(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状のステータコアを有し、該ステータコア内周には周方向に所定間隔で磁極が配列され、磁極の間の部分であるスロットに三相の巻線が収納された三相交流回転電機であって、
三相の巻線の中性点に一端が接続され、他端が外部機器に接続された中性点引き出し線であって、この中性点引き出し線を介して前記外部機器に電力が供給される、中性点引き出し線を有し、
中性点引き出し線は、その一部が、当該回転電機の三相巻線の鉄心であるステータコアの磁極部分に券かれてスロット内に納められた中性点巻線となっている、
三相交流回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の三相交流回転電機であって、前記中性点巻線は、複数設けられ、これらの発生する磁束が互いに打ち消し合うように配置されている、三相交流回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の三相交流回転電機であって、前記複数の中性点巻線は、直列に接続されている、三相交流回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相交流電動機および三相交流発電機（以下、三相交流回転電機と記す）に関し、特に、中性点引き出し線を設けた三相交流回転電機において、その中性点引き出し線を流れる電流の変動を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、三相交流回転電機のコイル巻線の中性点に、中性点引き出し線を接続し、さらに、これを他の機器に接続するシステムが提案されている。例えば、特開平１０−３３７０４７号公報には、中性点にバッテリを接続し、モータの各相電流を制御するインバータの電源ラインにコンデンサを接続するシステムが提案されている。この公報のシステムでは、中性点を流れる各相電流以外の電流に交流電流を重畳することにより、モータコイルを利用してバッテリ電圧をコンデンサの充電に利用することができ、かつモータの駆動は通常どおり行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の公報の例を始めとして、中性点に他の機器を接続したシステムにおいては、中性点引き出し線に流れる電流の変動が、接続した機器に影響を与えるという問題があった。特開平１０−２８５８７９号公報には、インバータより電動機に電力を供給するシステムにおいて、インバータにより発生する高調波が電源側に伝達することを防止するために、インバータの電源側にリアクトルを配置する技術が開示されている。
【０００４】
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、三相交流発電機に設けられた中性点引き出し線を流れる電流の変動を抑制することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる三相交流回転電機は、略円筒状のステータコアを有し、該ステータコア内周には周方向に所定間隔で磁極が配列され、磁極の間の部分であるスロットに三相の巻線が収納された三相交流回転電機であって、三相の巻線の中性点に一端が接続され、他端が外部機器に接続された中性点引き出し線であって、この中性点引き出し線を介して前記外部機器に電力が供給される、中性点引き出し線を有し、中性点引き出し線は、その一部が、当該回転電機の三相巻線の鉄心であるステータコアの磁極部分に券かれてスロット内に納められた中性点巻線となっている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の三相交流回転電機の断面の概略、特に１／８周分を示す図である。ステータ１０は、略円筒形の内周に、周方向に所定の間隔をあけて磁極１２が配列されたステータコア１４を有している。磁極１２の間の空間は、スロット１６と呼ばれ、巻線１８，２０を構成する導線が納められている。巻線１８は、三相の各相に対応し、巻線２０は、後に詳述するように中性点に接続される。ステータ１０の内側には、円柱または円筒形のロータ２２が配置されている。ロータ２２は、その周囲に周方向に所定の間隔で配列された永久磁石２４を含むロータコア２６を含む。
【０００７】
ステータ１０の三相の巻線１８のそれぞれに所定の位相で電流を流すことによって、ステータ１０の内部に回転磁界が発生し、この回転磁界と永久磁石２４の相互作用によってロータ２２が回転する。
【０００８】
図２には、図１に示す本実施形態の回転電機の巻線の構成が示されている。図示するように、本実施形態は、スター結線された各相、すなわちＵ，Ｖ，Ｗ相に対応した巻線１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗが設けられている。以下、巻線ごとの相に関して区別する必要がない場合は、単に巻線１８と記して説明を行う。本実施形態においては、中性点２８に中性点引き出し線３０を接続し、この引き出し線に中性点巻線２０を設けている。この引き出し線には、各相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）の和に相当する電流（Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ）が流れる。中性点巻線２０は、図１に示すように、各相巻線１８とともにスロット１６内に納められ、各相の巻線１８と、鉄心であるステータコア１４を共有する。
【０００９】
図３および図４は、巻線１８，２０を展開した状態を示す図である。図３には、各相の巻線１８が示されており、Ｕ相の巻線１８Ｕが実線で示され、Ｖ相の巻線１８Ｖは一点鎖線、Ｗ相の巻線１８Ｗは二点鎖線で示されている。さらに詳細に説明すれば、各相は、直列に接続された４個の巻線１８の２組を並列させた構成を有している。引き出し線については、複数の巻線２０を直列に接続して構成されている。複数の中性点巻線２０は、それぞれが発生する磁束が互いに打ち消し合うように配置されている。図５は、中性点巻線２０のみに通電した場合に発生するトルクを示した図である。図示するように、このトルクは電気角１２０°の周期を有し、互いに打ち消し合う。よって、この中性点巻線２０により形成される磁束が回転電機の運転時にロータ２２に作用する、すなわちロータ２２の回転を乱す外乱トルクとなることがない。
【００１０】
図６は、中性点巻線２０により形成されたリアクトルによる中性点電流のリプル低減効果を示す図である。破線は、中性点引き出し線３０にリアクトルを設けていない状態の中性点電流、実線はリアクトルを設けた場合の電流を示す。この場合は、リアクトルを設けることによってリプル電流を振幅で１／４程度に低減していることが分かる。
【００１１】
以上の実施形態においては、中性点引き出し線に設けるリアクトルをステータコアを用いた構成としたが、外部の回路に用いるリアクトルにステータコアを利用することも可能である。以下、この例について説明する。
【００１２】
図７および図８は、低電圧の電池で、昇圧回路により昇圧を行い、電動機４０を駆動する構成である。図７は、一般的な回路構成を示す。バッテリ４２の電圧をリアクトル４４を含む昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）４６により昇圧して、インバータ４８を介して電動機４０に供給する。図８は、リアクトル４４をステータコアを利用したリアクトル５０に置き換えた構成を示している。図８の構成によれば、リアクトルを設けるためのスペースが必要なくなり、システム全体では、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態の回転電機の概略構成を示す図である。
【図２】  本実施形態の回転電機の巻線構成を示す図である。
【図３】  本実施形態の回転電機の巻線の展開図である。
【図４】  本実施形態の回転電機の中性点巻線の展開図である。
【図５】  中性点巻線のみに通電したときのトルクを示す図である。
【図６】  中性点巻線を設けたことによる中性点電流のリプル低減効果を示す図である。
【図７】  外部リアクトルを有するシステムの一例を示す図である。
【図８】  図７に示すリアクトルを、回転電機のコアを利用して構成した例を示す図である。
【符号の説明】
１０  ステータ、１２  磁極、１４  ステータコア、１６  スロット、１８  各相の巻線、２０  中性点巻線、２８  中性点、３０  中性点引き出し線。
【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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