CN105794089B - 电力机械的电枢 - Google Patents
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Abstract
在本发明中，研究分布卷绕线圈的线圈形状，提高分布卷绕线圈的成形容易性，减少电位差大的不同的相的线圈彼此的径向的接近部位，抑制由于将头顶部弯曲成形为曲柄形状而引起的线圈端的大径化，得到小型高输出的电力机械的电枢。本发明的电力机械的电枢(10)具备在圆周方向上排列有多个槽的电枢铁芯(11)和安装于电枢铁芯(11)的电枢绕组(20)，电枢绕组(20)是以分别将被绝缘包覆且没有连接部的连续的两根导线(19)重叠地缠绕、将两根导线(19)在电枢铁芯(11)的径向上重叠的方式制作的，具备多个双道绕组体(22)，所述双道绕组体(22)安装于按照六槽角度间隔在圆周方向上连续地排列的第三槽、第一槽以及第二槽，多个所述双道绕组体(22)在圆周方向上按照与一个槽相当的间距排列。
Description
技术领域
本发明涉及电动机、发电机等旋转电机、线性马达等直动机(direct actingmachine)等电力机械的电枢，特别涉及电枢绕组的构造。
背景技术
近年来，在电动机、发电机等旋转电机中，要求小型高输出以及用于实现高电压化的高耐压化。
当使这种旋转电机小型化时，根据使不产生有效的磁通的线圈端小型化的观点，使用了将导线缠绕到电枢铁芯的各个齿而成的集中卷绕的电枢绕组。但是，期望使用了抑制转矩脉动、能够实现高输出化的分布卷绕构造的电枢绕组的小型的电枢。进而，由于磁铁涨价，不使用磁铁的感应电机的需求也变高，需要使用了更高效的分布卷绕构造的电枢绕组的电枢。
此处，相对于将导线缠绕于一个齿而构成的集中卷绕的绕组，将把导线缠绕到离开了两个槽以上的槽而构成的绕组当作分布卷绕的绕组。即，分布卷绕的绕组以从一个槽延伸出的导线跨越连续的两个以上的齿而进入到其它槽的方式缠绕。
在专利文献1中，将按照螺旋状将导线缠绕多次而成形为六边形的绕组线圈、所谓的龟甲形线圈收纳于离开了多个槽的槽对的各个，构成分布卷绕构造的电枢绕组。另外，根据电枢的槽数和极数，决定构成槽对的两个槽的间隔。
在专利文献2中，将按照U字状弯曲成形的分段线圈收纳于离开了多个槽的槽对的各个，使分段线圈的端部弯折，焊接分段线圈的弯折的端部彼此，构成分布卷绕构造的电枢绕组。
在专利文献3中，将嵌入使导线成形为波状而成的多根波形卷绕线圈而制作出的线圈组装品安装于长方体的铁芯，将该铁芯倒圆为圆环状，焊接被倒圆的铁芯的对接部，构成分布卷绕构造的电枢绕组。
专利文献1：日本专利第5040303号公报
专利文献2：日本专利第3508755号公报
专利文献3：日本专利第3593009号公报
发明内容
在专利文献1中，使作为龟甲形线圈的匝部的集合体的线圈端的头顶部成形为在匝部的排列方向上偏移匝部的排列方向的全宽量的曲柄形状，将龟甲形线圈插入到槽对的一个槽的底部侧和另一个槽的开口部侧。因此，存在将线圈端的头顶部按照曲柄形状弯曲成形时的弯曲半径变大，线圈端的径向尺寸以及轴向尺寸变大这样的课题。
在专利文献2、3中，分段线圈以及波形卷绕线圈的匝部的头顶部被形成为偏移一根导线的宽度量的曲柄形状，所以将匝部的头顶部弯曲成形为曲柄形状时的弯曲半径变小，抑制线圈端的径向尺寸以及轴向尺寸的增大。
但是，在专利文献2中，构成电枢绕组的分段线圈的根数变多，焊接点数增加，所以存在生产时的节拍时间(takt time)增大，并且容易产生质量问题这样的课题。另外，在专利文献3中，存在嵌入波形卷绕线圈的工序繁杂，生产性下降这样的课题。进而，在专利文献2、3中，存在如下课题：在线圈端，电位差比较大的不同的相的线圈彼此在径向上接近的部位增多，在施加了高电压时，发生绝缘击穿的风险变高。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于研究分布卷绕线圈的线圈形状，提高分布卷绕线圈的成形容易性，减少电位差大的不同的相的线圈彼此的径向的接近部位，抑制由于将头顶部弯曲成形为曲柄形状而引起的线圈端的大径化，得到小型高输出的电力机械的电枢。
本发明的电力机械的电枢具备沿着槽宽度方向排列有多个槽的电枢铁芯和安装于所述电枢铁芯的电枢绕组，所述电枢绕组是以分别将被绝缘包覆且没有连接部的连续的两根导线重叠地缠绕、将所述两根导线在所述电枢铁芯的槽深度方向上重叠的方式制作的，所述电枢绕组具备多个双道绕组体，该双道绕组体安装于按照p槽角度间隔在槽排列方向上连续地排列的第三槽、第一槽以及第二槽，多个所述双道绕组体在槽排列方向上按照与一个槽相当的间距排列，其中，p是2以上的自然数。
根据本发明，将重叠地缠绕两根导线而制作出的双道(lane)绕组体安装于按照p槽角度间隔在槽排列方向上连续地排列的三个槽，所以线圈端部的顶部处的位移量为导线的槽深度方向的宽度的两倍。因此，相比于使用龟甲形线圈的情况，将线圈端部的顶部弯曲成形为曲柄形状时的弯曲半径变小，能够减小线圈端的径向尺寸以及轴向尺寸。
由于双道绕组体221是以安装于按照p槽角度间隔在槽排列方向上连续地排列的三个槽的方式制作的，所以相比于分段线圈，焊接点数减少，生产时的节拍时间减少，并且抑制产生质量问题。
能够从槽排列方向依次组装双道绕组体而制作电枢绕组，所以不需要嵌入波形卷绕线圈那样的繁杂的工序，生产性被提高。
构成双道绕组体的导线以在位于第一槽的两侧的第二以及第三槽处折返、在三个槽上往返的方式被卷绕，所以线圈端部在槽深度方向上位移的方向交替地变化。因此，电位差比较大的不同的相的线圈端部彼此在槽深度方向上接近的部位变少，降低发生绝缘击穿的风险。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的单侧剖面图。
图2是示出本发明的实施方式1的旋转电机的主要部分的立体图。
图3是示出在本发明的实施方式1的旋转电机中应用的电枢的立体图。
