CN105934870B - 旋转电机 - Google Patents
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Abstract
在旋转电机中,第1电枢线圈组和第2电枢线圈组分别具有包含一对线圈边的多个电枢线圈。第1电枢线圈组的各个线圈边配置在电枢铁芯的槽的上口,第2电枢线圈组的各个线圈边配置在电枢铁芯的槽的下口。在假定如下的假想线圈安装状态时,各个电枢线圈各自的线圈边以使电流相和电流的朝向与假想线圈边一致的方式配置在各个假想线圈边的位置,假想线圈安装状态是将假想线圈的一对假想线圈边中的一个配置在槽的上口,另一个配置在槽的下口,将多个假想线圈边配置在全部各个槽的上口和下口。
Description
技术领域
本发明涉及具有电枢和相对于电枢旋转的转子的旋转电机。
背景技术
以往,提出了如下的旋转电机的电枢的制造方法:为了在电枢铁芯双层叠绕地卷绕电枢线圈,使线圈末端的状态在每个线圈不一致,在电枢铁芯的各个槽顺序地插入电枢线圈的芯线(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-98743号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,各电枢线圈的线圈末端被复杂地配置,因而在向电枢铁芯的槽插入电枢线圈的芯线时,相邻的电枢线圈的线圈末端有时成为障碍,有可能导致在电枢铁芯卷绕电枢线圈的作业变得困难。
本发明正是为了解决如上所述的问题而完成的,其目的在于,提供动作特性良好且能够容易制造的旋转电机。
用于解决问题的手段
本发明的旋转电机具有:电枢铁芯,其具有沿周向相互隔开间隔地设置的多个磁极齿,在各个所述磁极齿之间形成有槽;第1电枢线圈组和第2电枢线圈组,它们分别具有多个电枢线圈,通过将各个所述电枢线圈叠绕地卷绕于所述磁极齿而形成,其中,所述多个电枢线圈分别包含配置在彼此不同的所述槽的一对线圈边和连接所述一对线圈边之间的线圈末端;以及转子,其具有沿周向排列的多个磁极,相对于所述电枢铁芯、所述第1电枢线圈组以及所述第2电枢线圈组而旋转,所述第1电枢线圈组的各个所述线圈边配置在所述槽的上口,所述第2电枢线圈组的各个所述线圈边配置在所述槽的下口,各个所述电枢线圈的线圈末端跨越的所述磁极齿的数量全部相同,假定如下的假想线圈安装状态:假定多个假想线圈,其中,所述多个假想线圈分别包含配置在彼此不同的所述槽的一对假想线圈边和连接所述一对假想线圈边之间的假想线圈末端,将所述假想线圈的一对假想线圈边中的一个配置在所述槽的上口,另一个配置在所述槽的下口,将多个所述假想线圈边配置在各个所述槽的所有上口和下口中,此时,各个所述电枢线圈各自的所述线圈边以使电流相和电流的朝向与所述假想线圈边一致的方式配置在各个所述假想线圈边的位置。
并且,本发明的旋转电机具有:第1电枢,其具有第1电枢铁芯和设于所述第1电枢铁芯的第1电枢线圈组;第1转子,其相对于所述第1电枢旋转;第2电枢,其具有第2电枢铁芯和设于所述第2电枢铁芯的第2电枢线圈组;第2转子,其相对于所述第2电枢旋转;以及共同的旋转轴,在该旋转轴固定有所述第1转子和所述第2转子,所述第1转子和所述第2转子各具有相同数量的沿周向排列的多个磁极,所述第1电枢铁芯和所述第2电枢铁芯各具有相同数量的多个磁极齿,在所述第1电枢铁芯和所述第2电枢铁芯中,在各个所述磁极齿之间各形成有相同数量的槽,所述第1电枢线圈组和所述第2电枢线圈组分别具有被叠绕地卷绕于所述磁极齿的多个电枢线圈,各个所述电枢线圈分别具有配置在彼此不同的所述槽的一对线圈边和连接所述一对线圈边之间的线圈末端,各个所述电枢线圈的线圈末端跨越的所述磁极齿的数量全部相同,假定如下的假想线圈安装状态:假定假想电枢铁芯和多个假想线圈,其中,在所述假想电枢铁芯上形成有数量与所述第1电枢铁芯和所述第2电枢铁芯各自的所述槽的数量相同的假想槽,所述多个假想线圈分别包含配置在彼此不同的所述假想槽中的一对假想线圈边以及连接所述一对假想线圈边之间的假想线圈末端,将所述假想线圈的一对假想线圈边中的一个配置在所述假想槽的上口,另一个配置在所述假想槽的下口,将多个所述假想线圈边配置在各个所述假想槽的所有上口和下口中,此时,所述第1电枢线圈组的各个所述线圈边以使电流相和电流的朝向与配置在所述假想槽的上口的所述假想线圈边一致的方式配置在所述第1电枢铁芯的各个所述槽中,所述第2电枢线圈组的各个所述线圈边以使电流相和电流的朝向与配置在所述假想槽的下口的所述假想线圈边一致的方式配置在所述第2电枢铁芯的各个所述槽中,在观察所述第1电枢线圈组和所述第2电枢线圈组的各个所述线圈边时,与配置在共同的所述假想槽中的各个所述假想线圈边分别对应的所述线圈边彼此在周向上的位置关系,与所述第1转子的所述磁极和所述第2转子的所述磁极在周向上的位置关系相同。
发明效果
根据本发明的旋转电机,能够容易地制造动作特性良好的旋转电机。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的纵剖视图。
图2是示出图1的旋转电机的立体图。
图3是示出图1的旋转电机的结构图。
图4是示出图3的电枢的展开图。
图5是示出比较例1的旋转电机的结构图。
图6是示出图5的旋转电机的电枢的展开图。
图7是图6的旋转电机的电枢的主要部分放大图。
图8是在比较例1的电枢中,根据与各个磁极齿的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的曲线图。
图9是示出比较例1的旋转电机的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
图10是示出本发明的实施方式2的旋转电机的纵剖视图。
图11是示出图10的旋转电机的立体图。
图12是示出图10的第1电枢和第1转子的结构图。
图13是示出图12的第1电枢的展开图。
图14是示出图10的第2电枢和第2转子的结构图。
图15是示出图14的第2电枢的展开图。
图16是在图12的第1电枢中,根据与磁极齿的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。
图17是示出图12的第1电枢和第1转子的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
图18是在图14的第2电枢中,根据与磁极齿的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。
图19是示出图14的第2电枢和第2转子的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
图20是示出本发明的实施方式3的旋转电机的第1电枢和第1转子的结构图。
图21是示出本发明的实施方式3的旋转电机的第2电枢和第2转子的结构图。
图22是示出比较例2的旋转电机的结构图。
