを接続する渡り線（図１の渡り線１０３）が不要となる。
【００７４】
したがって，基準とする一定の巻線ピッチと異なる特定の巻線ピッチで接続する箇所はコレクタリング側（口出し線側）のみに存在し，３相分で１５箇所（例えば，口出し線側においてスロット３７の上コイルとスロット５３の底コイル）となる。また、渡り線は口出し線７３〜７８側で６本（渡り線７９〜８４）で，軸方向に見てその重なりは２リング（渡り線７９と８１と８３は同じリング，渡り線８０と８２と８４は同じリングとなる）となる。
【００７５】
一方，タービン側（口出し線の反対側）では，渡り線は１８本（渡り線８５〜１０２）で，軸方向に見てその重なりは６リング（渡り線９１と９４と９９は同じリング，渡り線９２と９６と９７は同じリング，渡り線８８と９３と１００は同じリング，渡り線８５と８７と９８は同じリング，渡り線８６と８９と１０１は同じリング，渡り線９０と９５と１０２は同じリングとなる）となる。
【００７６】
このように、図１０、図１１に示す実施例では従来の結線と比較すると特定の巻線ピッチで接続する箇所が３箇所減少すると共に渡り線の数がコレクタリング側で３本減少し，また、軸方向に見た渡り線の重なりが５リング減少する。したがって、発電機のコイル端部の構造を簡単にすることができる。
【００７７】
なお，図１０、図１１に示す実施例では異相間コイルの最大電圧を計算すると端子電圧の８８．９％程になる。従来の結線では異相間コイルの最大電圧が９２．６％程である。コイル絶縁の耐圧をＶｍとすると，従来結線では発電機の端子電圧Ｖ＝Ｖｍ／０．９２６＝１．０８  Ｖｍ以下にしなければならないが，図１０、図１１に示す実施例ではＶ＝Ｖｍ／０．８８９＝１．１２Ｖｍ以下となる。したがって、発電機の定格電圧がコイルの絶縁で制限される場合，従来結線に比べ４％程度端子電圧を高くすることができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば各相の３つの巻線回路間の電圧アンバランスを小さくできると共に，隣接する異相間コイルの電圧を低くすることができる。その結果として，循環電流による電機子巻線の温度上昇を抑えると共に，コイル絶縁の耐圧で発電機の定格電圧が制限される場合には端子電圧を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電機子巻線１相分の結線図である。
【図２】本発明の一実施例を示す結線図である。
【図３】従来例の一例を示す電機子巻線１相分の結線図である。
【図４】従来例の一例を示す結線図である。
【図５】従来例の回転電機の一例を説明するための概念図である。
【図６】本発明を適用する回転電機の一例を説明するための概念図である。
【図７】本発明による電機子巻線のコイル配置説明図である。
【図８】本発明に関わる固定子鉄心のスロット断面図である。
【図９】本発明に関わる上コイルと底コイルの接続概略図である。
【図１０】本発明の他の実施例を示す電機子巻線１相分の結線図である。
【図１１】本発明の他の実施例を示す結線図である。
【符号の説明】
１〜７２…スロット番号，７３〜７８…口出し線，７９〜１０５…わたり線，１０６〜１２３…上コイルまたは底コイルとわたり線との接続点，１２４…固定子鉄心，１２５…電機子巻線上コイル，１２６…電機子巻線底コイル，１２７…固定子スロット，１２８…ウェッジ，１３０〜１３３…並列回路，１３４〜１４２…わたり線，１４３…発電機，１４４…ターミナルボックス，１４５…ブッシング、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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