图4是示出构成在本发明的实施方式1的旋转电机中应用的电枢铁芯的铁芯块的立体图。
图5是示出构成本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的立体图。
图6是示出构成本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的端面图。
图7是示出构成本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的正视图。
图8是从第一线圈端侧观察将本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组安装到电枢铁芯的状态的示意图。
图9是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的装配方法的图。
图10是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的装配方法的图。
图11是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的立体图。
图12是说明装配本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢的方法的图。
图13是说明装配本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢的方法的图。
图14是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图。
图15是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的立体图。
图16是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图。
图17是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的V相线圈的接线方法的图。
图18是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的供电部周围的主要部分立体图。
图19是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的供电部周围的主要部分立体图。
图20是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的第二线圈端的主要部分端面图。
图21是示意地示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的第二线圈端的主要部分端面图。
图22是示意地示出以往的电枢绕组的第二线圈端的主要部分端面图。
图23是示意地示出构成本发明的实施方式2的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的端面图。
图24是示意地示出构成本发明的实施方式3的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的端面图。
图25是说明本发明的实施方式4的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图。
图26是示出本发明的实施方式4的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的供电部周围的主要部分立体图。
图27是示出本发明的实施方式4的旋转电机中的电枢绕组的供电部周围的主要部分立体图。
图28是说明本发明的实施方式5的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图。
图29是示出本发明的实施方式5的旋转电机中的电枢的立体图。
具体实施方式
以下，使用附图，说明本发明的电力机械的电枢的优选的实施方式。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的单侧剖面图、图2是示出本发明的实施方式1的旋转电机的主要部分的立体图、图3是示出在本发明的实施方式1的旋转电机中应用的电枢的立体图、图4是示出构成在本发明的实施方式1的旋转电机中应用的电枢铁芯的铁芯块的立体图、图5是示出构成本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体(two-lane winding body)的立体图、图6是示出构成本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的端面图、图7是示出构成本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的正视图、图8是从第一线圈端侧观察将本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组安装到电枢铁芯的状态的示意图。另外，在图8中，为方便起见，直线地示出了线圈端部。
在图1以及图2中，作为电力机械的旋转电机100具备：壳体1，具有有底圆筒状的框架2以及将框架2的开口塞口的端板3；电枢10，以内嵌状态固定于框架2的圆筒部；以及转子5，被固定于经由轴承4而能够旋转地支承于框架2的底部以及端板3的旋转轴6，被能够旋转地配设在电枢10的内周侧。
转子5是永久磁铁型转子，该永久磁铁型转子具备：转子铁芯7，被固定于插通轴心位置的旋转轴6；以及永久磁铁8，埋设在转子铁芯7的外周面侧，在圆周方向上按照等间距排列，构成磁极。另外，转子5不限于永久磁铁式转子，也可以使用将不绝缘的转子导体收纳于转子铁芯的槽而利用短路环使两侧短路的笼型转子、将绝缘的导线安装于转子铁芯的槽而成的绕组式转子。