图23是示出图22的电枢的展开图。
图24是在比较例2的电枢中,根据与各个磁极齿的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的曲线图。
图25是示出比较例2的旋转电机的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
图26是示出本发明的实施方式4的旋转电机的电枢的展开图。
图27是示出本发明的实施方式5的旋转电机的第1电枢和第1转子的结构图。
图28是示出图27的第1电枢的展开图。
图29是示出本发明的实施方式5的旋转电机的第2电枢和第2转子的结构图。
图30是示出图29的第2电枢的展开图。
图31是在图27的第1电枢中,根据与磁极齿的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。
图32是示出图27的第1电枢和第1转子的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
图33是在图29的第2电枢中,根据与磁极齿的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。
图34是示出图29的第2电枢和第2转子的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
图35是示出本发明的实施方式6的旋转电机的第1电枢和第1转子的结构图。
图36是示出本发明的实施方式6的旋转电机的第2电枢和第2转子的结构图。
图37是示出本发明的实施方式2的旋转电机的另一例的纵剖视图。
图38是示出图37的旋转电机的立体图。
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的优选实施方式。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的旋转电机的纵剖视图。并且,图2是示出图1的旋转电机的立体图。另外,图3是示出图1的旋转电机的结构图。图中,旋转电机1具有:圆筒状的电枢(定子)2;旋转轴3,其配置在电枢2的轴线上;以及转子4,其被固定于旋转轴3,与旋转轴3一体地相对于电枢2旋转。
并且,旋转电机1被支承于支承台50。支承台50具有基座51、相互分开地固定于基座51的上表面的电枢用支承部52和转子用支承部53。电枢2被支承于电枢用支承部52。旋转轴3通过轴承54旋转自如地被支承于转子用支承部53。旋转轴3和转子4以单支承方式被支承于转子用支承部53。
转子4配置在电枢2的内侧。并且,转子4具有:圆柱状的转子铁芯5,其由磁性材料(例如铁等)构成;以及多个磁铁6,其设于转子铁芯5的外周面(与电枢2的内周面相对的面)。各个磁铁6如图3所示沿着转子铁芯5的周向彼此隔开间隔地配置。在转子4由各个磁铁6形成有沿转子铁芯5的周向排列的多个磁极。在该例中,10个磁铁6设于转子铁芯5的外周面,转子4的磁极数P是10。
电枢2如图3所示具有:电枢铁芯7,其由磁性材料(例如铁等)构成;以及第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30,其分别设于电枢铁芯7。
电枢铁芯7具有圆筒状的后磁轭8和从后磁轭8的内周部朝向径向内侧(朝向转子4)突出的多个磁极齿9。各个磁极齿9沿着电枢铁芯7的周向相互隔开间隔地设置。由此,在各个磁极齿9之间形成有朝向电枢铁芯7的径向内侧(朝向转子4)敞开的槽10。在电枢铁芯7中,磁极齿9的数量和槽10的数量(槽数)Q相同。在该例中,磁极齿9的数量和槽数Q都是24。
在此,为了便于说明,将相对于图1的旋转轴3的中心位于铅直上方的槽10作为基准槽,设基准槽10的编号为1。并且,从图1的基准第1槽起按照逆时针的顺序,设各个槽10的编号为2、3、…、24。并且,设位于图1的第1槽10和第2槽10之间的磁极齿9的编号为1,从第1磁极齿9起按照逆时针的顺序,设各个磁极齿9的编号为2、3、…、.24。
并且,在设电流相数为m(在该例中,在第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30流过的电流相数为三相,因而m=3)时,表示槽数Q与磁极数P之间的关系的系数即每极每相槽数q用下面的式(1)表示。
q=Q/(P·m)……(1)
因此,在该例中,每极每相槽数q的值为24/30=4/5。
图4是示出图3的电枢2的展开图。第1电枢线圈组20具有多个电枢线圈21,第2电枢线圈组30具有多个电枢线圈31。
各个电枢线圈21、31由被统一卷绕在多个磁极齿9的导线束构成。即,各个电枢线圈21、31被叠绕地卷绕在磁极齿9。并且,构成各个电枢线圈21、31的导线束的线类型及匝数全部相同。
各个电枢线圈21、31具有:一对线圈边41,其配置在彼此不同的槽10;以及一对线圈末端42,其跨越多个磁极齿9而将一对线圈边41之间连接起来。各个线圈边41是沿着槽10的大致直线部。各个线圈末端42在电枢铁芯7的轴线方向外侧将线圈边41的端部之间连接起来。
在各个槽10中,在槽10的深度方向存在用于配置线圈边41的空间即上口(上层)和下口(下层)。槽10的上口位于比槽10的下口更靠电枢铁芯7的径向内侧(槽10的开口侧)的位置。
第1电枢线圈组20的各个电枢线圈21以将其一个和另一个线圈边41都配置在槽10的上口的方式设于电枢铁芯7。第2电枢线圈组30的各个电枢线圈31以将其一个和另一个线圈边41都配置在槽10的下口的方式设于电枢铁芯7。在电枢铁芯7中,各个电枢线圈21的各个线圈边41配置在全部各个槽10的上口,各个电枢线圈31的各个线圈边41配置在全部各个槽10的下口。
在将线圈末端42跨越的磁极齿9的数量(即,被夹在共同的线圈中的一个和另一个线圈边41之间的磁极齿9的数量)设为线圈间距时,各个电枢线圈21、31的各个线圈间距全部相同。在该例中,各个电枢线圈21、31的各个线圈间距都是2。
另外,在图4中,用U、V、W表示在各个电枢线圈21、31分别流过的电流相。并且,在图4中,用U、V、W的大写字母和小写字母、以及在表示线圈边41的白圆圈中带有黑点标记和×标记的记号,表示在各个线圈边41流过的电流的朝向。因此,根据各个线圈边41的电流的朝向可以知道各个电枢线圈21、31的卷绕方向。
在此,为了确定本实施方式的旋转电机1的各个电枢线圈21、31的位置,假定在电枢铁芯7设置多个假想线圈的比较例1的旋转电机。
图5是示出比较例1的旋转电机101的结构图。并且,图6是示出图5的旋转电机101的电枢2的展开图。另外,图7是图6的旋转电机101的电枢2的主要部分放大图。此外,在图6和图7中,用与图4相同的方法表示在各个假想线圈102流过的电流相和在各个假想线圈边103流过的电流的朝向。
比较例1的旋转电机101的结构除了在电枢铁芯7设置多个假想线圈102来取代第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30以外,与实施方式1的旋转电机1的结构相同。
