CN103190058B - 旋转电机 - Google Patents

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    • H02K11/05Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets

Abstract

本发明的目的在于提供一种即使使用在定子铁芯的槽内配置有不同相的定子绕组的定子的情况下,也能够使各相的电感降低或均衡的低噪音、高输出且高效率的廉价的旋转电机。本发明为了使电感均衡,而将具有每极每相的槽数为2以上的结构,且具有电角不同的6相绕组的以短节距构成的定子绕组(7),在槽内在各相至少分割为两部分地配置,并且将电角不同的至少两个相的定子绕组(7)串联连接。由此,减少二极管(201、202)等整流元件的使用数量,削减部件个数和组装工时,从而降低成本。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及发电机和电动机等旋转电机。
背景技术
近年来,伴随环境管制,车辆的节能化有所发展,车辆用旋转电机要求廉价地提供高输出且高效率的旋转电机,特别是针对效果大的定子作出提案。
一般用于旋转电机的定子包括:圆周方向上多个槽在内周面开口的定子铁芯;和用连续线波状地形成的定子绕组。定子绕组所使用的环状线圈的卷绕节距为整节距卷绕,定子绕组跨越多个齿插入各槽中。转子使具有爪形磁极的一对转子铁芯以爪部彼此相对、且一方的爪形磁极与另一方的爪形磁极咬合的方式配置。
此处,存在以下技术:使定子绕组的环状线圈的卷绕节距为短节距卷绕,从以往的波形绕组改为采用多个环状线圈连接的绕组方式,由此缩短线圈长度而降低电阻值,提供廉价且高输出、高效率的旋转电机(参照专利文献1)。
进而,在每极每相的槽数为2的定子中构成电角分别错开30°相位的两组三相绕组,由此降低磁激振力而实现低噪音的旋转电机。
先行技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-247196号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
根据专利文献1,构成由连续线构成的定子绕组的情况下,在同一个槽内配置异相的线圈,且异相的线圈被分割为内层和外层地配置,因此,各相在有偏向的状态下配置,从而三相绕组内产生各相的电感的不均衡。
各相的电感不均衡时发电电流在各相不同,定子绕组和二极管的发热量变得不均衡,由于线圈和二极管的温度上升以及磁激振力的增大而引起的磁噪音增大等,导致在品质和特性方面降低。此外,三角形接线中,由于在接线内循环的循环电流的增加,作为定子绕组的铜损被消耗,所以发电效率降低。
此外,由于是具有两组三相绕组的定子,所以需要两组整流器,整流器使用的整流元件(二极管和开关元件)的数量也增加为2倍,成本上升。
本发明鉴于上述技术问题而完成的,其目的在于,即使使用在定子铁芯的槽内配置不同相的定子绕组的定子的情况下,也能够使各相的电感降低并且均衡,从而提供一种低噪音、高输出且高效率的廉价的旋转电机。
用于解决技术问题的技术手段
解决上述技术问题的本发明的旋转电机的特征在于,具有以下结构:使在定子铁芯的多个槽中卷绕的定子绕组,以在槽内各相至少分割为两部分的方式配置,并且使电角不同的至少两个相的定子绕组串联连接。
发明的效果
根据本发明,即使使用在定子铁芯的槽内配置不同相的定子绕组的定子的情况下,也能够使各相的电感均衡,实现高输出和高效率,通过将电角不同的相的定子绕组串联连接,能够减少二极管等整流元件和MOS-FET等开关元件的使用数量。从而,能够削减部件个数和组装工时而降低成本,提供廉价的旋转电机。此外,发电机的情况下能够直接使用与三相绕组同等的整流装置和电压控制,电动机的情况下能够直接使用与三相绕组同等的逆变器和电动机的驱动系统,只要变更旋转电机即可。
本说明书包含作为本申请的优先权基础的日本国专利申请2010-241075号的说明书和/或附图记载的内容。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的旋转电机的整体结构的截面图。
图2是通过短节距卷绕来卷绕的以往的定子的U1相定子绕组的立体图和电路图。
图3是通过短节距卷绕来卷绕的以往的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。
图4是通过短节距卷绕来卷绕的以往的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图5是本发明的第一实施方式的旋转电机的定子的立体图。
图6是本发明的第一实施方式的旋转电机的定子的U1相定子绕组的立体图和电路图。
图7A是本发明的第一实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子A绕组的配置图。
图7B是本发明的第一实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子B绕组的配置图。
图8是本发明的第一实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图9是本发明的第一实施方式的旋转电机的定子的六边形的接线图。
图10是本发明的第一实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图11是本发明的第二实施方式的旋转电机的定子的U1相定子绕组的立体图和电路图。
图12A是本发明的第二实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子C绕组的配置图。
图12B是本发明的第二实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子D绕组的配置图。
图13是本发明的第二实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图14是本发明的第二实施方式的旋转电机的定子的六边形的接线图。
图15是本发明的第二实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图16是本发明的第三实施方式的旋转电机的定子的立体图。
图17是本发明的第三实施方式的旋转电机的定子的U相定子绕组的立体图和电路图。
图18是本发明的第三实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。
图19是本发明的第三实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图20是本发明的第三实施方式的旋转电机的定子的六边形的接线图。
图21是本发明的第三实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图22是本发明的第四实施方式的旋转电机的定子的U相定子绕组的立体图和电路图。
图23是本发明的第四实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。
图24是本发明的第四实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图25是本发明的第四实施方式的旋转电机的定子的六边形的接线图。
图26是本发明的第四实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图27是本发明的第五实施方式的旋转电机的定子的U相定子绕组的立体图和电路图。
图28是本发明的第五实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。
图29是本发明的第五实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图30是本发明的第五实施方式的旋转电机的定子的六边形的接线图。
图31是本发明的第五实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图32是本发明的第六实施方式的旋转电机的定子的U相定子绕组的立体图和电路图。
图33是本发明的第六实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。
图34是本发明的第六实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图35是本发明的第六实施方式的旋转电机的定子的六边形的接线图。
图36是本发明的第六实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图37是本发明的第七实施方式的旋转电机的定子的U相定子绕组的立体图和电路图。
图38是本发明的第七实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。
图39是本发明的第七实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图40是本发明的第七实施方式的旋转电机的定子的三角形的接线图。
图41是本发明的第七实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图42是本发明的第八实施方式的旋转电机的定子的U相定子绕组的立体图和电路图。
图43是本发明的第八实施方式的旋转电机的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。
图44是本发明的第八实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。
图45是本发明的第八实施方式的旋转电机的定子的三角形的接线图。
图46是本发明的第八实施方式的旋转电机的定子的放射状的接线图。
图47是表示将旋转电机用作电动机的系统的比较例的图(三相绕组的定子)。
图48是表示将旋转电机用作电动机的系统的比较例的图(具有两组三相绕组的定子)。
图49是表示将本发明的旋转电机用作电动机的系统例的图。
图50是具有使电角相互错开30°相位的两个三相绕组(星形接线)的定子的接线图。
图51是具有使电角相互错开30°相位的两个三相绕组(三角形接线)的定子的接线图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下,用图1~图10说明本发明的第一实施方式的旋转电机的结构。
首先,用图1说明本实施方式的旋转电机的整体结构。此处,作为旋转电机,以车辆用交流发电机为例说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的旋转电机的整体结构的截面图。
车辆用交流发电机23具备转子4和定子5。转子4在轴2的中心部具备励磁绕组13,由在其两侧用磁性材料成形的前侧爪形磁极11和后侧爪形磁极12构成的转子铁芯以覆盖励磁绕组13的方式从两侧夹着励磁绕组13地配置。前侧爪形磁极11与后侧爪形磁极12以爪部彼此相对,且一方的爪磁极与另一方的爪磁极咬合的方式配置。
转子4在定子5的内周侧隔着微小的间隔相对配置。转子4在前轴承3和后轴承10的内圈插通轴2,可旋转地被支撑。
定子5由定子铁芯6和定子绕组7构成。定子铁芯6使形成环状的薄钢板多片叠层,在内周侧由突出的齿部(teeth)构成,在各齿部之间形成槽。在各个槽中,各相的定子绕组7跨越多个齿地插入安装到各个槽中。定子5的两端被前支架18和后支架19保持。
在轴2的一个端部安装有滑轮1。在轴2的另一个端部设置有集电环14,与电刷15接触并对励磁绕组13供给电力。并且,在转子4的前侧爪形磁极11和后侧爪形磁极12的两端面,设置在外周侧具有多个叶片的冷却风扇即前风扇16和后风扇17,以通过旋转产生的离心力导入来自外部的空气,将使内部冷却后的空气向外部排出的方式,使空气流通。
定子绕组7在本例中由电角不同的六个相的绕组构成,将两个相的定子绕组串联连接。从定子绕组7导出的引线为3处,与整流器20连接。整流器20由二极管等整流元件构成,构成全波整流电路。例如二极管的情况下,阴极端子201与二极管连接端子21连接。此外,阳极侧202的端子与车辆用交流发电机本体电连接。后盖22起到整流器20的保护盖的作用。
接着,说明发电动作。
首先,伴随发动机的起动,转动从曲轴通过传送带传导至滑轮1,由此通过轴2使转子4旋转。此处,对转子4上设置的励磁绕组13经由集电环14从电刷15供给直流电流时,产生围绕励磁绕组13的内外周旋转的磁通,因此在转子4的前侧爪形磁极11和后侧爪形磁极12上在圆周方向上交替地形成N极或S极。该励磁绕组13产生的磁通,从前侧爪形磁极11的N极通过定子铁芯6且围绕定子绕组7的周围旋转,到达转子4的后侧爪形磁极12的S极,从而形成围绕转子4和定子5旋转的磁路。这样通过转子产生的磁通与定子绕组7交链,所以在U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相的定子绕组7中分别产生交流感应电压,整体产生6个相的交流感应电压。
这样发电得到的交流电压,通过由二极管等整流元件构成的整流器20,被全波整流而转换为直流电压。为了使整流后的直流电压成为恒定电压,利用IC调节器(未图示)控制对励磁绕组13供给的电流而达成。
接着,图2~图4表示通过短节距卷绕来卷绕的以往的定子的结构。
图2是通过短节距卷绕来卷绕的以往的定子的U1相定子绕组的立体图和电路图。图3是通过短节距卷绕来卷绕的以往的定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。图4是通过短节距卷绕来卷绕的以往的定子的槽内的各相的线圈配置图。
此处,短节距卷绕是指,定子绕组中使用的环状线圈的卷绕节距以不足电角180°地跨越多个齿插入各个槽。此外,整节距卷绕是指,定子绕组中使用的环状线圈的卷绕节距以电角180°(与极距相等的间隔)地跨越多个齿插入各个槽。
如图2所示,定子绕组7以将环状地卷绕成形的线圈用多个连接线连接的方式构成,为12极且三相绕组为两组的情况下,环状线圈的数量为12个线圈,各线圈之间用连接线连接,连续地形成。环状线圈的匝数例如为4匝(以下将匝记载为T)。
其中,定子铁芯6的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
如图2所示,U1相的定子绕组7U1的环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为卷绕节距不足180°的短节距卷绕。
在U1相绕组7U1中,从引线71U-S向引线71U-E,使第一个环状线圈76逆时针地卷绕,接着,使第二个环状线圈顺时针地卷绕,之后同样地,使卷绕方向依次交替地卷绕。在U1相绕组7U1的环状线圈76中,通过连接线75a在线圈端部72a一侧使彼此相邻的线圈相互连接。连接线75a设置为在从引线71U-S起第偶数个环状线圈76的线圈端部72a一侧交叉。
此外,V1相至W2相的定子绕组7也是同样的结构。
图3表示各相的线圈配置。此处,定子绕组7由电角不同的6个相的绕组(两个三相绕组)构成,由U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相构成。U1相与U2相配置为向旁边错开一个槽,V1相与V2相和W1相与W2相也同样配置为向旁边错开一个槽。本例中,一个槽的电角相当于30°。
各定子绕组7,如图3所示,在定子铁芯6的槽内按U1相绕组7U1、U2相绕组7U2、V1相绕组7V1、V2相绕组7V2、W1相绕组7W1、W2相绕组7W2的顺序插入,如图4所示,在槽内依次配置。
以短节距卷绕来卷绕的定子绕组7的配置,如图4所示成为在槽的半径方向上分割为两部分,使槽开口部一侧为内层、定子铁芯6的外周侧为外层的两层绕组的配置。
此处,图4中,附加了相同符号的例如两个U1相的环状线圈U1-1表示图2所示的成形为环状的线圈。环状的成形线圈由两个直线状的槽插入部和将两个槽插入部的两端连接的两个线圈端部构成。图4所示的两个U1相的环状线圈U1-1表示成形为一个环状的线圈的各槽插入部。两个槽插入部的两端在从槽的两端向定子铁芯6的轴方向两侧突出的部分,分别由两个线圈端部连接。
第一环状线圈U1-1的槽插入部中间夹着3个槽S2~S4,插入第一个槽S1和第五个槽S5。第二个U1相的环状线圈U1-2插入:与同插入了第一个U1相的环状线圈U1-1的槽S5相邻的第六个槽S6隔着1个槽距的第七个槽S7;和与其之间夹着三个槽S8~S10的第十一个槽S11。其中,第一个U1相的环状线圈U1-1与第二个U1相的环状线圈U1-2如图2所示通过连接线连接。即,在U1相的环状线圈7U1中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
此外,图4中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
