概要
電機子巻線の巻き方は重ね巻と波巻の２種類があります。
巻き方の違いは、隣り合ったコイルとのつなぎ方によって異なってきます。
巻き方の違いによって、直流機としての特性は大きく異なるため、巻き方は非常に重要な要素です。
特徴まとめ
| 重ね巻（並列巻） | 波巻（直列巻） | |
|---|---|---|
| 並列回路数 | 磁極数と同じ | ２（固定） |
| ブラシ数 | 磁極数と同じ | ２（固定） |
| 電圧・電流 | 低電圧・大電流 | 高電圧・小電流 |
| 均圧環 | 必要 | 不要 |
重ね巻（並列巻）
重ね巻は、コイル辺を１本ずつスロットに収めながらずらして巻いていく巻き方をします。
１つ目のコイルの巻き終わりのコイル辺と、次のコイルの巻き始めのコイル辺とが重なるので、重ね巻と呼びます。
また、並列回路数が磁極数に応じて増える事から、並列巻と呼ぶ事もあります。
巻き方
４極８スロットの重ね巻を例とします。
電機子を収めるスロットを８個として、それぞれａ～ｈまでふります。
整流子もスロット数と同じ８個として、それぞれ１～８までふります。
巻き始めのコイル辺を赤線、巻き終わりのコイル辺を青線として図を描いていきます。
①
②
③
④
①スロットａとスロットｃにコイル辺を入れて図のように接続します。
②ｂとｄにコイル辺を入れて接続します。
③ｃとｅも同様にコイル辺を入れて接続します。
その後もひとつずつずらしながら、同じ形で各スロットにコイル辺を入れて接続していきます。
④全てのスロットにコイル辺が入れば重ね巻の完成です。
重ね巻の並列回路数
重ね巻の並列回路数は、磁極数と同じです。
例として、４極８スロットの重ね巻回路で見ていきます。
電機子電流は、＋のブラシから入り、整流子・ａ～ｈのスロット内のコイルを流れ、－のブラシから出ます。
整流子３から入った電流は、整流子１と５に向かって流れる電流に分かれます。
３➡５に流れる電流を赤線、３➡１に流れる電流を緑線で表現します。
電流の流れる経路
赤線
３➡ｃ➡ｅ➡ｄ➡ｆ➡５
緑線
３➡ｄ➡ｂ➡ｃ➡ａ➡１
整流子７から入った電流も、整流子１と５に向かって流れる電流に分かれます。
７➡１に流れる電流を赤線、７➡５に流れる電流を緑線で表現します。
電流の流れる経路
赤線
７➡ｇ➡ａ➡ｈ➡ｂ➡１
緑線
７➡ｈ➡ｆ➡ｇ➡ｅ➡５
+のブラシである３と７を接続し、－のブラシである１と５を接続してから、
電流の流れる経路をまとめると、次のような４並列接続回路にまとめられます。
この図から、
並列回路数が磁極数と同じであることがわかります。
並列回路数を磁極数に伴って増やせるので、電流を分散することができます。
そのため、低電圧・大電流の用途に使う事ができます。
多極機では並列回路数が多くなります。並列回路間の誘導起電力に差があると、循環電流が流れて巻線が過熱します。
これを防ぐために、等電位となるべきコイルを結線し、均圧環を設ける対策が必要となります。
波巻
波巻は、電機子巻線が一本で一筆書きのように巻いていく巻き方をします。
並列回路数が２で固定されていて、直列回路数が多いことから、直列巻と呼ぶ事もあります。
巻き方
４極９スロットの波巻を例とします。
電機子を収めるスロットを９個として、それぞれａ～ｉまでふります。
整流子もスロット数と同じ９個として、それぞれ１～９までふります。
巻き始めのコイル辺を赤線、巻き終わりのコイル辺を青線として図を描いていきます。
①
②
③
①スロットｄとスロットｆにコイル辺を入れて図のように接続します。
②ｅとｇにコイル辺を入れて接続します。
その後もひとつずつずらしながら、同じ形で各スロットにコイル辺を入れて接続していきます。
③全てのスロットにコイル辺が入れば波巻の完成です。
波巻の並列回路数
波巻の並列回路数は２です。
例として、４極９スロットの重ね巻回路で見ていきます。
電機子電流は、＋のブラシから入り、整流子３、ａ～ｉのスロット内のコイル、整流子５を流れ、－のブラシから出ます。
整流子３から入った電流は、赤線と緑線の２つの経路に分岐してから整流子５に向かって電流が流れます。
まずは、赤線の経路で整流子３➡５に到達する電流経路を見てみます。
左側の絵は、整流子３から入って１周目。
右側の絵は、整流子５から出ていくまでの全経路を矢印で示しています。
電流の流れる経路
赤線
３➡ｄ➡ｆ➡ｈ➡ａ➡ｃ➡ｅ➡ｇ➡ｉ➡ｂ➡ｄ➡５
ｄスロットで逆方向に２回電流が流れていることがわかります。
次に、緑線の経路で整流子３➡５に到達する電流経路を見てみます。
左側の絵は、整流子３から入って１周目。
右側の絵は、整流子５から出ていくまでの全経路を矢印で示しています。
電流の流れる経路
緑線
３➡ｂ➡ｉ➡ｇ➡ｅ➡ｃ➡ａ➡ｈ➡ｆ➡５
赤線の経路と、緑線の経路とまとめると、左図のようになります。
電流の流れる経路をまとめると、次のような２並列接続回路にまとめられます。
赤線の経路のスロットｄで赤線の電流が逆方向に２回流れていることを加味すると、２回通っているｄは、削除されます。
削除した後は、２つの並列回路中の直列回路数は同じになります。
この図から、並列回路数が２であることがわかります。
直列回路数が増えると、発生する逆起電力も増加していきます。
そのため、高電圧・低電流の用途に使う事ができます。
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