在比较例1的旋转电机101的电枢铁芯7设有多个假想线圈102。各个假想线圈102具有:一对假想线圈边103,其配置在彼此不同的槽10;以及一对假想线圈末端104,其跨越多个磁极齿9而将一对假想线圈边103之间连接起来。各个假想线圈边103是沿着槽10的大致直线部。各个假想线圈末端104在电枢铁芯7的轴线方向外侧将假想线圈边103的端部之间连接起来。
各个假想线圈102以将一个假想线圈边103配置在槽10的上口、将另一个假想线圈边103配置在槽10的下口的方式设于电枢铁芯7。并且,各个假想线圈102的假想线圈末端104以相对于电枢铁芯7的周向朝相同方向倾斜的状态跨越多个磁极齿9。另外,各个假想线圈102的假想线圈末端104跨越的磁极齿9的数量在全部假想线圈102中是相同的。即,各个假想线圈102的线圈间距全部相同。在比较例1中,假想线圈102的线圈间距是2。
各个假想线圈102有规律地排列在电枢铁芯7。各个假想线圈边103配置在全部各个槽10的上口和下口。由此,比较例1的旋转电机101的电枢2的状态,成为各个假想线圈102被双层叠绕且有规律地配置在电枢铁芯7的假想线圈安装状态。
旋转电机的理想状态,是U相、V相、W相的各个电枢线圈形成的感应电压各自的合成向量的大小相同,各相的感应电压的合成向量以电气角的相位差为120°的方式分布的状态。因此,在比较例1的旋转电机101中,进行与各个假想线圈102连接的电流相(U相、V相、W相)的选择和各个假想线圈102的卷绕方向的选择,以便成为旋转电机的理想状态。在旋转电机101中,通过分别调整各相的假想线圈102的配置顺序和各个假想线圈102的卷绕方向,产生与转子4的磁极形成的磁通对应的大致正弦波状的感应电压。
在图6中,分成在各槽10的上口配置的各个假想线圈边103的集合组即假想线圈边组A、和在各槽10的下口配置的各个假想线圈边103的集合组即假想线圈边组B进行观察,对于假想线圈边组A和假想线圈边组B,都能够以各组合2组2个假想线圈边103而成的多个集合单位,遍及电枢2的全周彼此独立地划分,2个假想线圈边103具有流过同相反向电流的关系。在比较例1中,能够将假想线圈边组A和假想线圈边组B分别彼此独立地分成4个槽10的集合单位(即,对于假想线圈边组A而言,是指第3槽~第6槽、第7槽~第10槽、第11槽~第14槽、第15槽~第18槽、第19槽~第22槽、第23槽~第2槽的各个集合单位)。
被夹在具有流过同相反向电流的关系的2个假想线圈边103之间的磁极齿9的数量,与假想线圈102的线圈间距(即,假想线圈末端104跨越的磁极齿9的数量)相同。因此,在比较例1中,被夹在具有流过同相反向电流的关系的2个假想线圈边103之间的磁极齿9的数量全部是2。并且,在比较例1中,假想线圈102的线圈间距是2,因此,在假想线圈边组B中,各组合2组2个假想线圈边103而成的各个集合单位以在周向上相对于假想线圈边组A错开2个槽10量的状态出现,2个假想线圈边103具有流过同相反向电流的关系。
图8是在比较例1的电枢2中,根据与各个磁极齿9的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的曲线图。并且,图9是示出比较例1的旋转电机101的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。另外,在图8中,为了简化磁动势的分布倾向,设假想线圈102的匝数是1,电流的峰值是1[A]来计算磁动势。
绕组系数Kd是表示旋转电机的特性的指标,在基波成分的数值越接近1,转矩特性越好。并且,电枢2形成的磁动势的分布沿着电枢2的周向越接近与转子4的磁极数对应的正弦波,旋转电机的动作特性越好(例如,转矩脉动越低)。
在比较例1中,转子4的磁极数P是10,因此转子4的极对数是5。另一方面,观察图8的曲线图可知,比较例1的电枢2形成的磁动势朝向电枢2的周向大致均等地以5个周期量的正弦波状分布。因此,在比较例1中,电枢2形成的磁通分布对应于转子4的极对数,可知旋转电机101的动作特性良好。
在本实施方式的旋转电机1中,将图4与图6进行比较,各个电枢线圈21、31的一对线圈边41分别配置在具有流过同相反向电流的关系的2个假想线圈边103的位置。并且,第1电枢线圈组20的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与假想线圈边103一致的方式配置在假想线圈边组A的各个假想线圈边103的位置,第2电枢线圈组30的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与假想线圈边103一致的方式配置在假想线圈边组B的各个假想线圈边103的位置。由此,如图4所示,在第1电枢线圈组20中,沿电枢2的周向彼此独立地配置分别组合2个电枢线圈21而成的多个集合单位,在第2电枢线圈组30中,沿电枢2的周向彼此独立地配置分别组合2个电枢线圈31而成的多个集合单位。
各个电枢线圈21、31各自的线圈末端42跨越的磁极齿9的数量(各个电枢线圈21、31的线圈间距),与假想线圈102的假想线圈末端104跨越的磁极齿9的数量(假想线圈102的线圈间距)相同。
在本实施方式的电枢2中,将图4与图6进行比较可知,在没有假想线圈102而添加电枢线圈21、31这一点上,与比较例1的电枢2不同,但是,本实施方式的各个槽10的上口和下口各自的线圈边41的电流相和电流的朝向,与比较例1的各个槽10的上口和下口各自的假想线圈边103的电流相和电流的朝向相同。因此,本实施方式的电枢2形成的磁动势与比较例1的电枢2形成的磁动势相同。
在比较例1的假想线圈边组A和假想线圈边组B中,为了遍及电枢2的全周配置各组合2组2个假想线圈边103而成的多个集合单位,首先需要U相、V相、W相的假想线圈102的数量是偶数(槽10的数量是偶数),在假想线圈边组A内和假想线圈边组B内分别存在相同数量的U和u、V和v、W和w的假想线圈边103,所述2个假想线圈边103具有流过同相反向电流的关系。即,电枢铁芯7的槽10的数量需要是6的倍数。
并且,为了提高旋转电机的转矩特性,降低旋转电机的转矩脉动(即,为了使旋转电机的动作特性良好),优选U相、V相、W相这三相的假想线圈102形成的3个磁通组内的偏差在电气角60°以内,U相、V相、W相各自的合成磁通以电气角相位差120°均等地分布。
考虑这些前提,为了将第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30的各个电枢线圈21、31适用于电枢铁芯7,需要使每极每相槽数q满足以下的全部条件1~3。
条件1:非整数
条件2:分子是偶数
条件3:分母不是偶数,且不是3的倍数