接下来，参照图3至图7，具体地说明电枢10的结构。
如图3所示，电枢10具备圆环状的电枢铁芯11和安装于电枢铁芯11的电枢绕组20。此处，为方便说明，将转子5的极数设为八极，将电枢铁芯11的槽数设为四十八个，将电枢绕组20设为三相绕组。即，槽按照每极每相为两个的比例形成于电枢铁芯11。
铁芯块12是将圆环状的电枢铁芯11在圆周方向上二十四等分割而成的，如图4所示，对电磁钢板进行层叠一体化而制作，具备剖面圆弧形的芯背部12a和从芯背部12a的内周壁面向径向内部突出的两根齿12b。另外，关于电枢铁芯11，使齿12b朝向径向内部，使芯背部12a的圆周方向的侧面彼此对接，将二十四个铁芯块12在圆周方向上排列、一体化，构成为圆环状。以向内周侧开口的方式，在圆周方向上，按照等角间距，排列有由芯背部12a和在圆周方向上相邻的齿12b构成的槽13。齿12b被形成为圆周方向宽度朝向径向内部逐渐变窄的尖细形状，槽13的剖面为长方形。
双道绕组体22是将例如被瓷釉树脂绝缘包覆且没有连接部的连续的由铜线、铝线等构成的、短边宽度d的平角形状(长方形剖面形状)的两根导线19在短边方向上重叠、按照扁立绕法卷绕而制作的。另外，双道绕组体22是按照扁立绕法卷绕的，所以导线19的短边方向与电枢10的径向一致，导线19的长边方向与电枢10的圆周方向一致。
如图5至图7所示，双道绕组体22是分布卷绕绕组，该分布卷绕绕组具备插入到第一槽的第一直线部22a(第一直线部221a、222a)以及第三直线部22c(第三直线部221c、222c)、插入到从第一槽向圆周方向一侧离开了六槽角度间隔的第二槽的第二直线部22b(第二直线部221b、222b)、插入到从第一槽向圆周方向另一侧离开了六槽角度间隔的第三槽的第四直线部22d(第四直线部221d、222d)、连结第一直线部22a和第二直线部22b的长度方向的另一端彼此的第一线圈端部22e(第一线圈端部221e、222e)、连结第二直线部22b和第三直线部22c的长度方向的一端彼此的第二线圈端部22f(第二线圈端部221f、222f)、连结第三直线部22c和第四直线部22d的长度方向的另一端彼此的第三线圈端部22g(第三线圈端部221g、222g)、以及从第一直线部22a以及第四直线部22d的长度方向的一端延伸出并与其它绕组体或者供电部连接的绕组端22h(绕组端221h、222h)以及绕组端22j(绕组端221j、222j)。
这样，双道绕组体22具备由在短边方向上重叠的两根导线19的位于外径侧的导线19构成的外径侧绕组体221和由在短边方向上重叠的两根导线19的位于内径侧的导线19构成的内径侧绕组体222。外径侧绕组体221具备第一至第四直线部221a－221d、第一至第三线圈端部221e－221g以及绕组端221h、221j。另外，绕组端221h、221j从第一以及第四直线部221a、221d的长度方向的一端以不改变径向位置且相互接近的方式，在圆周方向上倾斜地延伸出。内径侧绕组体222具备第一至第四直线部222a－222d、第一至第三线圈端部222e－222g以及绕组端222h、222j。另外，绕组端222h、222j从第一以及第四直线部222a、222d的长度方向的一端以不改变径向位置且相互离开的方式，在圆周方向上倾斜地延伸出。
另外，第一直线部22a和第二直线部22b在形成于第一线圈端部22e的顶部的曲柄部22k处，在径向上位移2d而配置。同样地，第二直线部22b和第三直线部22c在形成于第二线圈端部22f的顶部的曲柄部22k处，在径向上位移2d而配置。同样地，第三直线部22c和第四直线部22d在形成于第三线圈端部22g的顶部的曲柄部22k处，在径向上位移2d而配置。
另外，六槽角度间隔是指，连续的六个齿12b的两侧的槽13的槽中心间的间隔。
如图8所示，这样构成的双道绕组体22以如下方式安装于电枢铁芯11：将两根导线19从电枢铁芯11的一端侧插入到第一槽131，从第一槽131向电枢铁芯11的另一端侧延伸出，从电枢铁芯11的另一端侧插入到向圆周方向一侧离开了六槽角度间隔的第二槽132，从第二槽132向电枢铁芯11的一端侧延伸出，从电枢铁芯11的一端侧插入到向圆周方向另一侧离开了六槽角度间隔的第一槽131，从第一槽131向电枢铁芯11的另一端侧延伸出，从电枢铁芯11的另一端侧插入到向圆周方向另一侧离开了六槽角度间隔的第三槽133，从第三槽133向电枢铁芯11的一端侧延伸出。
另外，在图8中，为方便说明，将按照六槽角度间隔在圆周方向上连续的槽13按照圆周方向的排列顺序设为第三槽133、第一槽131、第二槽132。另外，在图8中，直线地示出了第一至第三线圈端部22e－22g，但插入到第二槽132的第二直线部22b相对插入到第一槽131的第一直线部22a，在第一线圈端部22e的曲柄部22k处，向径向内部变道(lane－change)2d。另外，插入到第一槽131的第三直线部22c相对插入到第二槽132的第二直线部22b，在第二线圈端部22f的曲柄部22k处，向径向内部变道2d。进而，插入到第三槽133的第四直线部22d相对插入到第一槽131的第三直线部22c，在第三线圈端部22g的曲柄部22k处，向径向内部变道2d。
接下来，参照图9至图13，说明电枢10的装配方法。图9以及图10分别是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的装配方法的图、图11是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的立体图、图12以及图13分别是说明装配本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢的方法的图。另外，为方便起见，在图9中，直线地示出了线圈端部，在图12以及图13中，将电枢绕组仅以直线部示出。另外，将四十八个双道绕组体22按照装配顺序设为第一个双道绕组体221、第二个双道绕组体222、第三个双道绕组体223…第四十八个双道绕组体2248。另外，将第一至第四直线部22a－22d的长度方向、短边方向以及长边方向设为轴向、径向以及圆周方向。