U1相的定子绕组全部插入槽的外层一侧。
接着,说明U2相的定子绕组7U2。
第一环状线圈U2-1的槽插入部中间夹着3个槽S3~S5,插入第二个槽S2和第六个槽S6。第二个U2相的环状线圈U2-2插入:与同插入第一个U1相的环状线圈U1-1的槽S6相邻的第七个槽S7隔着一个槽距的第八个槽S8;和与其之间夹着三个槽S9~S11的第十二个槽S12。
其中,第一个U2相的环状线圈U2-1与第二个U2相的环状线圈U2-2如图3所示通过连接线连接。即,在U2相的环状线圈7U2中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
此外,图4中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
U2相的定子绕组全部插入槽的外层一侧。
接着,说明V1相的定子绕组7V1。第一环状线圈V1-1的槽插入部中间夹着3个槽S4~S6,插入第三个槽S3的外层和第七个槽S7的内层。第二个V1相的环状线圈V1-2中间夹着3个槽S10~S12,插入第九个槽S9的外层和未图示的第十三个槽S13的内层。
其中,第一个V1相的环状线圈V1-1与第二个V1相的环状线圈V1-2如图3所示通过连接线连接。即,在V1相的环状线圈7V1中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
此外,图4中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
接着,说明V2相的定子绕组7V2。第一环状线圈V2-1的槽插入部中间夹着3个槽S5~S7,插入第四个槽S4的外层和第八个槽S8的内层。第二个V2相的环状线圈V2-2中间夹着3个槽S11~S13,插入第十个槽S10的外层和未图示的第十四个槽S14的内层。
其中,第一个V2相的环状线圈V2-1与第二个V2相的环状线圈V2-2,如图3所示通过连接线连接。即,在V2相的环状线圈7V2中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
此外,图4中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
接着,说明W1相的定子绕组7W1。第一环状线圈W1-1的槽插入部中间夹着3个槽S6~S8,插入第五个槽S5和第九个槽S9的内层。第二个W1相的环状线圈W1-2中间夹着3个槽S12~S14,插入第十一个槽S11和未图示的第十五个槽S15的内层。
其中,第一个W1相的环状线圈W1-1与第二个W1相的环状线圈W1-2,如图3所示通过连接线连接。即,在W1相的环状线圈7W1中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
此外,图4中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
W1相的定子绕组全部插入槽的内层一侧。
接着,说明W2相的定子绕组7W2。第一环状线圈W2-1的槽插入部中间夹着3个槽S7~S9,插入第六个槽S6和第十个槽S10的内层。第二个W2相的环状线圈W2-2中间夹着3个槽S13~S15,插入第十二个槽S12和未图示的第十六个槽S16的内层。
其中,第一个W2相的环状线圈W2-1与第二个W2相的环状线圈W2-2,如图3所示通过连接线连接。即,在W2相的环状线圈7W2中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
此外,图4中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
W2相的定子绕组全部插入槽的内层一侧。
根据定子绕组7的配置,U1相的定子绕组7U1配置在外层,U2相的定子绕组7U2配置在外层,V1相的定子绕组7V1配置在内层和外层,V2相的定子绕组7V2配置在内层和外层,W1相的定子绕组7W1配置在内层,W2相的定子绕组7W2配置在内层,在定子铁芯6上不均匀地配置。槽的漏电感在槽的半径方向上成比例关系,如图4所示,漏电感从槽开口部朝向外周侧连续地增加。
此处,例如设从转子的中心到槽内的内层线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层线圈的半径方向的中心位置为基准,设外层线圈的半径方向的中心位置为R0+R。U1相定子绕组7U1,由于图示的两个环状线圈均插入外层,因而半径方向的距离的总和表示为4R0+4R(=2×(2R0+2R))。U2相定子绕组7U2,由于图示的两个环状线圈均插入外层,因而半径方向的距离的总和表示为4R0+4R(=2×(2R0+2R))。
V1相定子绕组7V1,由于均分别插入外层和内层,因而半径方向的距离的总和表示为4R0+2R(=2×(R0+R+R0+0))。V2相定子绕组7V2,由于均分别插入外层和内层,因而半径方向的距离的总和表示为4R0+2R(=2×(R0+R+R0+0))。
进而,W1相定子绕组7W1,由于图示的两个环状线圈均插入内层,因而半径方向的距离的总和表示为4R0(=2×(2R0+0))。
进而,W2相定子绕组7W2,由于图示的两个环状线圈均插入内层,因而半径方向的距离的总和表示为4R0(=2×(2R0+0))。
以W1相的定子绕组为基准时,在图4的所有槽数的1/6的范围内,U1相对于W1相高4R,V1相对于W1相高2R。因此,配置在槽的内层的W1相的定子绕组7W1电感较低,配置在槽的外层的U1相的定子绕组7U1电感较高,产生电感按各相的定子绕组而不同的不均衡的状态。
此外同样以W2相的定子绕组为基准时,在图4的所有槽数的1/6的范围内,U2相对于W2相高4R,V2相对于W2相高2R。因此,配置在槽的内层的W2相的定子绕组7W2电感较低,配置在槽的外层的U2相的定子绕组7U2电感较高,产生电感按各相的定子绕组而不同的不均衡的状态。
各相的电感变得不均衡时,发电电流在各相不同,定子绕组和二极管的发热量变得不均衡,由于线圈和二极管的温度上升以及磁激振力的增大而引起的磁噪音增大等,导致在品质和特性方面降低。
此外,三角形接线中,由于在接线内循环的循环电流的增加,作为定子绕组的铜损被消耗,所以发电效率降低。
接着,用图5~图10,说明第一实施方式的旋转电机的定子的结构。
图5是第一实施方式的旋转电机的定子的立体图。图6是通过短节距卷绕来卷绕的第一实施方式的旋转电机的定子的U1相定子绕组的立体图和电路图。图7A是从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子A绕组的配置图。图7B是从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子B绕组的配置图。图8是通过短节距卷绕来卷绕的第一实施方式的旋转电机的定子的槽内的各相的线圈配置图。图9是使第一实施方式的旋转电机的各相的定子绕组按六边形接线的接线图。图10是使第一实施方式的旋转电机的各相的定子绕组放射状地接线的接线图。
如图5所示,定子5具备在内周面的圆周方向上具有多个槽的环状的定子铁芯6,隔着在该各个槽的内周面安装的U字形的绝缘纸8安装各相的定子绕组7,为了将定子绕组7保持在槽内而在槽的最内周侧具有槽楔9。该例子中,槽数为72。此时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
在定子铁芯6的轴方向两侧从定子铁芯6的槽伸出的部分是跨越两个槽之间的线圈端72a、72b。此外,如图所示,从定子绕组7在线圈端72a一侧合计在3处引出4根引线71,作为3个端子与整流器20连接。此外,在3处引出4根一组的连接点73,通过焊接或软钎焊电连接。这是如使用图6所述,为了将电角不同的U1相~W2相的6个相的定子绕组,以U1相与U2相的定子绕组串联连接、V1相与V2相的定子绕组串联连接、W1相与W2相的定子绕组串联连接的方式形成。
如图6所示,U1相定子绕组7U1以将环状地卷绕成形的线圈76用多个连接线连接的方式构成,本例即每极每相的槽数为2的12极6个相的绕组的情况下,环状线圈76的数量为12个线圈,各线圈之间用连接线75连接,连续地形成。环状线圈76的匝数例如为4T。
如图6所示,U1相定子绕组7U1由U1相绕组7U1-A和U1相绕组7U1-B(第一相第一定子绕组和第一相第二定子绕组)构成。U1相绕组7U1-A的连接线75a配置在定子铁芯6的轴方向的一侧、即作为图示的上侧的引线71突出的一侧的线圈端部72a一侧,U1相绕组7U1-B的连接线75b配置在定子铁芯6的轴方向的另一侧、即作为与图示的下侧的引线71突出的一侧相反的一侧的线圈端部72b一侧。即,在定子铁芯6上安装U1相绕组7U1-A和U1相绕组7U1-B时,在定子铁芯6的轴方向两侧的线圈端部72a、72b,使U1相绕组7U1-A和U1相绕组7U1-B的连接线75a、75b在定子铁芯6的轴方向两侧均等地分散配置。
图6的上侧所示的U1相绕组7U1-A和U1相绕组7U1-B的U1相电路图如图6的下侧所示。U1相绕组7U1-A和U1相绕组7U1-B的环状线圈76以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈76为以卷绕节距为比极距小的不足电角180°的方式卷绕的短节距卷绕。本例的环状线圈76的卷绕节距是跨越3个槽的4/6节距(电角120°)。
在U1相绕组7U1-A中,从引线71向连接点73,使第一个环状线圈76逆时针地卷绕,接着,使第二个环状线圈顺时针地卷绕,之后同样地使卷绕方向依次交替地卷绕。U1相绕组7U1-A的环状线圈76通过连接线75a在线圈端部72a一侧将彼此相邻的线圈相互连接。连接线75a设置为在从引线71起第偶数个环状线圈76的线圈端部72a一侧交叉。
在U2相绕组7U1-B中,从引线71向连接点73,使第一个环状线圈76顺时针地卷绕,接着,使第二个环状线圈逆时针地卷绕,之后同样地使卷绕方向依次交替地卷绕。U1相绕组7U1-B的环状线圈76通过连接线75b在线圈端部72b一侧将彼此相邻的线圈相互连接。连接线75b设置为在从引线71起第偶数个环状线圈76的线圈端部72a一侧交叉。
对于V1相的定子绕组、W1相的定子绕组、U2相的定子绕组、V2相的定子绕组、W2相的定子绕组,也与U1相定子绕组7U1同样地,分别分割为V1相绕组7V1-A和7V1-B(第三相第一定子绕组和第三相第二定子绕组)、W1相绕组7W1-A和7W1-B(第五相第一定子绕组和第五相第二定子绕组)、U2相绕组7U2-A和7U2-B(第二相第一定子绕组和第二相第二定子绕组)、V2相绕组7V2-A和7V2-B(第四相第一定子绕组和第四相第二定子绕组)、W2相绕组7W2-A和7W2-B(第六相第一定子绕组和第六相第二定子绕组)。
图7A、图7B是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。图7A是连接线75a配置在线圈端部72a一侧的A绕组的配置图,图7B是连接线75b配置在线圈端部72b一侧的B绕组的配置图。
图7A、图7B表示了各相的线圈配置,此处,定子绕组7由电角不同的6个相的绕组构成,由U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相构成。U1相与U2相配置成向旁边错开一个槽,V1相与V2相以及W1相与W2相同样配置成向旁边错开一个槽。本例中,1个槽的电角相当于30°。
各定子绕组7,如图7A所示,在槽内按U1相绕组7U1-A、U2相绕组7U2-A、V1相绕组7V1-A、V2相绕组7V2-A、W1相绕组7W1-A、W2相绕组7W2-A的顺序插入,接着,如图7B所示,在槽内按W2相绕组7W2-B、W1相绕组7W1-B、V2相绕组7V2-B、V1相绕组7V1-B、U2相绕组7U2-B、U1相绕组7U1-B的顺序插入,如图8所示,在槽内依次配置。
如图8所示,定子绕组7的槽内的线圈的配置,成为在半径方向上分割为4部分的4层绕组的配置。此处,设槽的最内周侧为第一层,最外周侧为第四层时,构成第一层与第四层为同相,第二层与第三层为同相的配置,将各相并联连接,由此,合成电感,使各相的电感均等化,使各相的发电电流变得均衡。
如图8所示,以第二层与第三层之间的线为基准,轴对称地插入U1相绕组7U1-A、U2相绕组7U2-A、V1相绕组7V1-A、V2相绕组7V2-A、W1相绕组7W1-A、W2相绕组7W2-A、W1相绕组7W1-B、W2相绕组7W2-B、V1相绕组7V1-B、V2相绕组7V2-B、U1相绕组7U1-B、U2相绕组7U2-B。即,U1相绕组7U1-A、U2相绕组7U2-A插入第四层,相对地,U1相绕组7U1-B、U2相绕组7U2-B插入第一层。此外,V1相绕组7V1-A、V2相绕组7V2-A插入第四层和第三层,相对地,V1相绕组7V1-B、V2相绕组7V2-B插入第一层和第二层。进而,W1相绕组7W1-A、W2相绕组7W2-A插入第三层,相对地,W1相绕组7W1-B、W2相绕组7W2-B插入第二层。
此处,用图8具体说明各相绕组的插入顺序。
图8中,例如,在U1相绕组7U1-A中,两个附加相同符号U1A1的线圈表示成形为环状的线圈。环状的成形线圈由两个直线状的槽插入部和将两个槽插入部的两端连接的两个线圈端部构成。图8所示的两个U1相的环状线圈U1A1表示成形为一个环状的线圈的各槽插入部。两个槽插入部的两端在从槽的两端伸出的部分,分别由两个线圈端部连接。U1相绕组7U1-A插入槽的第四层。U1相绕组7U1-A的第一环状线圈U1A1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第一个槽S1和第五个槽S5。U1相的第二个环状线圈U1A2插入:从插入了U1相的第一个环状线圈U1A1的槽S5跳过一个槽的第七个槽S7;和与其之间夹着3个槽的第十一个槽S11。其中,U1相的第一个环状线圈U1A1与U1相的第二个环状线圈U1A2通过连接线连接。即,在U1相绕组7U1-A中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。此外,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
U1相绕组7U1-A全部插入槽的第四层一侧。
接着,说明U2相绕组7U2-A。U2相绕组7U2-A插入槽的第四层。U2相的第一环状线圈U2A1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第二个槽S2和第六个槽S6。U2相的第二个环状线圈U2A2插入:从插入了U2相的第一个环状线圈U2A1的槽S6跳过一个槽的第八个槽S8;和与其之间夹着3个槽的第十二个槽S12。其中,U2相的第一个环状线圈U2A1与U2相的第二个环状线圈U2A2通过连接线连接。即,在U2相绕组7U2-A中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。此外,图8中图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
U2相绕组7U2-A全部插入槽的第四层一侧。
接着,说明V1相绕组7V1-A。V1相的第一环状线圈V1A1的槽插入部中间夹着3个槽插入第三个槽S3的第四层和第七个槽S7的第三层。V1相的第二个环状线圈V1A2插入:从插入了V1相的第一个环状线圈V1A1的槽S7跳过一个槽的第九个槽S9的第四层;和与其之间夹着3个槽的第十三个槽(未图示)的第三层。V1相的第一个环状线圈V1A1与V1相的第二个环状线圈V1A2通过连接线连接。即,在V1相绕组7V1-A中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
V1相绕组7V-A1全部插入槽的第四层一侧和第三层一侧。
接着,说明V2相绕组7V2-A。V2相的第一环状线圈V2A1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第四个槽S4的第四层和第八个槽S8的第三层。V2相的第二个环状线圈V2A2插入:从插入了V2相的第一个环状线圈V2A1的槽S8跳过一个槽的第十个槽S10的第四层;和与其之间夹着3个槽的第十四个槽(未图示)的第三层。其中,V2相的第一个环状线圈V2A1与V2相的第二个环状线圈V2A2通过连接线连接。即,在V2相绕组7V2-A中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
V2相绕组7V2-A全部插入槽的第四层一侧和第三层一侧。
接着,说明W1相绕组7W1-A。W1相的第一环状线圈W1A1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第五个槽S5和第九个槽S9的第三层。W1相的第二个环状线圈W1A2插入:从插入了W1相的第一个环状线圈W1A1的槽S9跳过一个槽的第十一个槽S11;和与其之间夹着3个槽的第十五个槽(未图示)。其中,W1相的第一个环状线圈W1A1与W1相的第二个环状线圈W1A2通过连接线连接。即,在W1相绕组7W1-A中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