在将各个电枢线圈21、31卷绕于电枢铁芯7时,首先将第2电枢线圈组30的各个电枢线圈31(具有在槽10的下口配置的线圈边41的电枢线圈31)卷绕于电枢铁芯7,然后将第1电枢线圈组20的各个电枢线圈21(具有在槽10的上口配置的线圈边41的电枢线圈31)卷绕于电枢铁芯7。这样制作电枢2。由此,能够避免在将各个电枢线圈21、31卷绕于电枢铁芯7时其它电枢线圈成为障碍。
在这样的旋转电机1中,第1电枢线圈组20的各个电枢线圈21的线圈边41配置在各个槽10的上口,第2电枢线圈组30的各个电枢线圈31的线圈边41配置在各个槽10的下口,在假定将多个假想线圈102双层叠绕且有规律地配置在电枢铁芯7的假想线圈安装状态时,各个电枢线圈21、31各自的线圈边41以使电流相和电流的朝向与假想线圈边103一致的方式配置在各个假想线圈边103的位置,因而能够将第1电枢线圈组20的各个线圈边41和第2电枢线圈组30的各个线圈边41分开配置在槽10的上口和下口。因此,在将具有在槽10的下口配置的线圈边41的电枢线圈31卷绕于电枢铁芯7后,将具有在槽10的上口配置的线圈边41的电枢线圈21卷绕于电枢铁芯7,由此,能够卷绕电枢线圈21而已经卷绕的电枢线圈31不会成为障碍。因此,能够容易地将各个电枢线圈21、31卷绕于电枢铁芯7,能够容易地制造旋转电机1。并且,由于使在槽10的上口和下口配置的各个线圈边41的电流相和电流的朝向与假想线圈边103一致,因而能够良好地保持旋转电机1的动作特性。即,能够容易地制造动作特性良好的旋转电机1。
实施方式2
在实施方式1中,第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30设于共同的电枢铁芯7,但是,也可以将第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30分开设于彼此独立的第1电枢铁芯和第2电枢铁芯。
即,图10是示出本发明的实施方式2的旋转电机1的纵剖视图。并且,图11是示出图10的旋转电机1的立体图。图中,旋转电机1具有:圆筒状的第1电枢2a;第1转子4a,其相对于第1电枢2a旋转;圆筒状的第2电枢2b;第2转子4b,其相对于第2电枢2b旋转;以及共同的旋转轴3,在该旋转轴3固定有第1转子4a和第2转子4b。第1转子4a和第2转子4b沿着旋转轴3的轴线方向排列配置。第1电枢2a和第2电枢2b沿着旋转轴3的轴线方向与第1转子4a和第2转子4b各自的位置对应地排列配置。
旋转电机1被支承于支承台50。支承台50具有基座51以及分别固定于基座51的上表面的第1电枢用支承部52a、第2电枢用支承部52b、转子用支承部53。第1电枢用支承部52a、第2电枢用支承部52b、转子用支承部53沿着旋转轴3的轴线方向相互分开配置。第1电枢2a被支承于第1电枢用支承部52a,第2电枢2b被支承于第2电枢用支承部52b。旋转轴3的一端部通过轴承54旋转自如地被支承于转子用支承部53。第1转子4a和第2转子4b分别固定于旋转轴3的另一端部。因此,第1转子4a、第2转子4b以及旋转轴3以单支承方式被支承于转子用支承部53。
图12是示出图10的第1电枢2a和第1转子4a的结构图。并且,图13是示出图12的第1电枢2a的展开图。第1转子4a以隔着间隙与第1电枢2a相对的状态配置在第1电枢2a的内侧。并且,第1转子4a具有:圆柱状的转子铁芯5a,其由磁性材料(例如铁等)构成;以及多个磁铁6a,其设于转子铁芯5a的外周面(与第1电枢2a的内周面相对的面)。各个磁铁6a沿着转子铁芯5a的周向彼此隔开间隔地配置。在第1转子4a由各个磁铁6a形成有沿转子铁芯5a的周向排列的多个磁极。
第1电枢2a具有:第1电枢铁芯7a,其由磁性材料(例如铁等)构成;以及第1电枢线圈组20,其设于第1电枢铁芯7a,结构与实施方式1相同。
第1电枢铁芯7a具有圆筒状的后磁轭8a和从后磁轭8a的内周部朝向径向内侧(朝向第1转子4a)突出的多个磁极齿9a。各个磁极齿9a沿着第1电枢铁芯7a的周向相互隔开间隔地设置。由此,在各个磁极齿9a之间形成有朝向第1电枢铁芯7a的径向内侧(朝向第1转子4a)敞开的槽10a。各个槽10a的深度尺寸比实施方式1的槽10的深度尺寸小。由此,在各个槽10a内形成有用于配置1层线圈边41的空间。第1电枢线圈组20的各个电枢线圈21的线圈边41分别配置在第1电枢铁芯7a的各个槽10a。
图14是示出图10的第2电枢2b和第2转子4b的结构图。并且,图15是示出图14的第2电枢2b的展开图。第2转子4b以隔着间隙与第2电枢2b相对的状态配置在第2电枢2b的内侧。并且,第2转子4b具有:圆柱状的转子铁芯5b,其由磁性材料(例如铁等)构成;以及多个磁铁6b,其设于转子铁芯5b的外周面(与第2电枢2b的内周面相对的面)。各个磁铁6b沿着转子铁芯5b的周向彼此隔开间隔地配置。在第2转子4b由各个磁铁6b形成有沿转子铁芯5b的周向排列的多个磁极。
第2电枢2b具有:第2电枢铁芯7b,其由磁性材料(例如铁等)构成;以及第2电枢线圈组30,其设于第2电枢铁芯7b,结构与实施方式1相同。
第2电枢铁芯7b具有圆筒状的后磁轭8b和从后磁轭8b的内周部朝向径向内侧(朝向第2转子4b)突出的多个磁极齿9b。各个磁极齿9b沿着第2电枢铁芯7b的周向相互隔开间隔地设置。由此,在各个磁极齿9b之间形成有朝向第2电枢铁芯7b的径向内侧(朝向第2转子4b)敞开的槽10b。各个槽10b的深度尺寸比实施方式1的槽10的深度尺寸小。由此,在各个槽10b内形成有用于配置1层线圈边41的空间。第2电枢线圈组30的各个电枢线圈31的线圈边41分别配置在第2电枢铁芯7b的各个槽10b。
第1转子4a和第2转子4b各自的磁极数P是与实施方式1的转子4的磁极数P相同的数量。因此,在该例中,第1转子4a和第2转子4b各自的磁极数P是10。并且,第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b各自的槽10a、10b的数量(槽数)Q,是与实施方式1的电枢铁芯7的槽10的数量Q相同的数量。因此,在该例中,第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b各自的槽10a、10b的数量Q是24。
在此,在假定图6所示的比较例1的旋转电机101时,在旋转电机101的电枢铁芯(假想电枢铁芯)7形成有数量与第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b各自的槽10a、10b的数量相同的槽(假想槽)10。因此,在第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b分别形成有与比较例1的假想电枢铁芯7的各个假想槽10分别对应的槽10a、10b。第1电枢线圈组20的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与比较例1的在假想槽10的上口配置的假想线圈边103一致的方式,配置在与假想槽10对应的第1电枢铁芯7a的各个槽10a。并且,第2电枢线圈组30的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与比较例1的在假想槽10的下口配置的假想线圈边103一致的方式,配置在与假想槽10对应的第2电枢铁芯7b的各个槽10b。