首先，如图9的(a)所示，将第二个双道绕组体222以与第一个双道绕组体221的轴向位置相同的轴向位置配置于第一个双道绕组体221的圆周方向一侧。接下来，如图9的(b)所示，使第二个双道绕组体222不改变其轴向位置地向圆周方向另一侧移动。另外，如图9的(c)所示，将第二个双道绕组体222安装于第一个双道绕组体221。接下来，同样地，将第三个双道绕组体223安装于第二个双道绕组体222。反复该步骤，组装第一个双道绕组体221至第四十七个双道绕组体2247来制作C字状的中间装配体21。
接下来，将中间装配体21的第一个双道绕组体221与第四十七个双道绕组体2247之间扩大，使得比第四十八个双道绕组体2248的圆周方向宽度宽。然后，如图10的(a)所示，将第四十八个双道绕组体2248配置于中间装配体21的扩大的开口内。接下来，如图10的(b)所示，将第四十八个双道绕组体2248安装于第四十七个双道绕组体2247。之后，如图10的(c)所示，关闭中间绕组体21A的开口，组装第一个双道绕组体221和第四十八个双道绕组体2248，装配圆环状的电枢绕组20。
如图11所示，这样装配的电枢绕组20是按照与一个槽相当的间距在圆周方向上排列四十八个双道绕组体22而构成的。另外，八根第一至第四直线部22a、22b、22c、22d在径向上排成一列，在圆周方向上按照与一个槽相当的间距排列四十八列。将第一线圈端部22e以及第三线圈端部22g在圆周方向上排列而构成第一线圈端，将第二线圈端部22f在圆周方向上排列而构成第二线圈端。构成绕组端22h的绕组端221h、222h分别在轴向上向第二线圈端侧延伸出，在第二线圈端的外径侧按照与一个槽相当的间距在圆周方向上排列，构成绕组端22j的绕组端221j、222j分别在轴向上向第二线圈端侧延伸出，在第二线圈端的内径侧按照与一个槽相当的间距在圆周方向上排列。
接下来，将成形为コ字状的绝缘子14从径向外部安装到电枢绕组20的第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的各列。另外，如图12所示，以使齿12b位于第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的列间的径向外部的方式，将二十四个铁芯块12配置于电枢绕组20的外径侧。接下来，使各铁芯块12向径向内部移动，将齿12b插入到第一至第四直线部22a、22b、22c、22d的列间。然后，如图13所示，使在圆周方向上相邻的铁芯块12的芯背部12a的侧面彼此对接，装配圆环状的电枢铁芯11。同时，将电枢绕组20安装于电枢铁芯11。然后，对电枢绕组20实施交流接线，制作电枢10。
这样，在实施方式1中，能够在圆周方向上组装四十八个双道绕组体22来制作电枢绕组20，所以不需要使用波形卷绕线圈的专利文献3中的嵌入波形卷绕线圈的繁杂的工序，生产性被提高。
另外，重叠卷绕两根平角形状的导线19而制作双道绕组体22。因此，外径侧绕组体221的绕组端221h、221j与内径侧绕组体222的绕组端222h、222j的径向位置不同。因此，绕组端221h和绕组端222h、以及绕组端221j和绕组端222j不干扰，而能够在圆周方向上按照与一个槽相当的间距排列双道绕组体22，所以抑制第二线圈端的径向尺寸增大。另外，能够在径向上重叠配置绕组端221h、222h的端部彼此以及绕组端221j、222j的端部彼此，所以接合作业变简单，并且实现接合部的小型化。进而，第一至第三线圈端部22e、22f、22g的头顶部处的弯曲半径比使用龟甲形线圈的专利文献1小，能够减小第一以及第二线圈端的径向尺寸以及轴向尺寸。
另外，在第一线圈端的外径侧在圆周方向上排列用于连接外径侧绕组体221以及内径侧绕组体222的绕组端221h、222h，在第一线圈端的内径侧在圆周方向上排列绕组端221j、222j。因此，不需要通过第一线圈端的轴向的外侧的搭接线(crossover wires)，所以相比于专利文献1，能够缩小电枢10的轴向尺寸，并且实现绕组的低电阻化。另外，相比于使用分段线圈的专利文献2，电枢绕组20的焊接部位变少，所以能够缩短生产时的节拍时间，并且能够抑制产生质量问题。
接下来，参照图14至图19，说明电枢绕组20的接线方法。图14是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图、图15是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的立体图、图16是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图、图17是说明本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的V相线圈的接线方法的图、图18是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的供电部周围的主要部分立体图、图19是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的供电部周围的主要部分立体图。
此处，在图14中，U11a1、U12a1、U13a1、…、U18a1以及U11b1、U12b1、U13b1、…、U18b1是安装于包括槽编号(1+6n)(其中n是0至7的整数)的槽13的第一槽群的构成U1相的双道绕组体22的外径侧绕组体221的绕组端221h、221i，U21a1、U22a1、U23a1、…、U28a1以及U21b1、U22b1、U23b1、…、U28b1是安装于包括槽编号(1+6n)(其中n是0至7的整数)的槽13的第一槽群的构成U1相的双道绕组体22的内径侧绕组体222的绕组端222h、222i。