W1相绕组7W1-A全部插入槽的第三层一侧。
接着,说明W2相绕组7W2-A。W2相的第一环状线圈W2A1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第六个槽S6和第十个槽S10的第三层。W2相的第二个环状线圈W2A2插入:从插入了W2相的第一个环状线圈W2A1的槽S10跳过一个槽的第十二个槽S12;和与其之间夹着3个槽的第十六个槽(未图示)。其中,W2相的第一个环状线圈W2A1与W2相的第二个环状线圈W2A2通过连接线连接。即,在W2相的定子绕组7W2-A中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
W2相绕组7W2-A全部插入槽的第三层一侧。
接着,说明W2相绕组7W2-B。W2相的第一环状线圈W2B1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第六个槽S6和第十个槽S10的第二层。W2相的第二个环状线圈W2B2插入:从插入了W2相的第一个环状线圈W2B1的槽S10跳过一个槽的第十二个槽S12;和与其之间夹着3个槽的第十六个槽(未图示)。其中,W2相的第一个环状线圈W2B1与W2相的第二个环状线圈W2B2通过连接线连接。即,在W2相绕组7W2-B中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
W2相绕组7W2-B全部插入槽的第二层一侧。
接着,说明W1相绕组7W1-B。W1相的第一环状线圈W1B1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第五个槽S5和第九个槽S9的第二层。W1相的第二个环状线圈W1B2插入:从插入了W1相的第一个环状线圈W1B1的槽S9跳过一个槽的第十一个槽S11;和与其之间夹着3个槽的第十五个槽(未图示)。其中,W1相的第一个环状线圈W1B1与W1相的第二个环状线圈W1B2通过连接线连接。即,在W1相绕组7W1-B中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
W1相绕组7W1-B全部插入槽的第二层一侧。
接着说明V2相绕组7V2-B。V2相的第一环状线圈V2B1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第四个槽S4的第一层和第八个槽S8的第二层。V2相的第二个环状线圈V2B2插入:从插入了V2相的第一个环状线圈V2B1的槽S8跳过一个槽的第十个槽S10的第一层;和与其之间夹着3个槽的第十四个槽(未图示)的第二层。其中,V2相的第一个环状线圈V2B1与V2相的第二个环状线圈V2B2通过连接线连接。即,在V2相绕组7V2-B中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
V2相绕组7V2-B全部插入槽的第二层一侧和第一层一侧。
接着,说明V1相绕组7V1-B。V1相的第一环状线圈V1B1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第三个槽S3的第一层和第七个槽S7的第二层。V1相的第二环状线圈V1B2的槽插入部中间夹着3个槽,插入第九个槽S9的第一层和第十三个槽(未图示)的第二层。其中,V1相的第一个环状线圈V1B1与V1相的第二个环状线圈V1B2通过连接线连接。即,在V1相绕组7V1-B中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。
同样,V1相的第十二个环状线圈V1B12插入第一个槽S1的第二层。其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
V1相绕组7V1-B全部插入槽的第二层一侧和第一层一侧。
接着,说明U2相绕组7U2-B。U2相绕组7U2-B插入槽的第一层。U2相的第一环状线圈U2B1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第二个槽S2和第六个槽S6。U2相的第二个环状线圈U2B2插入:从插入了U2相的第一个环状线圈U2B1的槽S6跳过一个槽的第八个槽S8;和与其之间夹着3个槽的第十二个槽S12。其中,U2相的第一个环状线圈U2B1与U2相的第二个环状线圈U2B2通过连接线连接。即,在U2相绕组7U2-B中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
U2相绕组7U2-B全部插入槽的第一层一侧。
接着,说明U1相绕组7U1-B。U1相的环状线圈7U1-B插入槽的第一层。U1相的第一环状线圈U1B1的槽插入部中间夹着3个槽,插入第一个槽S1和第五个槽S5。U1相的第二个环状线圈U1B2插入:从插入了U1相的第一个环状线圈U1B1的槽S5跳过一个槽的第七个槽S7;和与其之间夹着3个槽的第十一个槽S11。其中,U1相的第一个环状线圈U1B1与U1相的第二个环状线圈U1B2通过连接线连接。即,在U1相绕组7U1-B中,环状线圈以配置节距为与极距相等的电角180°的方式配置,环状线圈成为以卷绕节距为电角120°的方式卷绕的短节距卷绕。其中,图8中,图示了12个槽(全部槽数72的1/6),而对于剩余的第三~第十二个环状线圈也同样地反复。
U1相绕组7U1-B全部插入槽的第一层一侧。
此处,例如,设从转子的中心到第一层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以第一层的线圈半径方向的中心位置为基准,设第二层、第三层、第四层的线圈半径方向的中心位置分别为R0+R、R0+2R、R0+3R。
在U1相定子绕组7U1中,U1相绕组7U1-A由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈全部插入第四层,因而半径方向的位置表示为4R0+12R(=2×(2·R0+2·3R)),U1相绕组7U1-B由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈插入第一层,因而半径方向的位置表示为4R0(=2·2R0)。从而,作为U1相定子绕组7U1整体,将U1相绕组7U1-A和U1相绕组7U1-B相加,表示为8R0+12R(=4R0+12R+4R0)。
在U2相定子绕组7U2中,U2相绕组7U2-A由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈全部插入第四层,因而半径方向的位置表示为4R0+12R(=2×(2·R0+2·3R)),U2相绕组7U2-B由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈插入第一层,因而半径方向的位置表示为4R0(=2·2R0)。从而,作为U2相定子绕组7U2整体,将U2相绕组7U2-A和U2相绕组7U2-B相加,表示为8R0+12R(=4R0+12R+4R0)。
在V1相定子绕组7V1中,V1相绕组7V1-A由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈分别插入第四层和第三层,因而半径方向的位置表示为4R0+10R(=2×(R0+3R+R0+2R)),V1相绕组7V1-B由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈分别插入第一层和第二层,因而半径方向的位置表示为4R0+2R(=2×(R0+R+R0))。从而,作为V1相定子绕组7V1整体,将V1相绕组7V1-A和V1相绕组7V1-B相加,表示为8R0+12R(=4R0+10R+4R0+2R)。
在V2相定子绕组7V2中,V2相绕组7V2-A由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈分别插入第四层和第三层,因而半径方向的位置表示为4R0+10R(=2×(R0+3R+R0+2R)),V2相绕组7V2-B由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈分别插入第一层和第二层,因而半径方向的位置表示为4R0+2R(=2×(R0+R+R0))。从而,作为V2相定子绕组7V2整体,将V2相绕组7V2-A和V2相绕组7V2-B相加,表示为8R0+12R(=4R0+10R+4R0+2R)。
在W1相定子绕组7W1中,W1相绕组7W1-A由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈插入第三层,因而半径方向的位置表示为4R0+8R(=2×(2R0+2·2R)),W1相绕组7W1-B由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈插入第二层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R(=2×(2R0+2R))。从而,作为W1相定子绕组7W1整体,将W1相绕组7W1-A和W1相绕组7W1-B相加,表示为8R0+12R(=4R0+8R+4R0+4R)。
在W2相定子绕组7W2中,W2相绕组7W2-A由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈插入第三层,因而半径方向的位置表示为4R0+8R(=2×(2R0+2·2R)),W2相绕组7W2-B由于在图8的12个槽的范围内两个环状线圈插入第二层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R(=2×(2R0+2R))。从而,作为W2相定子绕组7W2整体,将W2相绕组7W2-A和W2相绕组7W2-B相加,表示为8R0+12R(=4R0+8R+4R0+4R)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相的定子绕组均为相同的8R0+12R,是相同的值。
如上所述,槽中配置的U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相的定子绕组的电感变得相等,不会按各相的定子绕组发生电感的不均衡。
这样,各相的电感均衡,发电电流在各相相等,定子绕组和二极管的发热量均衡,能够抑制线圈和二极管的温度上升,此外,能够抑制磁激振力的增大、减少磁噪音,使品质和特性方面提高。
此处,用图9、图10说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图9所示,在U1相定子绕组7U1中,U1相绕组7U1-A与U1相绕组7U1-B并联连接,在U2相定子绕组7U2中,U2相绕组7U2-A与U2相绕组7U2-B并联连接。并且,将U1相定子绕组7U1与U2相定子绕组7U2用引线73U串联连接。
同样地,在V1相定子绕组7V1中,V1相绕组7V1-A与V1相绕组7V1-B并联连接,在V2相定子绕组7V2中,V2相绕组7V2-A与V2相绕组7V2-B并联连接。并且,将V1相定子绕组7V1与V2相定子绕组7V2用引线73V串联连接。
同样地,在W1相定子绕组7W1中,W1相绕组7W1-A与W1相绕组7W1-B并联连接,在W2相定子绕组7W2中,W2相绕组7W2-A与W2相绕组7W2-B并联连接。并且,将W1相定子绕组7W1与W2相定子绕组7W2用引线73W串联连接。
接着,将U1相定子绕组7U1的引线71U-S与W1相定子绕组7W1的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为六边形的接线,从3处连接点(引线71U-S与71W-E的连接点、引线71U-E与71V-S的连接点、引线71V-E与71W-S的连接点)与整流器20分别连接。
此外,如图10所示,在U1相定子绕组7U1中,U1相绕组7U1-A与U1相绕组7U1-B并联连接,在U2相定子绕组7U2中,U2相绕组7U2-A与U2相绕组7U2-B并联连接。并且,将U1相定子绕组7U1与U2相定子绕组7U2用引线73U串联连接。
同样地,在V1相定子绕组7V1中,V1相绕组7V1-A与V1相绕组7V1-B并联连接,在V2相定子绕组7V2中,V2相绕组7V2-A与V2相绕组7V2-B并联连接。并且,将V1相定子绕组7V1与V2相定子绕组7V2用引线73V串联连接。
同样地,在W1相定子绕组7W1中,W1相绕组7W1-A与W1相绕组7W1-B并联连接,在W2相定子绕组7W2中,W2相绕组7W2-A与W2相绕组7W2-B并联连接。并且,将W1相定子绕组7W1与W2相定子绕组7W2用引线73W串联连接。
接着,将U1相定子绕组7U1的引线71U-E与V1相定子绕组7V1的引线71V-E、W2相定子绕组7W2的引线71W-E连接作为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接。其中,此处的连接是电连接,通过焊接或软钎焊进行。
例如,如图50、图51所示,在具有使电角错开30°相位的两个三相绕组的定子中,发电机的情况下,将交流电力转换为直流的整流器20所使用的整流元件(二极管)201、202和开关元件(MOS-FET等)的数量成为2倍,有可能导致成本增加,此外,由于整流器20的占有面积也增大,限制了设置场所,设计的自由度降低。
与此相对,根据本实施方式,如图9、图10所示,具有将U1相与U2相、V1相与V2相、W1与W2相这样电角不同的相串联连接的结构,与图49、图50所示的结构例相比,能够削减与整流器20的连接数,将二极管元件201、202的数量限制在最小限度。从而,通过削减部件个数和组装工时能够降低成本,廉价地提供车辆用交流发电机23。
此外,根据本实施方式,其为六相的绕组,但是能够用与三相绕组同等的整流装置和电压控制进行控制,仅通过定子的变更就能够实现低噪音的旋转电机即车辆用交流发电机23。
根据本实施方式,漏电感在各相相等,各相的电感均等化,各相的发电电流变得均衡。从而,能够获得高输出且高效率的车辆用交流发电机23。进而,通过将不同电角的相串联连接还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低。从而,能够抑制因磁激振力产生的磁噪音,实现低噪音的车辆用交流发电机23,提高车内的舒适性。
其中,上述第一实施方式中,以使定子绕组7均等地分割为各相连接线75a配置在线圈端部72a一侧的A绕组和各相连接线75b配置在线圈端部72b一侧的B绕组为例说明,但是不限于此,例如,也可以仅由A绕组构成,或仅由B绕组构成,也能够获得与本实施方式同样的效果。
此外,说明了使定子绕组的卷绕节距为4/6(电角120°)地卷绕的定子,但使卷绕节距为5/6(电角150°)地卷绕的定子的结构也成立,能够获得同样的效果。
[第二实施方式]
接着,用图11至图15说明本发明的第二实施方式的旋转电机的结构。其中,本实施方式的旋转电机的整体结构与图1所示的相同。此外,本实施方式的旋转电机的定子的结构与图5相同。
图11是U1相定子绕组的立体图和电路图。图12A是定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子C绕组的配置图。图12B是定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子D绕组的配置图。图13是定子绕组的槽内的各相的线圈配置图。图14是使各相的定子绕组以六边形接线的接线图。图15是使各相的定子绕组放射状地接线的接线图。
如图11所示,定子绕组7的U1相定子绕组7U1由U相绕组7U1-C和U1相绕组7U1-D构成。U相绕组7U1-C和U1相绕组7U1-D以将环状地卷绕成形的线圈76用多个连接线75a和75b连接的方式构成,本例即12极六相绕组的情况下,环状线圈76的个数为6,各环状线圈76间通过连接线75a或75b连接,连续地形成。
U1相绕组7U1-C的连接线75a配置在图示的上侧即线圈端部72a一侧,U1相绕组7U1-D的连接线75b配置在图示的下侧即线圈端部72b一侧。图11的上侧所示的第一U1相绕组7U1-C和第二U1相绕组7U1-D的电路图如图11的下侧所示。
U1相绕组7U1-C和U1相绕组7U1-D的环状线圈76以配置节距为极距的2倍的电角360°的方式配置。U1相绕组7U1-C和U1相绕组7U1-D错开电角180°地插入槽内,形成U1相定子绕组7U1。
其中,定子铁芯的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