图16是在图12的第1电枢2a中,根据与磁极齿9a的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。并且,图17是示出图12的第1电枢2a和第1转子4a的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。另外,图18是在图14的第2电枢2b中,根据与磁极齿9b的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。此外,图19是示出图14的第2电枢2b和第2转子4b的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
在关注第1电枢2a和第2电枢2b分别形成的磁动势的分布时,根据图16和图18,第1电枢2a和第2电枢2b分别形成的磁动势的分布形状为将高次正弦波和低次正弦波合成而得到的形状,该高次正弦波与实施方式1的电枢2形成的磁动势分布相比频率相同且振幅为一半,该低次正弦波以电枢一周量的电气角为周期。因此,可知第1电枢2a和第2电枢2b分别形成的磁动势分布的正弦波形状被破坏,第1电枢2a和第1转子4a的结构部分的动作特性以及第2电枢2b和第2转子4b的结构部分的动作特性单独来看都不能说良好。
然而,将第1电枢2a和第2电枢2b形成的2个磁动势的分布(图16和图18)进行比较可知,第1电枢2a形成的磁动势分布的低次正弦波的相位,相对于第2电枢2b形成的磁动势分布的低次正弦波的相位相差180°。另一方面,第1电枢2a和第2电枢2b形成的磁动势分布的高次正弦波的相位大致相同。其中,在将第1电枢2a和第2电枢2b形成的2个磁动势的分布合成时,合成后的磁动势的分布与比较例1的旋转电机101的磁动势的分布(图8)相同。
这样,为了将第1电枢2a和第2电枢2b形成的2个磁动势的分布合成,在本实施方式的旋转电机1中,对于第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30的各个线圈边41,使与在共同的假想槽10的上口和下口配置的各个假想线圈边103分别对应的2个线圈边41彼此在周向上的位置关系,与第1转子4a的磁极和第2转子4b的磁极在周向上的位置关系相同。因此,在本实施方式的旋转电机1中,第1电枢2a和第2电枢2b各自的电气角相位相对于旋转轴3的位置关系,与第1转子4a和第2转子4b各自的电气角相位相对于旋转轴3的位置关系相同。
在该例中,第1转子4a和第2转子4b以使各个磁极在周向上一致的方式固定于共同的旋转轴3,以使与在共同的假想槽10的上口和下口配置的各个假想线圈边103分别对应的2个线圈边41彼此的位置在周向上一致的方式,配置第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30。即,在第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30中,各个线圈边41的位置在周向上与假想线圈安装状态的各个假想线圈边103的位置相同。其中,以使电枢铁芯7a的第1槽(基准槽)10a的位置和电枢铁芯7b的第1槽(基准槽)10b的位置在周向上一致的方式,配置第1电枢2a和第2电枢2b。由此,在该例中,电气角相位相对于旋转轴3的位置在第1转子4a和第2转子4b中是相同的,电气角相位相对于旋转轴3的位置在第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30中是相同的(即,机械角相位相对于旋转轴3的位置相同)。
在本实施方式的旋转电机1中,如上所述相对于共同的旋转轴3构成2个电枢2a、2b以及2个转子4a、4b,由此,作为旋转电机1整体能够得到与将第1电枢2a和第2电枢2b分别形成的2个磁动势合成相同的效果,能够使该合成后的磁动势与比较例1的旋转电机101的磁动势的分布(图8)相同。由此,本实施方式的旋转电机1的绕组系数Kd也与比较例1的旋转电机101的绕组系数Kd(图9)相同。因此,作为旋转电机1整体,动作特性良好。其它结构与实施方式1相同。
在这样的旋转电机1中,第1转子4a和第2转子4b被固定于共同的旋转轴3,并且在第1电枢2a的电枢铁芯7a设有第1电枢线圈组20,在第2电枢2b的电枢铁芯7b设有第2电枢线圈组30,因而能够使配置在电枢铁芯7a、7b的各个槽10a、10b中的线圈边41仅为1层。由此,仅仅使线圈边41一个一个地进入各个槽10a、10b即可,能够容易地制造第1电枢2a和第2电枢2b。并且,转子被分成第1转子4a和第2转子4b,电枢被分成第1电枢2a和第2电枢2b,因而能够分别减小第1电枢2a和第2电枢2b、第1转子4a和第2转子4b的每一个的尺寸。特别是在大型的旋转电机中,在部件的尺寸和重量增大时,部件的搬运和装配等的操作性明显变差。在本实施方式的旋转电机1中,能够减小第1电枢2a和第2电枢2b、第1转子4a和第2转子4b各自的尺寸,因而能够实现旋转电机1的生产性的提高。
实施方式3
图20是示出本发明的实施方式3的旋转电机1的第1电枢2a和第1转子4a的结构图。并且,图21是示出本发明的实施方式3的旋转电机1的第2电枢2b和第2转子4b的结构图。本实施方式的旋转电机1的结构除了第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b的结构以外,与实施方式2的旋转电机1的结构相同。第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b分别被分割成沿周向排列的多个分割铁芯61。
在第1电枢线圈组20中,遍及电枢2的全周彼此独立地配置将2个电枢线圈21组合而成的多个集合单位。因此,在第1电枢铁芯7a中,电枢线圈21的线圈末端42未跨越的磁极齿9a位于电枢线圈21的各个集合单位之间。第1电枢铁芯7a中的各个分割铁芯61的边界62形成于电枢线圈21的线圈末端42未跨越的磁极齿9a的位置。在该例中,第1电枢铁芯7a的各个分割铁芯61的边界62沿着第1电枢铁芯7a的径向形成。第1电枢2a由多个(在该例中是6个)分割电枢63构成,分割电枢63包含分割铁芯61和设于分割铁芯61的2个电枢线圈21。