另外，在图14中，U11a2、U12a2、U13a2、…、U18a2以及U11b2、U12b2、U13b2、…、U18b2是安装于包括槽编号(2+6n)(其中n是0至7的整数)的槽13的第二槽群的构成U2相的双道绕组体22的外径侧绕组体221的绕组端221h、221i，U21a2、U22a2、U23a2、…、U28a2以及U21b2、U22b2、U23b2、…、U28b2是安装于包括槽编号(2+6n)(其中n是0至7的整数)的槽13的第二槽群的构成U2相的双道绕组体22的内径侧绕组体222的绕组端222h、222i。
另外，双道绕组体22被安装于包括槽编号(3+6n)的槽13的第三槽群，构成V1相，双道绕组体22被安装于包括槽编号(4+6n)的槽13的第四槽群，构成V2相。双道绕组体22被安装于包括槽编号(5+6n)的槽13的第五槽群，构成W1相，双道绕组体22被安装于包括槽编号(6+6n)的槽13的第六槽群，构成W2相。
首先，如图14以及图15所示，连接U11b1和U22b1、U22a1和U13a1、U13b1和U24b1、U24a1和U15a1、U15b1和U26b1、U26a1和U17a1、U17b1和U28b1，得到绕组群U101。同样地，连接U12b1和U23b1、U23a1和U14a1、U14b1和U25b1、U25a1和U16a1、U16b1和U27b1、U27a1和U18a1、U18b1和U21b1，得到绕组群U102。绕组群U101、U102分别是将安装于第一槽群的、即共有槽13的双道绕组体22中的、以电角度离开了180°的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222交替串联地连接而构成的。
接下来，连接U11b2和U22b2、U22a2和U13a2、U13b2和U24b2、U24a2和U15a2、U15b2和U26b2、U26a2和U17a2、U17b2和U28b2，得到绕组群U201。同样地，连接U12b2和U23b2、U23a2和U14a2、U14b2和U25b2、U25a2和U16a2、U16b2和U27b2、U27a2和U18a2、U18b2和U21b2，得到绕组群U202。绕组群U201、U202分别是将安装于第二槽群的、即共有槽13的双道绕组体22中的、以电角度离开了180°的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222交替串联地连接而构成的。
接下来，如图16所示，连接U21a1和U28a1，连接U11a2和U12a2，连接U12a1和U21a2，得到串联地连接四个绕组群U101、U102、U201、U202的U相线圈。此处，如图18所示，U21a1和U28a1、以及U11a2和U12a2在圆周方向上离开，分别使用母线U13、U14来连接。U12a1和U21a2在圆周方向上接近的位置处被引出，所以被直接连接。另外，U11a1为U相线圈的供电部，U28a2为U相线圈的中性点。母线U13、U14是对钣金进行弯曲加工并对表面实施绝缘涂覆而制作的，但也可以使用构成双道绕组体22的导线19。
另外，虽然未图示，W相线圈也是与U相线圈同样地连接安装于第五槽群以及第六槽群的双道绕组体22而构成的。
如图17所示，V相线圈以使V12a1成为供电部、使V21a2成为中性点的方式，连接安装于第三槽群以及第四槽群的双道绕组体22。另外，V13以及V14是连接V21a1和W28a1、以及W11a2和W12a2的母线，W13以及W14是连接W21a1和W28a1、以及W11a2和W12a2的母线。
通过采用这样的接线构造，如图19所示，能够使U相线圈、V相线圈以及W相线圈的供电部以及中性点集中到圆周方向的窄的范围。
接下来，参照图20至图22，说明这样构成的电枢绕组20中的线圈端的绝缘性。图20是示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的第二线圈端的主要部分端面图、图21是示意地示出本发明的实施方式1的旋转电机中的电枢绕组的第二线圈端的主要部分端面图、图22是示意地示出以往的电枢绕组的第二线圈端的主要部分端面图。
如图20所示，在该电枢绕组20中，在圆周方向上排列第一线圈端部22e以及第三线圈端部22g而构成第一线圈端。即，如图21所示，在电枢绕组20的第一线圈端，从一个槽的外径侧从第三层和第四层延伸出的两根导线19在曲柄部22k处向径向外部变道2d，从自一个槽向圆周方向一侧离开了六槽角度间隔的槽的外径侧插入到第一层和第二层，从一个槽的外径侧从第五层和第六层延伸出的两根导线19在曲柄部22k处向径向内部变道2d，从自一个槽向圆周方向另一侧离开了六槽角度间隔的槽的外径侧插入到第七层和第八层。由此，在第二线圈端，与不同的相的线圈的接触部为第二层的导线19与第三层的导线19之间、以及第六层的导线19与第七层的导线19之间这两个部位。
相对于此，在使用了波形卷绕绕组或者U字状的分段线圈的分布卷绕的绕组的情况下，如图22所示，不同的相的线圈在所有层的导线之间接触。
这样，根据该实施方式1，双道绕组体22是以使导线19往返于在圆周方向上离开了六槽角度间隔且连续的三个槽13的方式进行卷绕而构成的，所以线圈端处的与不同的相的线圈的接触部位变少，在施加了高电压时，能够抑制发生绝缘击穿的风险。
另外，以电角度离开了180°的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222被交替串联地连接、且插入到相同的槽13的三个外径侧绕组体221以及内径侧绕组体222被连续地连接。因此，插入到相同的槽13的导线19之间的电位差即便最大也是相电压的一半，所以导线19中所要求的绝缘性能变低，无需使导线19的绝缘被膜的膜厚变得过厚。
另外，使用剖面为矩形的导线来作为导线19，所以占空系数被提高。
实施方式2.