如图11所示,U1相绕组7U1-C和U1相绕组7U1-D的环状线圈76以配置节距为极距的2倍的电角360°的方式配置,环状线圈76为以卷绕节距为比极距小的不足电角180°的方式卷绕的短节距卷绕。本例的情况下,本例的环状线圈76的卷绕节距是跨越3个槽的4/6节距(电角120°)。
U1相绕组7U1-C的环状线圈76全部逆时针卷绕,通过连接线75a在线圈端部72a一侧将彼此相邻的线圈相互连接。U2相绕组7U1-D的环状线圈76全部逆时针卷绕,通过连接线75b在线圈端部72b一侧将彼此相邻的线圈相互连接。
对于V1相的定子绕组7V1、W1相的定子绕组7W1、U2相的定子绕组7U2、V2相的定子绕组7V2、W2相的定子绕组7W2,也与U1相定子绕组7U1同样地,分别分割为V1相绕组7V1-C和7V1-D、W1相绕组7W1-C和7W1-D、U2相绕组7U2-C和7U2-D、V2相绕组7V2-C和7V2-D、W2相绕组7W2-C和7W2-D。
图12A、图12B是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。图12A是连接线75a配置在引线71一侧的C绕组的配置图,图12B是连接线75b配置在引线71一侧的相反侧的D绕组的配置图。
图12A、图12B表示各相的线圈配置,此处,定子绕组7由电角不同的6个相的绕组即U1相、U2相、V1相、V2相、W1相、W2相构成。U1相与U2相为向旁边错开一个槽的配置,V1相与V2相和W1相与W2相同样为向旁边错开一个槽的配置。本例中,一个槽的电角相当于30°。
各相的定子绕组7如图12A所示,在槽内按U1相绕组7U1-C、U2相绕组7U2-C、V1相绕组7V1-C、V2相绕组7V2-C、W1相绕组7W1-C、W2相绕组7W2-C的顺序插入,接着,如图12B所示,在槽内按W2相绕组7W2-D、W1相绕组7W1-D、V2相绕组7V2-D、V1相绕组7V2-D、U2相绕组7U2-D、U1相绕组7U1-D的顺序插入,如图13所示,在槽内依次配置。
定子绕组7的槽内的线圈的配置,如图13所示,是在半径方向上分割为两部分的两层绕组的配置。例如,着眼于U1相定子绕组7U1时,U1相绕组7U1-C配置在外层,U1相绕组7U1-D配置在内层。这样,各相的定子绕组都均等地分散到外层和内层而配置,通过将各相分割的定子绕组7串联连接,各相的电感均等化,发电电流变得均衡。
此处,例如,设从转子的中心到内层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层的线圈的半径方向的中心位置为基准,设外层的线圈的半径方向的中心位置为R0+R。
U1相定子绕组7U1中,U1相绕组7U1-C由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为2R0+2R,U1相绕组7U1-D由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为2R0。从而,作为U1相定子绕组7U1整体,将U1相绕组7U1-C和U1相绕组7U1-D相加,表示为4R0+2R(=2R0+2R+2R0)。
U2相定子绕组7U2中,U2相绕组7U2-C由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为2R0+2R,U2相绕组7U2-D由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为2R0。从而,作为U2相定子绕组7U2整体,将U2相绕组7U2-C和U2相绕组7U2-D相加,表示为4R0+2R(=2R0+2R+2R0)。
V1相定子绕组7V1中,V1相绕组7V1-C由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈分别插入外层和内层,因而半径方向的位置表示为2R0+R(=R0+R+R0),V1相绕组7V1-D由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈分别插入外层和内层,因而半径方向的位置表示为2R0+R(=R0+R+R0)。从而,作为V1相定子绕组7V1整体,将V1相绕组7V1-C和V1相绕组7V1-D相加,表示为4R0+2R(=2R0+R+2R0+R)。
V2相定子绕组7V2中,V2相绕组7V2-C由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈分别插入外层和内层,因而半径方向的位置表示为2R0+R(=R0+R+R0),V2相绕组7V2-D由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈分别插入外层和内层,因而半径方向的位置表示为2R0+R(=R0+R+R0)。从而,作为V2相定子绕组7V2整体,将V2相绕组7V2-C和V2相绕组7V2-D相加,表示为4R0+2R(=2R0+R+2R0+R)。
W1相定子绕组7W1中,W1相绕组7W1-C由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为2R0+2R,W1相绕组7W1-D由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为2R0。从而,作为W1相定子绕组7W1整体,将W1相绕组7W1-C和W1相绕组7W1-D相加,表示为4R0+2R(=2R0+2R+2R0)。
W2相定子绕组7W2中,W2相绕组7W2-C由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为2R0+2R,W2相绕组7W2-D由于在图13的12个槽的范围内1个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为2R0。从而,作为W2相定子绕组7W2整体,将W2相绕组7W2-C和W2相绕组7W2-D相加,表示为4R0+2R(=2R0+2R+2R0)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相的定子绕组均为相同的4R0+2R,是相同的值。
如上所述,槽中配置的U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相的定子绕组的电感变得相等,不会按各相的定子绕组发生电感的不均衡。
这样,各相的电感均衡,发电电流在各相相等,定子绕组和二极管的发热量均衡,能够抑制线圈和二极管的温度上升,此外,能够抑制磁激振力的增大、减少磁噪音,使品质和特性方面提高。
此处,用图14、图15说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图14所示,在U1相定子绕组7U1中,U1相绕组7U1-C与U1相绕组7U1-D并联连接,在U2相定子绕组7U2中,U2相绕组7U2-C与U2相绕组7U2-D并联连接。并且,将U1相定子绕组7U1与U2相定子绕组7U2用引线73U串联连接。
同样地,在V1相定子绕组7V1中,V1相绕组7V1-C与V1相绕组7V1-D并联连接,在V2相定子绕组7V2中,V1相绕组7V2-C和V1相绕组7V2-D并联连接。并且,将V1相定子绕组7V1与V2相定子绕组7V2用引线73V串联连接。
同样地,在W1相定子绕组7W1中,W1相绕组7W1-C与W1相绕组7W1-D并联连接,在W2相定子绕组7W2中,W2相绕组7W2-D与W2相绕组7W2-D并联连接。并且,将W1相定子绕组7W1与W2相定子绕组7W2用引线73W串联连接。
接着,将U1相定子绕组7U1的引线71U-S与W1相定子绕组7W1的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为六边形的接线,从3处连接点(引线71U-S与71W-E的连接点、引线71U-E与71V-S的连接点、引线71V-E与71W-S的连接点)与整流器20分别连接。
此外,如图15所示,在U1相定子绕组7U1中,U1相绕组7U1-C与U1相绕组7U1-D并联连接,在U2相定子绕组7U2中,U2相绕组7U2-C与U2相绕组7U2-D并联连接。并且,将U1相定子绕组7U1与U2相定子绕组7U2用引线73U串联连接。
同样地,在V1相定子绕组7V1中,V1相绕组7V1-C与V1相绕组7V1-D并联连接,在V2相定子绕组7中,V2相绕组7V2-C与V2相绕组7V2-D并联连接。并且,将V1相定子绕组7V1与V2相定子绕组7V2用引线73V串联连接。
同样地,在W1相定子绕组7W1中,W1相绕组7W1-C与W1相绕组7W1-D并联连接,在W2相定子绕组7W2中,W2相绕组7W2-C与W2相绕组7W2-D并联连接。并且,将W1相定子绕组7W1与W2相定子绕组7W2用引线73W串联连接。
接着,将U1相定子绕组7U1的引线71U-E、V1相定子绕组7V1的引线71V-E、W2相定子绕组7W2的引线71W-E连接作为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接,成为以中性点为基准的放射状的接线。
如以上所说明,根据本实施方式,由于其具有将U1相与U2相、V1相与V2相、W1与W2相这样电角不同的相串联连接的结构,与图50、图51所示的结构例相比,能够削减与整流器20的连接数,将二极管元件201、202的数量限制在最小限度。从而,通过削减部件个数和组装工时能够降低成本,能够廉价地提供旋转电机。
此外,其为六相的绕组,但是在发电机中能够以与三相绕组同等的整流装置和电压控制进行控制,在电动机中能够以与三相绕组同等的逆变器和电动机的驱动系统进行控制,因此仅通过旋转电机的变更就能够实现低噪音的旋转电机。
根据本实施方式,漏电感在各相相等,各相的电感均等,各相的发电电流均衡。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机。进而,通过将不同电角的相串联连接还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低。从而,能够抑制与磁激振力相应的磁噪音的产生,实现低噪音的旋转电机,提高车内的舒适性。
其中,上述第二实施方式中,说明了将定子绕组7均等地分割为各相连接线75a配置在线圈端部72a一侧的C绕组和各相连接线75b配置在线圈端部72b一侧的D绕组的情况,但是不限于此,例如,也可以仅由C绕组构成,或仅由D绕组构成,能够获得与本实施方式同样的效果。
此外,说明了使定子绕组的卷绕节距为4/6(电角120°)卷绕的定子,但使卷绕节距为5/6(电角150°)地卷绕的定子的结构也成立,能够获得同样的效果。
[第三实施方式]
接着,用图16~图21,说明本发明的第三实施方式的旋转电机的结构。其中,本实施方式的旋转电机的整体结构与图1所示的相同。
图16是定子的立体图,图17是U相定子绕组的立体图和电路图,图18是定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图,图19是定子绕组的槽内的各相的线圈配置图,图20是使各相的定子绕组以六边形接线的接线图,图21是使各相的定子绕组放射状地接线的接线图。
上述第一实施方式和第二实施方式,是将6个不同的相的定子绕组7安装到定子铁芯6之后,将电角不同的两个相的定子绕组串联连接,形成3组合成的定子绕组7,在接线上构成3处与三相绕组同等的引线71,与整流器20连接的结构。与此相对,本实施方式中,使电角不同的两个相的定子绕组不连接地连续地构成。
如图16所示,定子5具备在内周面的圆周方向上具有多个槽的环状的定子铁芯6,隔着在各个槽的内周面安装的U字形的绝缘纸8安装各相的定子绕组7,为了将定子绕组7保持在槽内而在槽的最内周侧具有槽楔9。该例子中,槽数为72。
从定子铁芯6的槽伸出的部分为跨越两个槽之间的线圈端72a、72b。此外,如图所示,从3处引出4根引线71与整流器20连接。
定子绕组7由U相~W相3个相的定子绕组构成,各相的定子绕组由电角不同的两种定子绕组构成。本例的情况下,在各相的定子绕组内由电角的相位差相差30°的环状线圈76连续地构成定子绕组7。
如图17所示,定子绕组7的U相定子绕组7U由第一U相绕组7U-E和第二U相绕组7U-F构成。各U相绕组7U-E、7U-F以将环状地卷绕成形的线圈76用多个连接线75a和75b连接的方式构成,本例即12极三相绕组的情况下,环状线圈76的数量为12,各环状线圈76之间通过连接线75a或75b连接,连续地形成。
U相绕组7U-E是连接线75a配置在线圈端部72a一侧的定子绕组的方式,各环状线圈76逆时针地卷绕形成。引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76,以电角360°间隔配置环状线圈76并用连接线75a连接,形成第一环状线圈组。
然后,由于在第六个与第七个环状线圈76之间设置电角30°的相位差,因此以电角错开390°的配置设置第七个环状线圈76,将第六个和第七个环状线圈76之间用连接线75c连接。然后,第七个至第十二个环状线圈76再次以电角360°间隔配置,将这些各环状线圈76之间用连接线75a连续地连接,形成第二环状线圈组。
U相绕组7U-F是连接线75b配置在线圈端72b一侧的定子绕组7的方式,各环状线圈76顺时针地卷绕形成。并且,与U相绕组7U-E同样地,引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76以电角360°间隔配置环状线圈76并用连接线75b连接,形成第一环状线圈组。
然后,由于在第六个和第七个环状线圈76之间设置电角30°的相位差,因此以电角错开390°的配置设置第七个环状线圈76,将第六个和第七个环状线圈76之间用连接线75d连接。然后,第七个至第十二个环状线圈76以电角360°间隔配置,将这些各环状线圈76之间用连接线75b连续地连接,形成第二环状线圈组。
其中,定子铁芯6的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
U相绕组7U-E和U相绕组7U-F的环状线圈76为以卷绕节距为比极距小的不足电角180°的方式卷绕的短节距卷绕。本例的环状线圈76的卷绕节距为跨越3个槽的4/6节距(电角120°)。
对于V相定子绕组7V、W相定子绕组7W,也与U相定子绕组7U同样地,分别分割为V相绕组7V-E和7V-F、以及W相的定子绕组7W-E和7W-F。
图18是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。
图18表示了各相的线圈配置,此处,定子绕组7由U相、V相、W相三种定子绕组构成。
各相的定子绕组7,如图18所示,在槽内按照U相绕组7U-E、V相绕组7V-E、W相绕组7W-E的顺序插入,接着,按照W相绕组7W-F、V相绕组7V-F、U相绕组7U-F的顺序插入,如图19所示,在槽内依次配置。
定子绕组7在槽内的线圈的配置,如图19所示,是在半径方向上分割为两部分的两层绕组的配置。例如,着眼于U相定子绕组7U时,U相绕组7U-E配置在外层,U相绕组7U-F配置在内层。这样,各相的定子绕组都均等地分散到外层和内层而配置,通过将各相分割的定子绕组7串联连接,各相的电感均等化,发电电流变得均衡。
此处,例如,设从转子的中心到内层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层的线圈半径方向的中心位置为基准,设外层的线圈半径方向的中心位置为R0+R。
在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-E由于在图19的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,U相绕组7U-F由于在图19的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为U相定子绕组7U整体,将U相绕组7U-E和U相绕组7U-F相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-E由于在图19的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,V相绕组7V-F由于在图19的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为V相定子绕组7V整体,将V相绕组7V-E和V相绕组7V-F相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-E由于在图19的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R,W相绕组7W-F由于在图19的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。从而,作为W相定子绕组7W整体,将W相绕组7W-E和W相绕组7W-F相加,表示为8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U相、V相、W相的定子绕组均为相同的8R0+4R,为相同的值。