在第2电枢线圈组30中,也是遍及电枢2的全周彼此独立地配置将2个电枢线圈31组合而成的多个集合单位。因此,在第2电枢铁芯7b中,也是电枢线圈31的线圈末端42未跨越的磁极齿9b位于电枢线圈31的各个集合单位之间。第2电枢铁芯7b中的各个分割铁芯61的边界62形成于电枢线圈31的线圈末端42未跨越的磁极齿9b的位置。在该例中,第2电枢铁芯7b的各个分割铁芯61的边界62沿着第2电枢铁芯7b的径向形成。第2电枢2b由多个(在该例中是6个)分割电枢63构成,分割电枢63包含分割铁芯61和设于分割铁芯61的2个电枢线圈31。其它结构与实施方式2相同。
在这样的旋转电机1中,电枢线圈21、31未跨越的磁极齿9a、9b位于第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b,在电枢线圈21、31未跨越的磁极齿9a、9b的位置,第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b分别被分割成多个分割铁芯61,因而能够将第1电枢2a和第2电枢2b分别分割成多个分割电枢63。因此,能够分成各个分割电枢63来制造第1电枢2a和第2电枢2b,能够容易地制造第1电枢2a和第2电枢2b。并且,能够实现构成第1电枢2a和第2电枢2b的各个部件的小型轻量化,因而在完成旋转电机1后也能够对第1电枢2a和第2电枢2b按照分割电枢63的单位进行分解和再组装,能够提高旋转电机1的修理和维护等的作业性。由此,即使在第1电枢2a和第2电枢2b损伤的情况下,也不需要进行第1电枢2a和第2电枢2b整体的修理、更换,能够实现旋转电机1的修理和更换所需要的成本的降低和作业期间的缩短。
实施方式4
在说明实施方式4的旋转电机1之前,说明比较例2的旋转电机101的结构。
图22是示出比较例2的旋转电机101的结构图。并且,图23是示出图22的电枢2的展开图。比较例2的旋转电机1的电枢2的状态与比较例1相同,成为各个假想线圈102被双层叠绕且有规律地配置在电枢铁芯7的假想线圈安装状态。并且,在比较例2的旋转电机101中,槽10的数量Q是36,转子4的磁极数P是14。因此,比较例2的每极每相槽数q的值根据式(1)是6/7,满足将本发明用于旋转电机101的上述的全部条件1~3。并且,在比较例2中,各个假想线圈102的线圈间距是3。
在图23中,分成在各个槽10的上口配置的各个假想线圈边103的集合组即假想线圈边组A、和在各个槽10的下口配置的各个假想线圈边103的集合组即假想线圈边组B进行观察,对于假想线圈边组A和假想线圈边组B,都能够以各组合3组2个假想线圈边103而成的多个集合单位,遍及电枢2的全周彼此独立地划分,2个假想线圈边103具有流过同相反向电流的关系。在比较例2中,能够将假想线圈边组A和假想线圈边组B分别彼此独立地分成6个槽10的集合单位(即,对于假想线圈边组A而言,是指第4槽~第9槽、第10槽~第15槽、第16槽~第21槽、第22槽~第27槽、第28槽~第33槽、第34槽~第3槽的各个集合单位)。
被夹在具有流过同相反向电流的关系的2个假想线圈边103之间的磁极齿9的数量,与假想线圈102的线圈间距(即,假想线圈末端104跨越的磁极齿9的数量)相同。因此,在比较例1中,被夹在具有流过同相反向电流的关系的2个假想线圈边103之间的磁极齿9的数量全部是3个。并且,在比较例2中,假想线圈102的线圈间距是3,因此,在假想线圈边组B中,各组合3组2个假想线圈边103而成的各个集合单位以在周向上相对于假想线圈边组A错开3个槽10量的状态出现,2个假想线圈边103具有流过同相反向电流的关系。其它结构与比较例1相同。
图24是在比较例2的电枢中,根据与各个磁极齿9的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的曲线图。并且,图25是示出比较例2的旋转电机101的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。另外,在图24中,为了简化磁动势的分布的倾向,假设假想线圈102的匝数是1,电流的峰值是1[A]来计算磁动势。
在比较例2中,转子4的磁极数P是14,因而转子4的极对数是7。另一方面,观察图24的曲线图可知,比较例2的电枢2形成的磁动势朝向电枢2的周向大致均等地以7个周期量的正弦波状分布。因此,在比较例2中,电枢2形成的磁通分布对应于转子4的极对数,可知旋转电机101的动作特性良好。
图26是示出本发明的实施方式4的旋转电机1的电枢2的展开图。将图26与图23进行比较,实施方式的旋转电机1与实施方式1同样,各个电枢线圈21、31的一对线圈边41分别配置在具有流过同相反向电流的关系的2个假想线圈边103的位置。并且,第1电枢线圈组20的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与假想线圈边103一致的方式配置在假想线圈组A的各个假想线圈边103的位置,第2电枢线圈组30的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与假想线圈边103一致的方式配置在假想线圈组B的各个假想线圈边103的位置。由此,如图26所示,在第1电枢线圈组20中,沿电枢2的周向彼此独立地配置分别组合3个电枢线圈21而成的多个集合单位,在第2电枢线圈组30中,沿电枢2的周向彼此独立地配置分别组合3个电枢线圈31而成的多个集合单位。
各个电枢线圈21、31各自的线圈末端42跨越的磁极齿9的数量(各个电枢线圈21、31的线圈间距),与假想线圈102的假想线圈末端104跨越的磁极齿9的数量(假想线圈102的线圈间距)相同。其它结构与比较例2相同。
在本实施方式的电枢2中,在没有假想线圈102而添加电枢线圈21、31这一点上,与比较例2的电枢2不同,但是,将图26与图23进行比较可知,各个槽10的上口和下口的各个线圈边41的电流相和电流的朝向,在本实施方式和比较例2中是同样的。因此,本实施方式的电枢2形成的磁动势与比较例2的电枢2形成的磁动势相同。
这样,即使在每极每相槽数q的值是6/7的情况下,也能够使在各个槽10的上口和下口分别配置的线圈边41的电流相和电流的朝向与假想线圈边103一致,并且在各个槽10的上口和下口分开配置电枢线圈21的线圈边41和电枢线圈31的线圈边41。即,与实施方式1同样,能够在良好地维持旋转电机1的动作特性的同时,容易地制造旋转电机1。
实施方式5
图27是示出本发明的实施方式5的旋转电机1的第1电枢2a和第1转子4a的结构图。并且,图28是示出图27的第1电枢2a的展开图。另外,图29是示出本发明的实施方式5的旋转电机1的第2电枢4a和第2转子4b的结构图。此外,图30是示出图29的第2电枢2b的展开图。
本实施方式的旋转电机1与实施方式2同样具有:圆筒状的第1电枢2a;第1转子4a,其相对于第1电枢2a旋转;圆筒状的第2电枢2b;第2转子4b,其相对于第2电枢2b旋转;以及共同的旋转轴3,在该旋转轴3固定有第1转子4a和第2转子4b。