图23是示意地示出构成本发明的实施方式2的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的端面图。另外，在图23中，直线地示出了线圈端部。
在图23中，双道绕组体22A被制作成如下线圈图案：将两根导线19在短边方向上重叠，按照扁立绕法卷绕，针对离开六槽角度间隔且在圆周方向上连续地排列的第三槽、第一槽以及第二槽，按照第一槽、第二槽、第一槽、第三槽、第一槽以及第二槽的顺序插入。
另外，其它结构除了代替双道绕组体22而使用双道绕组体22A的点以外，与上述实施方式1同样地构成。
在该实施方式2中，使用了在将重叠的两根导线19卷绕为与双道绕组体22等同的线圈图案之后接着卷绕为插入到第一槽以及第二槽而得到的线圈图案而制作出的双道绕组体22A。因此，即使在该实施方式2中，也与上述实施方式1同样地起到效果。
此处，在双道绕组体22A中，在将重叠的两根导线卷绕为按照第一槽以及第二槽的顺序插入而得到的第一线圈图案之后，接着将按照第一槽、第三槽、第一槽以及第二槽的顺序插入而得到的第二线圈图案反复一次来制作，但第二线圈图案的反复次数也可以是两次以上。即，如果使用将第二线圈图案的反复数设为m次(其中，m是1以上的整数)的双道绕组体，则能够简易地构成使在径向上排成一列的直线部的根数成为(4+8m)的电枢绕组。
实施方式3.
图24是示意地示出构成本发明的实施方式3的旋转电机中的电枢绕组的双道绕组体的端面图。另外，在图24中，直线地示出了线圈端部。
在图24中，双道绕组体22B被制作成如下线圈图案：将两根导线19在短边方向上重叠，按照扁立绕法卷绕，针对离开六槽角度间隔并在圆周方向上连续地排列的第三槽、第一槽以及第二槽，按照第一槽、第二槽、第一槽、第三槽、第一槽、第二槽、第一槽以及第三槽的顺序插入。
另外，其它结构除了代替双道绕组体22而使用双道绕组体22B的点以外，与上述实施方式1同样地构成。
在该实施方式3中，使用了在将重叠的两根导线19卷绕为与双道绕组体22等同的线圈图案之后接着卷绕为插入到第一槽、第二槽、第一槽以及第三槽而得到的线圈图案而制作出的双道绕组体22B。因此，即使在该实施方式3中，也与上述实施方式1同样地起到效果。
此处，在双道绕组体22、22B中，将重叠的两根导线按照第一槽、第二槽、第一槽以及第三槽的顺序插入而得到的线圈图案的反复数是一次或者两次，但该线圈图案的反复次数也可以是三次以上。即，如果使用将该线圈图案的反复数设为m次的双道绕组体，则能够简易地构成使在径向上排成一列的直线部的根数成为8m的电枢绕组。
实施方式4.
图25是说明本发明的实施方式4的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图、图26是示出本发明的实施方式4的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的供电部周围的主要部分立体图、图27是示出本发明的实施方式4的旋转电机中的电枢绕组的供电部周围的主要部分立体图。
在该实施方式4中，如图14所示，将安装于第一槽群的、即共用槽的双道绕组体22中的、以电角度离开了180°的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222交替串联地连接，制作绕组群U101、U102。另外，将安装于第二槽群的、即共有槽的双道绕组体22中的、以电角度离开了180°的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222交替串联地连接，制作绕组群U201、U202。接下来，如图25以及图26所示，直接连接U12a1和U21a2，直接连接U11a1和U28a2，使用母线U13来连接U11a2和U12a2，得到串联地连接绕组群U101、U201、U202、U102的U相线圈。另外，U28a1为供电部，U21a1为中性点。另外，V相线圈以及W相线圈也同样地构成。
在该实施方式4中，安装于第一槽群的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222的半数被串联地连接，构成位于U相线圈的供电部侧的绕组群U101，安装于第一槽群的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222的剩余的半数被串联地连接，构成位于U相线圈的中性点侧的绕组群U102。另外，安装于第二槽群的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222的半数被串联地连接，构成位于U相线圈的供电部侧的绕组群U201，安装于第二槽群的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222的剩余的半数被串联地连接，构成位于U相线圈的中性点侧的绕组群U202。这样，绕组群U101、U102、U201、U202是将共有槽的绕组体的各半数分成供电部侧和中性点侧、串联地连接而构成的，所以能够如图27所示，将母线U13、V13、W13的根数减少为三根，能够削减零件件数，并且能够实现电枢10A的小型化。
实施方式5.