如上所述,槽中配置的U相、V相、W相的定子绕组的电感变得相等,不会按各相的定子绕组发生电感的不均衡。
这样,各相的电感均衡,发电电流在各相相等,定子绕组和二极管的发热量均衡,能够抑制线圈和二极管的温度上升,此外,能够抑制磁激振力的增大、减少磁噪音,使品质和特性方面提高。
此处,用图20、图21说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图20所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-E与7U-F并联连接,在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-E与7V-F并联连接,在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-E与7W-F并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-S与W相定子绕组的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为六边形的接线,从3处连接点(引线71U-S与71W-E的连接点、引线71U-E与71V-S的连接点、引线71V-E与71W-S的连接点)与整流器20分别连接。上述接线在结构上与三相绕组的三角形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
此外,如图21所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-E与7U-F并联连接,在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-E与7V-F并联连接,在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-E与7W-F并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-E、V相定子绕组V7的引线71V-E、W相定子绕组7W的引线71W-E连接作为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接,成为以中性点为基准的放射状的接线。上述接线在结构上与三相绕组的星形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
如以上所说明,根据本实施方式,漏电感在各相相同,各相的电感均等化,各相的发电电流变得均衡。从而,能够获得高输出和高效率的旋转电机。
并且,由于以每极每相的槽数为2的方式,在各相的定子绕组内将电角的相位差相差30°的两种环状线圈76连续地连接,形成定子绕组,整流器20的结构也能够通过将与三相绕组同等的二极管数量设为最小限度的6个而实现。此外,与上述第一实施方式、第二实施方式相比,在各相内不用进行连接,能够实现无焊接化,生产效率也是优良的,还能够减少接合引起的损失。
此外,由于是在各相内包括电角的相位差相差30°的两种相的定子绕组的方式,还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低,实现低噪音化。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机,并且实现生产效率优良、廉价且低噪音化的旋转电机。
其中,上述第三实施方式中,以将定子绕组7均等地分割为各相连接线75a配置在线圈端部72a一侧的E绕组和各相连接线75b配置在线圈端部72b一侧的F绕组的情况为例说明,但是不限于此,例如,也可以仅由E绕组构成,或仅由F绕组构成,能够获得与本实施方式同样的效果。
此外,说明了使定子绕组的卷绕节距以4/6(电角120°)卷绕的定子,但使卷绕节距为5/6(电角150°)地卷绕的定子的结构也成立,能够获得同样的效果。
[第四实施方式]
接着,用图22至图26说明本发明的第四实施方式的旋转电机的结构。其中,本实施方式的旋转电机的整体结构与图1所示的相同。此外,本实施方式的旋转电机的定子的结构与图16所示的相同。
图22是U相定子绕组的立体图和电路图。图23是定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。图24是定子绕组的槽内的各相的线圈配置图。图25是使各相的定子绕组以六边形接线的接线图。图26是使各相的定子绕组放射状地接线的接线图。
本实施方式相对于上述第三实施方式,变更了定子绕组7的方式。上述第三实施方式中,如图18所示,将定子绕组7插入槽内时成为环状线圈76重叠的方式,本实施方式中,使环状线圈76的配置不重叠而是分散,改良了定子绕组7向槽内的插入性。
如图22所示,U相定子绕组7U由第一U相绕组7U-G和第二U相绕组7U-H构成。各U相绕组7U-G、7U-H构成为将环状地卷绕成形的线圈76用多个连接线75a和75b连接的方式,本例即12极三相绕组的情况下,环状线圈76的数量为12,各环状线圈76之间通过连接线75a或75b连接,连续地形成。
U相绕组7U-G的连接线75a配置在图示的上侧即线圈端部72a一侧,U相绕组7U-H的连接线75b配置在图示的下侧即线圈端部72b一侧。图22的上侧所示的U相绕组7U-G和U相绕组7U-H的电路图,如图22的下侧所示。
如图22所示,U相定子绕组7U的环状线圈76为以卷绕节距为比极距小的不足电角180°的方式卷绕的短节距卷绕。本例的环状线圈76的卷绕节距为跨越3个槽的4/6节距(电角120°)。
关于U相绕组7U-G的环状线圈76的配置节距,从引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76,以电角360°间隔配置。然后,由于在第六个与第七个环状线圈76之间设置电角30°的相位差,因此以电角错开210°的配置设置第七个环状线圈76。然后,第七个至第十二个环状线圈76以电角360°间隔配置。
在U相绕组7U-G的环状线圈76中,从引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76逆时针地卷绕形成,第七个至第十二个环状线圈76顺时针地形成。连接线75a设置为从第七个至第十二个环状线圈76,在线圈端部72a一侧与相邻的连接线75a交叉。
关于U相绕组7U-H的环状线圈76的配置节距,从引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76,以电角360°间隔配置。然后,由于在第六个和第七个环状线圈76之间设置电角30°的相位差,因此以电角错开210°的配置设置第七个环状线圈76。然后,第七个至第十二个环状线圈76以电角360°间隔配置。
在U相绕组7U-H的环状线圈76中,从引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76顺时针地卷绕形成,第七个至第十二个环状线圈76逆时针地卷绕形成。第六个与第七个环状线圈76通过连接线75d连接。连接线75b设置为从第七个至第十二个环状线圈76,在线圈端部72b一侧与相邻的连接线75b交叉。
其中,定子铁芯的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
对于V相定子绕组7V、W相定子绕组7W,也与U相定子绕组7U同样地,分别分割为V相绕组7V-G和7V-H、W相绕组7W-G和7W-H。
图23是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。
图23表示了各相的线圈配置,此处,定子绕组7由U相、U相、V相3种定子绕组构成。
各相的定子绕组7,如图23所示,在槽内按照U相绕组7U-G、V相绕组7V-G、W相绕组7W-G的顺序插入,接着,按照W相绕组7W-H、V相绕组7V-H、U相绕组7U-H的顺序插入,如图24所示,在槽内依次配置。
定子绕组7的槽内的线圈的配置,如图24所示,为在半径方向上分割为两部分的两层绕组的配置。例如,着眼于U相定子绕组7U时,U相绕组7U-G配置在外层,U相绕组7U-H配置在内层。这样,各相的定子绕组都均等地分散到外层和内层配置,通过将各相分割的定子绕组7串联连接,各相的电感均等化,发电电流变得均衡。
此处,例如设从转子的中心到内层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层的线圈半径方向的中心位置为基准,设外层的线圈半径方向的中心位置为R0+R。
在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-G由于在图24的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,U相绕组7U-H由于在图24的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为U相定子绕组7U整体,将U相绕组7U-G和U相绕组7U-H相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-G由于在图24的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,V相绕组7V-H由于在图24的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为V相定子绕组7V整体,将V相绕组7V-G与V相绕组7V-H相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-G由于在图24的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R,W相绕组7W-H由于在图24的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。
从而,作为W相定子绕组7W整体,将W相绕组7W-G和W相绕组7W-H相加,表示为8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U相、V相、W相的定子绕组均为相同的8R0+4R,是相同的值。
如上所述,槽中配置的U相、V相、W相的定子绕组的电感变得相等,不会按各相的定子绕组发生电感的不均衡。
这样,各相的电感均衡,发电电流在各相相等,定子绕组和二极管的发热量均衡,能够抑制线圈和二极管的温度上升,此外,能够抑制磁激振力的增大、减少磁噪音,使品质和特性方面提高。
此处,用图24、图25说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图25所示,U相定子绕组7U使U相绕组7U-G与7U-H并联连接,V相定子绕组使V相绕组7V-G与7V-H并联连接,W相定子绕组使W相绕组7W-G与7W-H并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-S与W相定子绕组7W的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为六边形的接线,从三处连接点与整流器20分别连接。上述接线在结构上与三相绕组的三角形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
此外,如图25所示,U相定子绕组7U使U相绕组7U-G与7U-H并联连接,V相定子绕组7V使V相绕组7V-G与7V-H并联连接,W相定子绕组7W使W相绕组7W-G与7W-H并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-E、V相定子绕组7V的引线71V-E、W相定子绕组7W的引线71W-E连接作为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接,成为以中性点为基准的放射状的接线。上述接线在结构上与三相绕组的星形接线同等,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
如以上所说明,根据本实施方式,漏电感在各相同等,各相的电感均等化,各相的发电电流变得均衡。
进而,由于以每极每相的槽数为2的方式,在各相内将电角的相位差相差30°的两种环状线圈76不是在中途连接而是连续地连接,形成定子绕组,所以整流器20的结构也能够通过将与三相绕组同等的二极管数量设为最小限度的6个而实现。此外,与上述第一实施方式、第二实施方式相比,在各相内不用进行连接,能够实现无焊接化,生产效率也是优良的,还能够减少接合引起的损失。
此外,上述第三实施方式中,插入定子槽内时环状线圈76发生干涉,而本实施方式中,使环状线圈76分别不干涉地配置,因此定子绕组的插入性优良,也能够实现生产效率的提高。
此外,由于是在各相内包括电角的相位差相差30°的两种相的定子绕组的方式,还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低,实现低噪音化。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机,并且实现生产效率优良、廉价且低噪音化的旋转电机。
其中,本实施方式中,以将定子绕组7均等地分割为各相连接线75a配置在线圈端部72a一侧的G绕组和各相连接线75b配置在线圈端部72b一侧的H绕组的情况为例说明,但是不限于此,例如,也可以仅由G绕组构成,或仅由H绕组构成,能够获得与本实施方式同样的效果。
此外,说明了使定子绕组的卷绕节距以4/6(电角120°)卷绕的定子,但使卷绕节距为5/6(电角150°)地卷绕的定子的结构也成立,能够获得同样的效果。
[第五实施方式]
接着,用图27至图31,说明本发明的第五实施方式的旋转电机的结构。其中,本实施方式的旋转电机的整体结构与图1所示的相同。此外,本实施方式的旋转电机的定子的结构与图16相同。
图27是U相定子绕组的立体图和电路图。图28是定子中定子铁心的从内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。图29是定子绕组的槽内的各相的线圈配置图。图30是使各相的定子绕组以六边形接线的接线图。图31是使各相的定子绕组放射状地接线的接线图。
本实施方式相对于上述第四实施方式变更了定子绕组的方式,避免了第四实施方式的定子绕组的第七个至第十二个的连接线75相互交叉,实现了连接线75的全长的减少。
如图27所示,U相定子绕组7U由第一U相绕组7U-J和第二U相绕组7U-K构成。各U相绕组7U-J、7U-K构成为将环状地卷绕成形的线圈76用多个连接线75a和75b连接的方式,本例即12极三相绕组的情况下,环状线圈76的数量为12,各环状线圈76之间通过连接线75a或75b连接,连续地形成。
U相绕组7U-J具有使连接引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76的连接线75a配置在线圈端部72a一侧,使连接第七个至第十二个环状线圈76的连接线75b配置在线圈端部72b一侧的定子绕组7的方式。
在U相绕组7U-J中,引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76以电角360°间隔配置环状线圈76,各环状线圈76之间通过线圈端部72a一侧的连接线75a连接。然后,由于在第六个与第七个环状线圈76之间设置电角30°的相位差,因此以电角错开210°的配置设置第七个环状线圈76,用连接线75c连接。第七个至第十二个环状线圈76以电角360°间隔配置,各环状线圈76之间通过线圈端部72b一侧的连接线75b连接。
在U相绕组7U-J的环状线圈76中,第一个至第六个环状线圈76逆时针地卷绕形成,第七个至第十二个环状线圈76顺时针地卷绕形成。
U相绕组7U-K具有使引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76被线圈端部72b一侧的连接线75b连接,使第七个至第十二个环状线圈76被线圈端部72a一侧的连接线75a连接的定子绕组7的方式。
在U相绕组7U-K中,引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76以电角360°间隔配置环状线圈76,各环状线圈76通过线圈端部72b一侧的连接线75b连接。然后,由于在第六个与第七个环状线圈之间设置电角30°的相位差,因此以电角错开210°的配置设置第七个环状线圈76,用连接线75d连接。第七个至第十二个环状线圈76以电角360°间隔配置,各环状线圈76之间通过线圈端部72b一侧的连接线75a连接。