第1转子4a的磁极数P和第2转子4b的磁极数P是相同的数量。在该例中,第1转子4a和第2转子4b的磁极数P是与比较例2的转子4的磁极数P(即,实施方式4的转子4的磁极数P)相同的数量即14。并且,第1电枢2a的第1电枢铁芯7a的槽10a的数Q和第2电枢2b的第2电枢铁芯7b的槽10b的数Q是相同数量。在该例中,第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b各自的槽10a、10b的数Q是与比较例2的电枢铁芯7的槽10的数Q相同的数量(即,实施方式4的电枢铁芯7的槽10的数Q)即36。
在各个槽10a、10b内形成有用于配置1层量的线圈边41的空间。第1电枢线圈组20的各个电枢线圈21的线圈边41分别配置在第1电枢铁芯7a的各个槽10a,第2电枢线圈组30的各个电枢线圈31的线圈边41分别配置在第2电枢铁芯7b的各个槽10b。
在假定图23所示的比较例2的旋转电机101时,在第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b分别形成有与比较例2的旋转电机101的电枢铁芯(假想电枢铁芯)7的各个槽(假想槽)10分别对应的槽10a、10b。第1电枢线圈组20的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与比较例2的配置在假想槽10的上口的假想线圈边103一致的方式,配置在与假想槽10对应的第1电枢铁芯7a的各个槽10a。并且,第2电枢线圈组30的各个线圈边41以使电流相和电流的朝向与比较例2的配置在假想槽10的下口的假想线圈边103一致的方式,配置在与假想槽10对应的第2电枢铁芯7b的各个槽10b。
图31是在图27的第1电枢2a中,根据与磁极齿9a的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。并且,图32是示出图27的第1电枢2a和第1转子4a的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。另外,图33是在图29的第2电枢2b中,根据与磁极齿9b的位置之间的关系示出在时间T0(U相的电气相位角为90°)时三相电流形成的磁动势的分布的曲线图。此外,图34是示出图29的第2电枢2b和第2转子4b的结构部分的基波成分的分布绕组系数、短矩系数以及绕组系数Kd的表。
根据图31、图33,第1电枢2a和第2电枢2b分别形成的磁动势的分布形状为将高次正弦波和低次正弦波合成而得到的形状,该高次正弦波与实施方式4的电枢2形成的磁动势分布相比频率相同且振幅为一半,该低次正弦波以电枢一周量的电气角为周期。并且,将第1电枢2a和第2电枢2b形成的2个磁动势的分布(图31和图33)进行比较,第1电枢2a形成的磁动势分布的低次正弦波的相位,相对于第2电枢2b形成的磁动势分布的低次正弦波的相位相差180°。另一方面,第1电枢2a和第2电枢2b形成的磁动势分布的高次正弦波的相位大致相同。其中,在将第1电枢2a和第2电枢2b形成的2个磁动势的分布合成时,合成后的磁动势的分布与比较例2的旋转电机101的磁动势的分布(图24)相同。在本实施方式的旋转电机1中,与实施方式2同样,对于第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30的各个线圈边41,使与配置在共同的假想槽10的上口和下口的各个假想线圈边103分别对应的2个线圈边41彼此在周向上的位置关系,与第1转子4a的磁极和第2转子4b的磁极在周向上的位置关系相同。因此,在本实施方式的旋转电机1中,第1电枢2a和第2电枢2b各自的电气角相位相对于旋转轴3的的位置关系,与第1转子4a和第2转子4b各自的电气角相位相对于旋转轴3的位置关系相同。
在该例中,也是第1转子4a和第2转子4b以使各个磁极在周向上一致的方式固定于共同的旋转轴3,以使与配置在共同的假想槽10的上口和下口的各个假想线圈边103分别对应的2个线圈边41彼此的位置在周向上一致的方式,配置第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30。即,在第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30中,各个线圈边41的位置在周向上与假想线圈安装状态的各个假想线圈边103的位置相同。由此,电气角相位相对于旋转轴3的位置在第1转子4a和第2转子4b中是相同的,电气角相位相对于旋转轴3的位置在第1电枢线圈组20和第2电枢线圈组30中是相同的(即,机械角相位相对于旋转轴3的位置相同)。
在本实施方式的旋转电机1中,通过将第1电枢2a和第2电枢2b分别形成的2个磁动势合成,作为旋转电机1整体的磁动势的分布与比较例2的旋转电机101的磁动势的分布(图24)相同。由此,本实施方式的旋转电机1的绕组系数Kd也与比较例2的旋转电机101的绕组系数Kd(图25)相同。因此,作为旋转电机1整体,动作特性良好。其它结构与实施方式4相同。
这样,即使在每极每相槽数q的值是6/7的情况下,也能够与实施方式2同样地,在良好地维持旋转电机1的动作特性的同时,将转子分成第1转子4a和第2转子4b,将电枢分成第1电枢2a和第2电枢2b,能够分别减小第1电枢2a和第2电枢2b、第1转子4a和第2转子4b的每一个的尺寸。因此,能够减小第1电枢2a和第2电枢2b、和第1转子4a和第2转子4b各自的尺寸,能够实现旋转电机1的生产性的提高。
实施方式6
图35是示出本发明的实施方式6的旋转电机1的第1电枢2a和第1转子4a的结构图。并且,图36是示出本发明的实施方式6的旋转电机的第2电枢2b和第2转子4b的结构图。本实施方式的旋转电机1的结构除了第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b的结构以外,与实施方式5的旋转电机1的结构相同。第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b分别被分割成沿周向排列的多个(在该例中是6个)分割铁芯61。
在第1电枢线圈组20中,如图35所示,遍及电枢2的全周彼此独立地配置将3个电枢线圈21组合而成的多个集合单位。因此,在第1电枢铁芯7a中,电枢线圈21的线圈末端42未跨越的磁极齿9a位于电枢线圈21的各个集合单位之间。第1电枢铁芯7a中的各个分割铁芯61的边界62形成于电枢线圈21的线圈末端42未跨越的磁极齿9a的位置。在该例中,第1电枢铁芯7a的各个分割铁芯61的边界62沿着第1电枢铁芯7a的径向而形成。第1电枢2a由多个(在该例中是6个)分割电枢63构成,分割电枢63包含分割铁芯61和设于分割铁芯61的2个电枢线圈21。