图28是说明本发明的实施方式5的旋转电机中的电枢绕组的U相线圈的接线方法的图、图29是示出本发明的实施方式5的旋转电机中的电枢的立体图。
在该实施方式5中，首先，如图14所示，将安装于第一槽群的双道绕组体22中的、以电角度离开了180°的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222交替串联地连接，制作绕组群U101。另外，将安装于第二槽群的双道绕组体22中的、以电角度离开了180°的外径侧绕组体221和内径侧绕组体222交替串联地连接，制作绕组群U201。接下来，如图28所示，连接U12a1和U21a1、U21b1和U18b1、U18a1和U27a1、U27b1和U16b1、U16a1和U25a1、U25b1和U14b1、U14a1和U23a1，制作将U12b1和U23b1作为绕组端的绕组群U102。同样地，连接U12a2和U21a2、U21b2和U18b2、U18a2和U27a2、U27b2和U16b2、U16a2和U25a2、U25b2和U14b2、U14a2和U23a2，得到将U12b2和U23b2作为绕组端的绕组群U202。另外，V相线圈以及W相线圈也同样地构成。
根据该实施方式5，如图29所示，构成U相线圈、V相线圈以及W相线圈的十二根绕组群的一个绕组端在线圈端的内径侧在圆周方向上并排地排列十二根，另一个绕组端在线圈端的外径侧在圆周方向上并排地排列十二根。这样构成的电枢10B还能够应用于在构造上在电枢的外径侧的空间中没有富余那样的旋转电机。
另外，在上述各实施方式中，设为用长方形剖面的导线制作绕组体，但构成绕组体的导线的剖面形状不限于长方形，也可以使用例如圆形剖面的导线。
另外，在上述各实施方式中，设为使第一至第四直线部的长方形剖面的长边的长度方向朝着圆周方向，在槽内在径向上排成一列，但也可以使第一至第四直线部的长方形剖面的短边的长度方向朝着圆周方向，在槽内在径向上排成一列。
另外，在上述各实施方式中，说明了八极四十八槽的旋转电机，但极数以及槽数不限于八极四十八槽，这是不言而喻的。另外，设为按照每极每相为两个的比例形成槽数，但每极每相的槽数不限于2个，也可以是1个，也可以是3个以上。
另外，在上述各实施方式中，电枢绕组是三相绕组，按照每极每相为两个的比例形成槽数，将双道绕组体的直线部之间的间隔设为六槽角度间隔，但双道绕组体的直线部之间的间隔不限于六槽角度间隔。例如，在电枢绕组是三相绕组且按照每极每相为1个的比例形成槽数的情况下，双道绕组体的直线部之间的间隔为三槽角度间隔。
另外，在上述各实施方式中，说明了电动机、发电机等旋转电机的电枢，但即使将本发明应用于线性马达等直动机的电枢，也起到同样的效果。另外，旋转电机中的径向、圆周方向以及轴向相当于直动机的槽深度方向、槽排列方向以及槽长度方向。
Claims (14)
1.一种电力机械的电枢，所述电枢具备沿着槽宽度方向排列有多个槽的电枢铁芯和安装于所述电枢铁芯的电枢绕组，该电力机械的电枢的特征在于，
所述电枢绕组具备多个双道绕组体，所述多个双道绕组体分别由被绝缘包覆且没有连接部的连续的两根导线构成，
所述双道绕组体在所述两根导线被插入到按照p槽角度间隔在槽排列方向上连续地排列的第三槽、第一槽以及第二槽的状态下，在槽排列方向上按照与一个槽相当的间距排列，其中，p是2以上的自然数，
构成所述双道绕组体的所述两根导线在所述电枢铁芯的槽深度方向上重叠，
所述双道绕组体具有m个线圈图案，该m个线圈图案是将在槽深度方向上重叠的所述两根导线按照所述第一槽、所述第二槽、所述第一槽、所述第三槽的顺序插入而得到的，其中，m是1以上的自然数，
m个所述线圈图案在槽深度方向上排列。
2.根据权利要求1所述的电力机械的电枢，其特征在于，
外径侧绕组体和内径侧绕组体的各个绕组体具备直线部和线圈端部，所述外径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成，所述内径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成，所述直线部被收纳于所述第一槽、所述第二槽以及所述第三槽，所述线圈端部连结所述直线部的端部之间，
所述线圈端部在顶部具有曲柄部，该曲柄部使所述直线部的所述第一槽、所述第二槽以及所述第三槽内的槽深度方向上的收纳位置在槽深度方向上位移所述直线部的槽深度方向厚度的两倍。
3.根据权利要求1或者2所述的电力机械的电枢，其特征在于，
外径侧绕组体和内径侧绕组体的外径侧末端彼此以及内径侧末端彼此分别在根部弯曲并向槽排列方向的反方向倾斜地延伸，所述外径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成，所述内径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成。
4.根据权利要求1或者2所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述双道绕组体具备由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成的外径侧绕组体和由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成的内径侧绕组体，
所述电枢绕组针对每一个相具有2n根绕组群，其中，n是每极每相的槽数，
所述绕组群的各个是连接以电角度离开了180°的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体且连续地连接插入到相同的所述槽的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体的半数而构成的。
5.根据权利要求1或者2所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述双道绕组体具备由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成的外径侧绕组体和由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成的内径侧绕组体，
所述电枢绕组针对每一个相具有2n根绕组群，其中，n是2以上的每极每相的槽数，
所述绕组群的各个是连接以电角度离开了180°的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体且将共有所述槽的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体的半数串联地连接而构成的，