在U相绕组7U-K的环状线圈76中,第一个至第六个环状线圈76顺时针地卷绕形成,第七个至第十二个环状线圈76逆时针地卷绕形成。
其中,定子铁芯的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
如图27所示,U相定子绕组7U的环状线圈76为以卷绕节距为比极距小的不足电角180°的方式卷绕的短节距卷绕。本例的情况下,环状线圈76的卷绕节距为跨越3个槽的4/6节距(电角120°)。对于V相定子绕组7V、W相定子绕组7W,也与U相定子绕组7U同样地,分别分割为V相绕组7V-J和7V-K、W相绕组7W-J和7W-K。
图28是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。
图28表示了各相的线圈配置。此处,定子绕组7由U相、U相、V相三种定子绕组构成。
各相的定子绕组7,如图28所示,在槽内按照U相绕组7U-J、V相绕组7V-J、W相绕组7W-J的顺序插入,接着,按照W相绕组7W-K、V相绕组7V-K、U相绕组7U-K的顺序插入,如图29所示,在槽内依次配置。
定子绕组7在槽内的线圈的配置,如图29所示,是在半径方向上分割为两部分的两层绕组的配置。例如,着眼于U相定子绕组7U时,U相绕组7U-J配置在外层,U相绕组7U-K配置在内层。这样,各相的定子绕组都均等地分散到外层和内层而配置,通过将各相分割的定子绕组7串联连接,各相的电感均等化,发电电流变得均衡。
此处,例如设从转子的中心到内层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层的线圈半径方向的中心位置为基准,设外层的线圈半径方向的中心位置为R0+R。
在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-J由于在图29的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,U相绕组7U-K由于在图29的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为U相定子绕组7U整体,将U相绕组7U-J和U相绕组7U-K相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-J由于在图29的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,V相绕组7V-K由于在图29的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为V相定子绕组7V整体,将V相绕组7V-J和V相绕组7V-K相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
W相定子绕组7W中,W相绕组7W-J由于在图29的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。W相绕组7W-K由于在图29的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。
从而,作为W相定子绕组7W整体,将W相绕组7W-J和W相绕组7W-K相加,表示为8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U相、V相、W相的定子绕组均为相同的8R0+4R,是相同的值。
如上所述,槽中配置的U相、V相、W相的定子绕组的电感相等。
此处,用图30、图31说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图30所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-J与7U-K并联连接,在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-J与7V-K并联连接,在V相定子绕组7V中,W相绕组7W-J与7W-K并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-S与W相定子绕组7W的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为六边形的接线,从3处连接点与整流器20分别连接。上述接线在结构上与三相绕组的三角形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
此外,如图31所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-J与7U-K并联连接,在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-J与7V-K并联连接,在V相定子绕组7V中,W相绕组7W-J与7W-K并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-E、V相定子绕组7V的引线71V-E、W相定子绕组7W的引线71W-E连接成为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接,成为以中性点为基准的放射状的接线。上述接线在结构上与三相绕组的星形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
如以上所说明,根据本实施方式,漏电感在各相相同,各相的电感均等化,各相的发电电流变得均衡。
进而,由于以每极每相的槽数为2的方式,在各相内将电角的相位差错开30°的两种环状线圈76不是在中途连接而是连续地连接,形成定子绕组,所以整流器的结构也能够通过将与三相绕组同等的二极管数量设为最小限度的6个而实现。此外,与上述第一实施方式、第二实施方式相比,在各相内不用进行连接,能够实现无焊接化,生产效率也是优良的,还能够减少接合引起的损失。
此外,上述第三实施方式中,插入定子槽内时环状线圈76发生干涉,而本实施方式中,使环状线圈76分别不干涉地配置,因此定子绕组的插入性优良,也能够实现生产效率的提高。
并且,相对于上述第四实施方式,消除了第七个至第十二个环状线圈76的连接线75a和75b的交叉,并且缩短了连接线75的全长,因此能够降低线圈电阻值,实现旋转电机的高效率化。
此外,由于是在各相内包括电角的相位差相差30°的两种相的定子绕组的方式,还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低,实现低噪音化。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机,并且实现生产效率优良、廉价且低噪音化的旋转电机。
其中,本实施方式中,以均等地分割为使连接第一个至第六个环状线圈76的连接线75a配置在线圈端部72a一侧、连接第七个至第十二个环状线圈76的连接线75b配置在线圈端部72b一侧的J绕组,和使连接第一个至第六个环状线圈76的连接线75b配置在线圈端部72b一侧、连接第七个至第十二个环状线圈76的连接线75a配置在线圈端部72a一侧的K绕组的情况为例说明,但是不限于此,例如也可以使所有连接线75仅由J绕组构成,或使所有连接线75仅由K绕组构成,也能够获得同样的效果。
此外,说明了使定子绕组的卷绕节距以4/6(电角120°)卷绕的定子,但使卷绕节距为5/6(电角150°)地卷绕的定子的结构也成立,能够获得同样的效果。
[第六实施方式]
接着,用图32至图36说明本发明的第六实施方式的旋转电机的结构。其中,本实施方式的旋转电机的整体结构与图1所示的相同。此外,本实施方式的旋转电机的定子的结构与图16相同。
图32是U相定子绕组的立体图和电路图。图33是定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。图34是定子绕组的槽内的各相的线圈配置图。图35是使各相的定子绕组以六边形接线的接线图。图36是使各相的定子绕组放射状地接线的接线图。
本实施方式相对于第三实施方式至第五实施方式变更了定子绕组的方式,由于具有两周的长度这样大的绕线机的设备的空间,因此在定子绕组的引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76的配置后,在第七个线圈折回并向引线71一侧反转,实现了绕线设备的空间缩小化。
如图32所示,U相定子绕组7U由第一U相绕组7U-L和第二U相绕组7U-M构成。各U相绕组7U-L、7U-M构成为将环状地卷绕成形的线圈76用多个连接线75a和75b连接的方式,本例即12极三相绕组的情况下,环状线圈76的数量为12,各环状线圈76之间通过连接线75a或75b连接,连续地形成。
U相绕组7U-L的连接线75a配置在图示的上侧即线圈端部72a一侧,U相绕组7U-M的连接线75b配置在图示的下侧即线圈端部72b一侧。图32的上侧所示的U相绕组7U-L和U相绕组7U-M的电路图,如图32的下侧所示。
关于U相绕组7U-L的环状线圈76的配置节距,引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76以电角360°间隔配置环状线圈76,各环状线圈76之间通过线圈端部72a一侧的连接线75a连接。
然后,在第六个至第七个环状线圈76折回并向引线71一侧反转,设置电角30°的相位差,因此以电角错开210°的配置设置第七个环状线圈76,用连接线75c连接。
然后,从第七个至第十二个环状线圈76,以电角360°间隔朝向引线71一侧依次配置,各环状线圈76之间通过线圈端部72a一侧的连接线75a连接。
在U相绕组7U-L的环状线圈76中,第一个至第六个环状线圈76逆时针地卷绕形成,第七个至第十二个环状线圈76顺时针地卷绕形成。连接第一个至第六个环状线圈76之间的连接线75a与连接第七个至第十二个环状线圈76之间的连接线75a在线圈端部72a一侧相互交叉。
关于U相绕组7U-M的环状线圈76的配置节距,引线71一侧的第一个至第六个环状线圈76以电角360°间隔配置环状线圈76,各环状线圈76之间通过线圈端部72b一侧的连接线75b连接。
然后,在第六个至第七个环状线圈76折回并向引线71一侧反转,设置电角30°的相位差,因此以电角错开210°的配置设置第七个环状线圈76,用连接线75d连接。
然后,从第七个至第十二个环状线圈76,以电角360°间隔朝向引线71一侧依次配置,各环状线圈76之间被线圈端部72b一侧的连接线75b连接。
在U相绕组7U-M的环状线圈76中,第一个至第六个环状线圈76顺时针地卷绕形成,第七个至第十二个环状线圈逆时针地卷绕形成。连接第一个至第六个环状线圈76之间的连接线75b与连接第七个至第十二个环状线圈76之间的连接线75b在线圈端部72b一侧相互交叉。
其中,定子铁芯的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
如图32所示,环状线圈76为以卷绕节距为比极距小的不足电角180°的方式卷绕的短节距卷绕。本例的情况下,环状线圈76的卷绕节距为跨越3个槽的4/6节距(电角120°)的卷绕节距。对于V相定子绕组7V、W相定子绕组7W,也与U相定子绕组7U同样地分别分割为V相绕组7V-L和7V-M、W相绕组7W-L和7W-M。
图33是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。
图33表示了各相的线圈配置,此处,定子绕组7由U相、U相、V相三种定子绕组构成。
各相的定子绕组7,如图33所示,在槽内按照U相绕组7U-L、V相绕组7V-L、W相绕组7W-L的顺序插入,接着,按照W相绕组7W-M、V相绕组7V-M、U相绕组7U-M的顺序插入,如图34所示,在槽内依次配置。
定子绕组7的槽内的线圈的配置,如图34所示,为在半径方向上分割为两部分的两层绕组的配置。例如,着眼于U相定子绕组7U时,U相绕组7U-L配置在外层,U相绕组7U-M配置在内层。这样,各相的定子绕组都均等地分散到外层和内层而配置,通过将各相分割的定子绕组7串联连接,各相的电感均等化,发电电流变得均衡。
此处,例如,设从转子的中心到内层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层的线圈半径方向的中心位置为基准,设外层的线圈半径方向的中心位置为R0+R。
在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-L由于在图34的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,U相绕组7U-M由于在图34的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为U相定子绕组7U整体,将U相绕组7U-L和U相绕组7U-M相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-L由于在图34的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,V相绕组7V-M由于在图34的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为V相定子绕组7V整体,将V相绕组7V-L和V相绕组7V-M相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-L由于在图34的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R,W相绕组7W-M由于在图34的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。
从而,作为W相定子绕组7W整体,将W相绕组7W-L和W相绕组7W-M相加,表示为8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U相、V相、W相的定子绕组均为相同的8R0+4R,是相同的值。
如上所述,槽中配置的U相、V相、W相的定子绕组的电感相等。
此处,用图35、36说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图35所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-L与7U-M并联连接,在V相定子绕组7V中,U相绕组7V-L与7V-M并联连接,在W相定子绕组7W中,U相绕组7W-L与7W-M并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-S与W相定子绕组7W的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为六边形的接线,从3处连接点与整流器20分别连接。上述接线在结构上与三相绕组的三角形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
此外,如图35所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-L与7U-M并联连接,在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-L与7V-M并联连接,在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-L与7W-M并联连接。
接着,U相定子绕组7U的引线71U-E、V相定子绕组7V的引线71V-E、W相定子绕组7W的引线71W-E连接成为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接,以中性点为基准成为放射状的接线。上述接线在结构上与三相绕组的星形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
如以上所说明,根据本实施方式,漏电感在各相相同,各相的电感均等化,各相的发电电流变得均衡。
并且,由于以每极每相的槽数为2的方式,在各相的定子绕组内将电角的相位差错开30°的两种环状线圈76不是在中途连接而是连续地连接,形成定子绕组,所以整流器20的结构也能够通过将与三相绕组同等的二极管数量设为最小限度的6个而实现。此外,与上述第一实施方式、第二实施方式相比,在各相内不用进行连接,能够实现无焊接化,生产效率也是优良的,还能够减少接合引起的损失。
此外,上述第三实施方式中,插入定子槽内时环状线圈76发生干涉,而本实施方式中,使环状线圈76分别不干涉地配置,因此定子绕组的插入性优良,也能够实现生产效率的提高。
并且,相对于上述第三至第五实施方式,能够使定子绕组7的全长成为一半,实现了绕线机的设备上的空间缩小化。