在第2电枢线圈组30中,如图36所示,也是遍及电枢2的全周彼此独立地配置将3个电枢线圈31组合而成的多个集合单位。因此,在第2电枢铁芯7b中,也是电枢线圈31的线圈末端42未跨越的磁极齿9b位于电枢线圈31的各个集合单位之间。第2电枢铁芯7b中的各个分割铁芯61的边界62形成于电枢线圈31的线圈末端42未跨越的磁极齿9b的位置。在该例中,第2电枢铁芯7b的各个分割铁芯61的边界62沿着第2电枢铁芯7b的径向而形成。第2电枢2b由多个(在该例中是6个)分割电枢63构成,分割电枢63包含分割铁芯61和设于分割铁芯61的2个电枢线圈31。其它结构与实施方式5同样。
这样,即使在每极每相槽数q的值是6/7的情况下,也能够使电枢线圈21、31未跨越的磁极齿9a、9b位于第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b,能够在电枢线圈21、31未跨越的磁极齿9a、9b的位置,将第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b分别分割成多个分割铁芯61。因此,能够将第1电枢2a和第2电枢2b分别分割成多个分割电枢63来制造第1电枢2a和第2电枢2b,能够容易地制造第1电枢2a和第2电枢2b。并且,能够实现构成第1电枢2a和第2电枢2b的各个部件的小型轻量化,因而与实施方式3同样,也能够提高旋转电机1完成后的旋转电机1的修理和维护等的作业性。由此,即使在第1电枢2a和第2电枢2b损伤的情况下,也不需要进行第1电枢2a和第2电枢2b整体的修理、更换,能够实现旋转电机1的修理和更换所需要的成本的降低和作业期间的缩短。
另外,每极每相槽数q的值在实施方式1~3的旋转电机1中是4/5,在实施方式4~6的旋转电机1中是6/7,但是,每极每相槽数q的值不限于此,能够从满足上述条件1~3的旋转电机中发现可以应用本发明的旋转电机。例如,也可以将本发明应用于每极每相槽数q是6/5的旋转电机。
并且,在实施方式2、5中,第1转子4a和第2转子4b以使各个磁极的位置在周向上一致的方式固定于旋转轴3,但是,也可以是,使第1转子4a和第2转子4b的各个磁极的位置在周向上彼此错开相位差α°(即,使第1转子4a的电气角相位的位置相对于第2转子4b错开相位差α°)后,将第1转子4a和第2转子4b固定于旋转轴3。在这种情况下,以使与配置在共同的假想槽10的上口和下口的各个假想线圈边103分别对应的2个线圈边41彼此的位置在周向上错开相位差α°的方式(即,使第1电枢线圈组20的电气角相位的位置相对于第2电枢线圈组30错开相位差α°),配置第1电枢2a和第2电枢2b。即,以使第1电枢线圈组20相对于第2电枢线圈组30在周向上,错开第1转子4a相对于第2转子4b错开的相位量的方式配置。
并且,在实施方式2、5中,旋转轴3的一端部被支承于转子用支承部53,第1转子4a和第2转子4b被固定于旋转轴3的另一端部,但是,转子用支承部53对旋转轴3的支承位置以及第1转子4a和第2转子4b在旋转轴3的固定位置不限于此。例如,也可以如图37和图38所示,在转子用支承部53支承旋转轴3的中间部,将第1转子4a固定在旋转轴3的一端部,将第2转子4b固定在旋转轴3的另一端部。在这种情况下,第1电枢2a和第1电枢用支承部52a在旋转轴3的轴线方向上与第1转子4a的位置对应地配置,第2电枢2b和第2电枢用支承部52b在旋转轴3的轴线方向上与第2转子4b的位置对应地配置。
并且,在实施方式3、6中,第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b都被分割成多个分割铁芯61,但是,也可以仅将第1电枢铁芯7a和第2电枢铁芯7b中的第1电枢铁芯7a分割成多个分割铁芯61,也可以仅将第2电枢铁芯7b分割成多个分割铁芯61。
另外,在各个上述实施方式中,将本发明应用于转子4配置在电枢2的内侧的内转子型的旋转电机1,但不限于此,也可以将本发明应用于电枢配置在筒状转子内侧的外转子型的旋转电机。并且,本发明不仅可以应用于电枢和转子沿径向相对的径向间隙型(内转子型、外转子型)的旋转电机,而且也可以应用于例如电枢和转子沿轴线方向相对的轴向间隙型的旋转电机。
另外,例如在电动机、发电机以及发电电动机中都能够应用各个上述实施方式的旋转电机1。并且,各个上述实施方式的旋转电机1还能够应用于同步机以外的例如感应机等。
Claims (4)
1.一种旋转电机,该旋转电机具有:
第1电枢,其具有第1电枢铁芯和设于所述第1电枢铁芯的第1电枢线圈组;
第1转子,其相对于所述第1电枢旋转;
第2电枢,其具有第2电枢铁芯和设于所述第2电枢铁芯的第2电枢线圈组;
第2转子,其相对于所述第2电枢旋转;以及
共同的旋转轴,在该旋转轴固定有所述第1转子和所述第2转子,
所述第1转子和所述第2转子各具有相同数量的沿周向排列的多个磁极,
所述第1电枢铁芯和所述第2电枢铁芯各具有相同数量的多个磁极齿,
在所述第1电枢铁芯和所述第2电枢铁芯中,在各个所述磁极齿之间各形成有相同数量的槽,
所述第1电枢线圈组和所述第2电枢线圈组分别具有被叠绕地卷绕于所述磁极齿的多个电枢线圈,
各个所述电枢线圈分别具有配置在彼此不同的所述槽中的一对线圈边和连接所述一对线圈边之间的线圈末端,
各个所述电枢线圈的线圈末端跨越的所述磁极齿的数量全部相同,
假定如下的假想线圈安装状态:假定假想电枢铁芯和多个假想线圈,其中,在所述假想电枢铁芯上形成有数量与所述第1电枢铁芯和所述第2电枢铁芯各自的所述槽的数量相同的假想槽,所述多个假想线圈分别包含配置在彼此不同的所述假想槽中的一对假想线圈边以及连接所述一对假想线圈边之间的假想线圈末端,将所述假想线圈的一对假想线圈边中的一个配置在所述假想槽的上口,另一个配置在所述假想槽的下口,将多个所述假想线圈边配置在各个所述假想槽的所有上口和下口中,
此时,
所述第1电枢线圈组的各个所述线圈边以使电流相和电流的朝向与配置在所述假想槽的上口的所述假想线圈边一致的方式配置在所述第1电枢铁芯的各个所述槽中,
所述第2电枢线圈组的各个所述线圈边以使电流相和电流的朝向与配置在所述假想槽的下口的所述假想线圈边一致的方式配置在所述第2电枢铁芯的各个所述槽中,
在观察所述第1电枢线圈组和所述第2电枢线圈组的各个所述线圈边时,与配置在共同的所述假想槽中的各个所述假想线圈边分别对应的所述线圈边彼此在周向上的位置关系,与所述第1转子的所述磁极和所述第2转子的所述磁极在周向上的位置关系相同。
2.根据权利要求1所述的旋转电机,其中,
所述第1转子和所述第2转子以使所述磁极的位置在周向上一致的方式配置。
3.根据权利要求1所述的旋转电机,其中,
所述第1转子和所述第2转子以使所述磁极的位置在周向上彼此错开的方式配置。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的旋转电机,其中,
所述第1电枢铁芯和所述第2电枢铁芯中的至少任意电枢铁芯被分割成沿周向排列的多个分割铁芯,
各个所述分割铁芯的边界的位置成为各个所述电枢线圈都不跨越的所述磁极齿的位置。
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