所述绕组群的各个的一个末端位于槽底部侧，另一个末端位于槽开口侧。
6.根据权利要求1或者2所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述双道绕组体具备由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成的外径侧绕组体和由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成的内径侧绕组体，
所述电枢绕组针对每一个相具有2n根绕组群，其中，n是2以上的每极每相的槽数，
所述绕组群的各个是连接以电角度离开了180°的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体且将共有所述槽的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体的半数分成中性点侧和供电部侧而串联地连接而构成的。
7.根据权利要求1或者2所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述导线的剖面是矩形。
8.一种电力机械的电枢，所述电枢具备沿着槽宽度方向排列有多个槽的电枢铁芯和安装于所述电枢铁芯的电枢绕组，该电力机械的电枢的特征在于，
所述电枢绕组具备多个双道绕组体，所述多个双道绕组体分别由被绝缘包覆且没有连接部的连续的两根导线构成，
所述双道绕组体在所述两根导线被插入到按照p槽角度间隔在槽排列方向上连续地排列的第三槽、第一槽以及第二槽的状态下，在槽排列方向上按照与一个槽相当的间距排列，其中，p是2以上的自然数，
构成所述双道绕组体的所述两根导线在所述电枢铁芯的槽深度方向上重叠，
所述双道绕组体具有：1个第一线圈图案，是将在槽深度方向上重叠的所述两根导线按照所述第一槽、所述第二槽的顺序插入而得到的；m个第二线圈图案，是将在槽深度方向上重叠的所述两根导线按照所述第一槽、所述第三槽、所述第一槽、所述第二槽的顺序插入而得到的，其中，m是1以上的自然数，
在1个所述第一线圈图案的槽深度方向的一侧，m个所述线圈图案在槽深度方向上排列。
9.根据权利要求8所述的电力机械的电枢，其特征在于，
外径侧绕组体和内径侧绕组体的各个绕组体具备直线部和线圈端部，所述外径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成，所述内径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成，所述直线部被收纳于所述第一槽、所述第二槽以及所述第三槽，所述线圈端部连结所述直线部的端部之间，
所述线圈端部在顶部具有曲柄部，该曲柄部使所述直线部的所述第一槽、所述第二槽以及所述第三槽内的槽深度方向上的收纳位置在槽深度方向上位移所述直线部的槽深度方向厚度的两倍。
10.根据权利要求8或者9所述的电力机械的电枢，其特征在于，
外径侧绕组体和内径侧绕组体的外径侧末端彼此以及内径侧末端彼此分别在根部弯曲并向槽排列方向的反方向倾斜地延伸，所述外径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成，所述内径侧绕组体由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成。
11.根据权利要求8或者9所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述双道绕组体具备由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成的外径侧绕组体和由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成的内径侧绕组体，
所述电枢绕组针对每一个相具有2n根绕组群，其中，n是每极每相的槽数，
所述绕组群的各个是连接以电角度离开了180°的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体且连续地连接插入到相同的所述槽的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体的半数而构成的。
12.根据权利要求8或者9所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述双道绕组体具备由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成的外径侧绕组体和由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成的内径侧绕组体，
所述电枢绕组针对每一个相具有2n根绕组群，其中，n是2以上的每极每相的槽数，
所述绕组群的各个是连接以电角度离开了180°的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体且将共有所述槽的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体的半数串联地连接而构成的，
所述绕组群的各个的一个末端位于槽底部侧，另一个末端位于槽开口侧。
13.根据权利要求8或者9所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述双道绕组体具备由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽底部侧的导线构成的外径侧绕组体和由在槽深度方向上重叠的所述两根导线的位于槽开口侧的导线构成的内径侧绕组体，
所述电枢绕组针对每一个相具有2n根绕组群，其中，n是2以上的每极每相的槽数，
所述绕组群的各个是连接以电角度离开了180°的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体且将共有所述槽的所述外径侧绕组体以及所述内径侧绕组体的半数分成中性点侧和供电部侧而串联地连接而构成的。
14.根据权利要求8或者9所述的电力机械的电枢，其特征在于，
所述导线的剖面是矩形。
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