此外,由于是在各相内包括电角的相位差相差30°的两种相的定子绕组的方式,还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低,实现低噪音化。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机,并且实现生产效率优良、廉价且低噪音化的旋转电机。
其中,本实施方式中,以将定子绕组7均等地分割为各相连接线75a配置在线圈端部72a一侧的L绕组和各相连接线75b配置在线圈端部72b一侧的M绕组的情况为例说明,但是不限于此,例如,也可以仅由L绕组构成,或仅由M绕组构成,能够获得与本实施方式同样的效果。
此外,说明了使定子绕组的卷绕节距以4/6(电角120°)卷绕的定子,但使卷绕节距为5/6(电角150°)地卷绕的定子的结构也成立,能够获得同样的效果。
[第七实施方式]
接着,用图37~图41说明本发明的第七实施方式的旋转电机的结构。其中,本实施方式的旋转电机的整体结构与图1所示的相同。此外,本实施方式的旋转电机的定子的结构与图16相同。
图37是U相定子绕组的立体图和电路图。图38是定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。图39是定子绕组的槽内的各相的线圈配置图。图40是使各相的定子绕组以三角形接线的接线图。图41是使各相的定子绕组放射状地接线的接线图。
本实施方式相对于上述第三至第六实施方式变更了定子绕组的方式,缩短定子绕组的连接线75的长度,实现了线圈电阻值的降低。
如图37所示,U相定子绕组7U由第一U相绕组7U-N和第二U相绕组7U-P构成。构成为将环状地卷绕成形的两种环状线圈76交替地用多个连接线75e~75h连接的方式,本实施方式即12极三相绕组的情况下,环状线圈76的数量为12并连续地形成。
在U相绕组7U-N中,引线71一侧的第一个至第二个环状线圈76相位错开电角210°配置,通过线圈端部72a一侧的连接线75e连接。然后,使第二个至第三个环状线圈76相位错开电角150°配置,通过线圈端部72a一侧的连接线75f连接。对此交替地反复直到第十二个环状线圈,在各环状线圈76之间设置30°的相位的同时交替地配置。
U1相绕组7U1-N从引线71起朝向连接点73,使第一个环状线圈76逆时针地卷绕,接着,第二个环状线圈顺时针地卷绕,之后同样地,以卷绕方向依次交替的方式卷绕。连接线75e与连接线75f以在从引线71起第偶数个环状线圈76的线圈端部72a一侧交叉的方式形成。
在U相绕组7U-P中,引线71一侧的第一个至第二个环状线圈76相位错开电角150°配置,通过线圈端部72b一侧的连接线75g连接。然后,使第二个至第三个环状线圈76相位错开电角210°配置,通过线圈端部72b一侧的连接线75h连接。对此交替地反复直到第十二个环状线圈,在各环状线圈76之间设置30°的相位的同时交替地配置。
在U1相绕组7U1-P中,从引线71朝向连接点73,使第一个环状线圈76逆时针地卷绕,接着,使第二个环状线圈顺时针地卷绕,之后同样地,以卷绕方向依次交替的方式卷绕。连接线75g与连接线75h以在从引线71起第奇数个环状线圈76的线圈端部72b一侧交叉的方式形成。
其中,定子铁芯6的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
如图37所示,环状线圈76为以卷绕节距为比极距小的不足电角180°的方式卷绕的短节距卷绕。本实施方式的情况下,环状线圈76的卷绕节距为跨越3个槽的4/6节距(电角120°)的卷绕节距。
对于V相定子绕组7V、W相定子绕组7W,也与U相定子绕组7U同样地,分别分割为V相绕组7V-N和7V-P、W相绕组7W-N和7W-P。
图38是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。
图38表示了各相的线圈配置,此处,定子绕组7由U相、U相、V相三种定子绕组构成。
各相的定子绕组7,如图38所示,在槽内按照U相绕组7U-N、V相绕组7V-N、W相绕组7W-N的顺序插入,接着,按照W相绕组7W-P、V相绕组7V-P、U相绕组7U-P的顺序插入,如图39所示,在槽内依次配置。
定子绕组7的槽内的线圈的配置,如图39所示,为在半径方向上分割为两部分的两层绕组的配置。例如,着眼于U相定子绕组7U时,U相绕组7U-N配置在外层,U相绕组7U-P配置在内层。这样,各相的定子绕组都均等地分散到外层和内层而配置,通过将各相分割的定子绕组7串联连接,各相的电感均等化,发电电流变得均衡。
此处,例如,设从转子的中心到内层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层的线圈半径方向的中心位置为基准,设外层的线圈半径方向的中心位置为R0+R。
在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-N由于在图39的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,U相绕组7U-P由于在图39的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为U相定子绕组7U整体,将U相绕组7U-N和U相绕组7U-P相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-N由于在图39的12个槽的范围内两个环状线圈插入外层,因而半径方向的位置表示为4R0+4R,V相绕组7V-P由于在图39的12个槽的范围内两个环状线圈插入内层,因而半径方向的位置表示为4R0。从而,作为V相定子绕组7V整体,将V相绕组7V-N和V相绕组7V-P相加,表示为8R0+4R(=4R0+4R+4R0)。
在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-N由于在图39的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R,W相绕组7W-P由于在图39的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。
从而,作为W相定子绕组7W整体,将W相绕组7W-N和W相绕组7W-P相加,表示为8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U相、V相、W相的定子绕组均为相同的8R0+4R,为相同的值。
如上所述,槽中配置的U相、V相、W相的定子绕组的电感变得相等,不会按各相的定子绕组发生电感的不均衡。
这样,各相的电感均衡,发电电流在各相相等,定子绕组和二极管的发热量均衡,能够抑制线圈和二极管的温度上升,此外,能够抑制磁激振力的增大、减少磁噪音,使品质和特性方面提高。
此处,用图40、图41说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图40所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-N与7U-P并联连接。在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-N与7V-P并联连接。在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-N与7W-P并联连接。
然后,将U相定子绕组7U的引线71U-S与W相定子绕组7W的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为三角形的接线,从3处连接点(引线71U-S与71W-E的连接点、引线71U-E与71V-S的连接点、引线71V-E与71W-S的连接点)与整流器20分别连接。上述接线在结构上与三相绕组的三角形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
此外,如图40所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-N与7U-P并联连接。在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-N与7V-P并联连接。在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-N与7W-P并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-E、V相定子绕组7V的引线71V-E、W相定子绕组7W的引线71W-E连接成为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接,成为以中性点为基准的放射状的接线。上述接线在结构上与三相绕组的星形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
如以上所说明,根据本实施方式,漏电感在各相相同,各相的电感均等化,各相的发电电流变得均衡。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机。
进而,由于以每极每相的槽数为2的方式,在各相的定子绕组内将电角的相位差错开30°的两种环状线圈76连续地连接,形成定子绕组,所以整流器20的结构也能够通过将与三相绕组同等的二极管数量设为最小限度的6个而实现。此外,与上述第一实施方式、第二实施方式相比,在各相内不用进行连接,能够实现无焊接化,生产效率也是优良的,还能够减少接合引起的损失。
此外,第三实施方式中,插入定子槽内时环状线圈76发生干涉,而本实施方式中,使环状线圈76分别不干涉地配置,因此定子绕组的插入性优良,还能够实现生产效率的提高。
并且,与第三实施方式至第五实施方式相对,定子绕组7的全长成为一半,实现了绕线机的设备上的空间缩小化。此外,能够使连接线75f和75h的长度相对于第六实施方式大幅缩短,因此能够降低线圈电阻值,实现高效率化。
此外,由于是在各相内包括电角的相位差相差30°的两种相的定子绕组的方式,还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低,实现低噪音化。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机,并且实现生产效率优良、廉价且低噪音化的旋转电机。
其中,本实施方式中,以将定子绕组7均等地分割为各相连接线75e和75f配置在线圈端部72a一侧的N绕组和各相连接线75g和75h配置在线圈端部72b一侧的P绕组的情况为例说明,但是不限于此,例如,也可以全部仅由N绕组构成,或仅由P绕组构成,能够获得与本实施方式同样的效果。
[第八实施方式]
接着,用图42至图46说明本发明的第八实施方式的旋转电机的结构。其中,本实施方式的旋转电机的整体结构与图1所示的相同。此外,本实施方式的旋转电机的定子的结构与图16相同。
图42是U相定子绕组的立体图和电路图。图43是定子中从定子铁芯的内周侧看到的各相的定子绕组的配置图。图44是定子绕组的槽内的各相的线圈配置图。图45是使各相的定子绕组以三角形接线的接线图。图46是使各相的定子绕组反射状地接线的接线图。
本实施方式相对于上述第七实施方式,使定子绕组的环状线圈的卷绕节距从4/6节距扩大到5/6节距,将定子绕组的连接线削减为一半,降低了线圈电阻值。
如图42所示,定子绕组7的U相绕组由第一U相绕组7U-Q和第二U相绕组7U-R构成。各U相绕组7U-Q、7U-R构成为将具有电角30°的相位差的环状地卷绕成形的两种环状线圈76交替地用多个连接线75e和75g连接的方式,本实施方式即12极六相绕组的情况下,环状线圈76的数量为12且连续地形成。
在U相绕组7U-Q中,使引线71一侧的第一个至第二个环状线圈76相位错开电角210°配置,通过线圈端部72a一侧的连接线75e连接。然后,使第二个至第三个环状线圈76相位错开电角150°配置。第二个与第三个环状线圈76之间不存在连接线,连续地形成。对此交替地反复直到第十二个环状线圈,在各环状线圈76之间设置30°的相位的同时交替地配置。
在U相绕组7U-Q中,从引线71朝向连接点73,使第一个环状线圈76逆时针地卷绕,接着,使第二个环状线圈顺时针地卷绕,之后同样地,以卷绕方向依次交替的方式卷绕。
在U相绕组7U-R中,使引线71一侧的第一个至第二个环状线圈76相位错开电角150°配置。第一个环状线圈76与第二个环状线圈76之间不存在连接线,连续地形成。然后,使第二个至第三个环状线圈76相位错开电角210°配置,通过线圈端部72b一侧的连接线75g连接。对此交替地反复直到第十二个环状线圈,在各环状线圈76之间设置30°的相位的同时交替地配置。
在U相绕组7U-R中,从引线71朝向连接点73,使第一个环状线圈76逆时针地卷绕,接着,使第二个环状线圈76顺时针地卷绕,之后同样地,以卷绕方向依次交替的方式卷绕。
其中,定子铁芯的槽数为72。此外,这时,图1所示的转子的前侧爪形磁极11具有6个爪部,后侧爪形磁极12也具有6个爪部。即,转子为12极。
如图42所示,环状线圈76的卷绕节距为以比极距小的不足电角180°卷绕的短节距。本实施方式的情况下,环状线圈的卷绕节距为跨越4个槽的5/6节距(电角150°)的卷绕节距。
对于V相定子绕组7V、W相定子绕组7W,也与U相定子绕组7U同样地,分别分割为V相绕组7V-Q和7V-R、W相绕组7W-Q和7W-R。
图43是从定子铁芯6的内周面看到的各相的定子绕组7的配置图。
图43表示了各相的线圈配置,此处,定子绕组7由U相、U相、V相三种定子绕组构成。
各相的定子绕组7,如图43所示,在槽内按照U相绕组7U-Q、V相绕组7V-Q、W相绕组7W-Q的顺序插入,接着,按照W相绕组7W-R、V相绕组7V-R、U相绕组7U-R的顺序插入,如图44所示,在槽内依次配置。
定子绕组7的槽内的线圈的配置,如图44所示,为在半径方向上分割为两部分的两层绕组的配置。例如,着眼于U相定子绕组7U时,U相绕组7U-Q配置在外层,U相绕组7U-R配置在内层。这样,各相的定子绕组都均等地分散到外层和内层配置,通过将各相分割的定子绕组7串联连接,各相的电感均等化,发电电流变得均衡。
此处,例如,设从转子的中心到内层的线圈半径方向的中心位置的距离为R0,以内层的线圈半径方向的中心位置为基准,设外层的线圈半径方向的中心位置为R0+R。
在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-Q由于在图44的12个槽的范围内3/2个环状线圈插入外层一侧,1/2个环状线圈插入内层一侧,因而半径方向的位置表示为4R0+3R,U相绕组7U-R由于在图44的12个槽的范围内1/2个环状线圈插入外层一侧,3/2个环状线圈插入内层一侧,因而半径方向的位置表示为4R0+R。
从而,作为U相定子绕组7U整体,将U相绕组7U-Q和U相绕组7U-R相加,表示为8R0+4R(=4R0+3R+4R0+R)。
在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-Q由于在图44的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R,V相绕组7V-R由于在图44的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。
从而,作为V相定子绕组7V整体,将V相绕组7V-Q和V相绕组7V-R相加,表示为8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)。
在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-Q由于在图44的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R,W相绕组7W-R由于在图44的12个槽的范围内外层一侧插入一个环状线圈,内层一侧也插入一个环状线圈,因而半径方向的位置表示为4R0+2R。
从而,作为W相定子绕组7W整体,将W相绕组7W-Q和W相绕组7W-R相加,表示为8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)。
在12个槽的范围内将槽内配置的各相的线圈的半径距离相加的结果,各U相、V相、W相的定子绕组均为相同的8R0+4R,为相同的值。
如上所述,槽中配置的U相、V相、W相的定子绕组的电感变得相等,不会按各相的定子绕组发生电感的不均衡。
这样,由于各相的电感均衡,发电电流在各相相等,定子绕组和二极管的发热量均衡,能够抑制线圈和二极管的温度上升,此外,能够抑制磁激振力的增大、减少磁噪音,使品质和特性方面提高。
此处,用图45、46说明各相线圈的接线关系。
对于各相的定子绕组7的接线,如图45所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-Q与7U-R并联连接。在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-Q与7V-R并联连接。在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-Q与7W-R并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-S与W相定子绕组7W的引线71W-E连接,同样地,将引线71U-E与71V-S连接,将引线71V-E与71W-S连接。然后,成为六边形的接线,从3处连接点(引线71U-S与71W-E的连接点、引线71U-E与71V-S的连接点、引线71V-E与71W-S的连接点)与整流器20分别连接。
上述接线在结构上与三相绕组的三角形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
此外,如图45所示,在U相定子绕组7U中,U相绕组7U-Q与7U-R并联连接。在V相定子绕组7V中,V相绕组7V-Q与7V-R并联连接。在W相定子绕组7W中,W相绕组7W-Q与7W-R并联连接。
接着,将U相定子绕组7U的引线71U-E、V相定子绕组7V的引线71V-E、W相定子绕组7W的引线71W-E连接作为中性点,将引线71U-S、71V-S、71W-S与整流器20分别连接,以中性点为基准成为放射状的接线。上述接线在结构上与三相绕组的星形接线相同,是在各相的定子绕组内存在电角的相位差错开30°的环状线圈76的定子绕组的方式。
如以上所说明,根据本实施方式,漏电感在各相相同,各相的电感均等化,各相的发电电流变得均衡。
并且,由于以每极每相的槽数为2的方式在各相的定子绕组内将电角的相位差错开30°的两种环状线圈76连续地连接,形成定子绕组,因此整流器20的结构也能够通过将与三相绕组同等的二极管数量设为最小限度的6个而实现。此外,与上述第一实施方式、第二实施方式相比,在各相内不用进行连接,能够实现无焊接化,生产效率也是优良的,还能够减少接合引起的损失。
此外,第三实施方式中,插入定子槽内时环状线圈76发生干涉,而本实施方式中,使环状线圈76分别不干涉地配置,因此定子绕组的插入性优良,还能够实现生产效率的提高。
并且,相对于第三实施方式至第五实施方式,定子绕组7的全长成为一半,实现了绕线机的设备上的空间缩小化。此外,相对于第六实施方式能够使连接线的数量成为一半,因此能够降低线圈电阻值,实现高效率化。
此外,由于是在各相内包括电角的相位差相差30°的两种相的定子绕组的方式,还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低,实现低噪音化。此外,通过使卷绕节距为5/6槽,能够增大绕组系数,感应电压增大,特别能够实现频率较低时的高输出化。从而,能够获得高输出且高效率的旋转电机,并且实现生产效率优良、廉价且低噪音化的旋转电机。
其中,上述第八实施方式中,以均等地分割为定子绕组7的各相连接线75e配置在线圈端部72a一侧的Q绕组和各相连接线75g配置在线圈端部72b一侧的R绕组的情况为例说明,但也可以全部仅由Q绕组构成,或仅由R绕组构成,能够获得与本实施方式同样的效果。
[第九实施方式]
接着,用图47至图49说明本发明的第九实施方式的旋转电机的结构。
上述第一~第八实施方式中,作为旋转电机的一例说明了车辆用交流发电机,而本发明的旋转电机也能够应用于输出旋转力的电动机或同时进行发电和驱动的电动发电机等,作为电动机特别能够应用为混合动力车和电动四驱车的驱动用电动机、用于驱动泵的电动机等的定子。
图47是说明现有的定子具有单一的三相绕组的电动机的电动机系统的电路结构图,图48是说明定子具有第一绕组和第二绕组的电动机的电动机系统的电路结构图,图49是说明具有应用了本发明的定子的电动机系统的电路结构图。
图49所示的电动机系统301具有通过从电动机控制部111基于控制信号切换作为逆变器在各相设置的开关元件(MOS-FET等)112,从电源113对电动机(未图示)的定子5供给三相交流电流,驱动电动机的结构。电动机系统301中设置有:检测对定子5的定子绕组7供给的电流的电流传感器(AC)114;检测电动机的温度的温度传感器115;检测电动机的旋转的旋转传感器117,各传感器的信号对电动机控制部111供给。
图47所示的现有系统302的情况下,开关元件112需要3个相的量即合计6个。如图48所示,在定子102具有第一绕组102a和第二绕组102b的电动机的电动机系统303中,开关元件112需要6个相的量即合计12个。从而,图48所示的电动机系统303中,开关元件112的数量成为2倍,是高价的,此外控制变得复杂。
与此相对,根据本实施方式的电动机系统301,由于定子5的定子绕组7具有将U1相与U2相、V1相与V2相、W1相与W2相这样电角不同的相串联连接的结构,如图49所示,开关元件112合计为6个即可,与图48所示的系统相比,能够使开关元件的数量减为二分之一,电动机控制部111的电压控制也变得简单。
此外,还能够减少电流传感器(AC)114、旋转传感器117、温度传感器115的数量。其中,图47~图49中,电流传感器(AC)114、旋转传感器117、温度传感器115的线为多根,为了简化表示为1根。
根据本实施方式的图49所示的电动机系统301,电动机的定子绕组7具有电角不同的6个相的绕组,而定子绕组的输出端子为3端子结构,因此能够用图47所示的现有的用于三相绕组的系统的逆变器和驱动系统进行控制,仅通过变更电动机就能够实现低噪音化的旋转电机。此外,根据本实施方式,漏电感在各相相同,各相的电感均等化,各相的电流变得均衡。从而,能够获得高输出且高效率的电动机。进而,通过将不同电角的相串联连接还能够减少高次谐波成分,使磁激振力比通常的三相绕组降低。从而,能够抑制与磁激振力相应的磁噪音的产生,实现低噪音化的电动机。
其中,本发明不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。例如,上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的,并不限定于必须具备说明的所有结构。此外,能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构,或者在某个实施方式的结构上添加其他实施方式的结构。此外,对于各实施方式的结构的一部分,能够追加、删除、置换其他结构。
符号说明
1……滑轮
2……轴
3……前轴承
4……转子
5……定子
6……定子铁芯
7……定子绕组
71……引线
72a……引线侧线圈端
72b……引线相反侧线圈端
73……引线
75……连接线
76……环状线圈
7U……U相定子绕组
7V……V相定子绕组
7W……W相定子绕组
8……绝缘纸
9……槽楔
10……后轴承
11……前侧爪磁极
12……后侧爪磁极
13……励磁绕组
14……滑环
15……电刷
16……前风扇
17……后风扇
18……前支架
19……后支架
20……整流器
201……整流元件
202……整流元件
21……二极管连接端子
22……后盖
23……车辆用交流发电机

Claims (18)

1.一种旋转电机,其特征在于:
所述旋转电机具有:定子;和在该定子的内周侧隔着间隙可旋转地被支承的转子,
所述定子包括:具有朝向内周面开口的多个槽的环状的定子铁芯;和在所述多个槽中隔着绝缘片以比极距短的节距卷绕的定子绕组,
所述定子绕组在各相内至少均等地分割为两部分,为了使电感均衡而在所述槽内使电角不同的两个相以自所述定子铁芯的中心起的距离的总和在各相相等的方式均等地配置,并且使电角不同的至少两个相的定子绕组串联连接。
2.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述各相的定子绕组在所述槽内在半径方向或旋转方向均等地分割插入,并且使电角不同的至少两个相的定子绕组均等地串联连接。
3.如权利要求2所述的旋转电机,其特征在于:
所述定子绕组是以电角不同的至少两个相的定子绕组串联连接,均等地成为电角120°的相位差的方式合成的三相绕组。
4.如权利要求2所述的旋转电机,其特征在于:
所述定子是每极每相的槽数为2以上的结构,
所述定子绕组具有以比极距短的节距卷绕并利用连接线连接的多个环状线圈。
5.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述各相的定子绕组以将所述环状线圈的配置节距设置为极距的2倍的节距,并且将所述环状线圈的数量设为极数的1/2的方式均等地分割,分别错开极距地插入槽中,以串联连接或并联连接的方式合成。
6.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述旋转电机具有6个电角不同的相的定子绕组,使错开极距的1/6的槽距的两个相的定子绕组串联连接。
7.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述旋转电机具有6个电角不同的相的定子绕组,使错开电角30度的两个相的定子绕组串联连接。
8.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述定子绕组具有作为6个电角不同的相的第一相、第二相、第三相、第四相、第五相、第六相的定子绕组,
所述各相的定子绕组分别由第一定子绕组和第二定子绕组构成,
所述环状线圈是以比所述转子的极距窄的间隔跨越所述定子铁芯的多个齿部地插入各个槽的短节距卷绕,以与极距相等的配置节距配置,
在所述多个槽中配置在半径方向4分割而得到的4层不同的定子绕组,所述第一相和第二相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第二相和第三相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第三相和第四相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第四相和第五相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第五相和第六相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第一定子绕组和所述第二定子绕组以同相配置,
在所述槽的最内层起第四个层即最外层配置第一相的第一定子绕组和第二相的第一定子绕组,
在所述槽的最外层和最内层起第三个层即第三层配置第三相的第一定子绕组和第四相的第一定子绕组,
在所述槽的第三层配置第五相的第一定子绕组和第六相的第一定子绕组,
在所述槽的最内层起第二个层即第二层配置第五相的第二定子绕组和第六相的第二定子绕组,
在所述槽的第二层和最内层配置第三相的第二定子绕组和第四相的第二定子绕组,
在所述槽的最内层配置第一相的第二定子绕组和第二相的第二定子绕组,
所述第一相与第二相的定子绕组串联连接,
所述第三相与第四相的定子绕组串联连接,
所述第五相与第六相的定子绕组串联连接。
9.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述定子绕组具有作为6个电角不同的相的第一相、第二相、第三相、第四相、第五相、第六相的定子绕组,
所述各相的定子绕组分别由第一定子绕组和第二定子绕组构成,
所述环状线圈是以比所述转子的极距窄的间隔跨越所述定子铁芯的多个齿部地插入各个槽的短节距卷绕,以极距的2倍的配置节距配置,
所述第一定子绕组和所述第二定子绕组以错开极距的相位配置在所述多个槽中,
在所述多个槽中配置在半径方向2分割而得到的2层不同的定子绕组,所述第一相和第二相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第二相和第三相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第三相和第四相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第四相和第五相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,所述第五相和第六相的定子绕组以错开极距的1/6的相位配置,
在所述槽的外层配置第一相的第一定子绕组、第二相的第一定子绕组、第三相的第一定子绕组、第四相的第一定子绕组,
在所述槽的外层和内层配置第五相的第一定子绕组和第二定子绕组以及第六相的第一定子绕组和第二定子绕组,
在所述槽的内层配置第一相的第二定子绕组、第二相的第二定子绕组、第三相的第二定子绕组、第四相的第二定子绕组,
所述第一相与第二相的定子绕组串联连接,
所述第三相与第四相的定子绕组串联连接,
所述第五相与第六相的定子绕组串联连接。
10.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述各相的定子绕组具有第一相、第二相、第三相的定子绕组,
所述第一相和第二相的定子绕组以错开极距的1/3的相位配置,所述第二相和第三相的定子绕组以错开极距的1/3的相位配置,所述第三相和第四相的定子绕组以错开极距的1/3的相位配置,
所述第一相至第三相的定子绕组分别由第一定子绕组和第二定子绕组构成,所述第一定子绕组和第二定子绕组通过分别将多个环状线圈中的各环状线圈利用连接线连续地连接而构成,
将所述环状线圈的数量均等地分割为第一环状线圈组和第二环状线圈组,
所述第一环状线圈组和所述第二环状线圈组各自的所述环状线圈以极距的2倍的节距配置,
所述第一环状线圈组与所述第二环状线圈组之间错开13个槽距地配置并利用连接线连续地连接,
所述环状线圈是以比所述转子的极距窄的间隔跨越所述定子铁芯的多个齿部地插入各个槽的短节距卷绕,
在所述多个槽中配置在半径方向2分割而得到的2层不同的定子绕组,所述第一定子绕组和第二定子绕组以隔开极距的相位配置,
在所述槽的外层配置第一相的第一定子绕组和第二相的第一定子绕组,
在所述槽的外层和内层配置第三相的第一定子绕组和第三相的第二定子绕组,在所述槽的内层配置第一相的第二定子绕组和第二相的第二定子绕组,
所述各相的定子绕组的第一定子绕组与第二定子绕组并联连接。
11.如权利要求10所述的旋转电机,其特征在于:
所述各相的定子绕组以所述第一环状线圈组与第二环状线圈组之间错开7个槽距的方式配置。
12.如权利要求10所述的旋转电机,其特征在于:
在所述各相的定子绕组中,连接所述第一环状线圈组的各环状线圈之间的连接线配置在定子铁芯的轴方向一侧,连接第二环状线圈组的各环状线圈的连接线配置在定子铁芯的轴方向另一侧,所述第一环状线圈组与所述第二环状线圈组错开7个槽距配置。
13.如权利要求10所述的旋转电机,其特征在于:
在所述第一环状线圈组中,使环状线圈在定子铁芯的槽内以极距的2倍的节距间隔配置,利用连接线将各环状线圈连续地连接,
在第二环状线圈组中,在配置第一环状线圈组后,在所述第一环状线圈组的第一个环状线圈的方向上,连续地错开7个槽距配置第二环状线圈组的第一个环状线圈,接着以极距的2倍的节距且位于所述第一环状线圈组的各环状线圈之间的方式配置。
14.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述各相的定子绕组具有第一相、第二相、第三相的定子绕组,
所述第一相和第二相的定子绕组以错开极距的1/3的相位配置,
所述第二相和第三相的定子绕组以错开极距的1/3的相位配置,
所述第一相至第三相的定子绕组分别由第一定子绕组和第二定子绕组构成,
所述环状线圈是以比所述转子的极距窄的间隔跨越所述定子铁芯的多个齿部地插入各个槽的短节距卷绕,
所述第一定子绕组和第二定子绕组分别通过利用连接线将多个环状线圈中的各环状线圈连续地连接而构成,
在所述各相的定子绕组中,以交替地反复使所述环状线圈错开7个槽距的配置和错开5个槽距的配置的方式配置与磁极数量相当的环状线圈,
在所述多个槽中配置在半径方向2分割而得到的2层不同的定子绕组,
在所述槽的外层配置第一相的第一定子绕组和第二相的第一定子绕组,在所述槽的外层和内层配置第三相的第一定子绕组和第三相的第二定子绕组,在所述槽的内层配置第一相的第二定子绕组和第二相的第二定子绕组,
所述各相的第一定子绕组与第二定子绕组并联连接。
15.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述连接线在位于所述定子铁芯的轴方向一侧的所述环状线圈的线圈端部一侧和位于所述定子铁芯的轴方向另一侧的所述环状线圈的线圈端部一侧均等地分割配置成2部分。
16.如权利要求4所述的旋转电机,其特征在于:
所述连接线配置在所述定子铁芯的轴方向一侧和轴方向另一侧中的任一侧。
17.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述环状线圈的卷绕节距以极距的4/6槽距卷绕。
18.如权利要求1所述的旋转电机,其特征在于:
所述环状线圈的卷绕节距以极距的5/6槽距卷绕。
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