CN106410995A - 用于旋转电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于旋转电机的定子。该定子包括定子芯和定子线圈，所述定子芯拥有槽，其所述定子线圈包含三个星型连接的相位绕组。在每个槽中，以六层排布着相位绕组的槽内部分。每个相位绕组包括五个并联的子绕组。在六层的每一层，子绕组的槽内部分排布在多个槽对中；这些槽对周向地从彼此间隔，并且每个包含两个分别识别为类型A和B的槽的连续的槽。此外，对于每个子绕组，子绕组的槽内部分均匀地分布到两个类型A和B，以便在六个层的每一层相同类型的槽中排布的子绕组的槽内部分的数目等于2。

Description

用于旋转电机的定子

技术领域

本发明涉及用于旋转电机的定子，该旋转电机作为电动机和发电机用于例如机动车辆。

背景技术

已知一些旋转电机在机动车辆中用作电动机和发电机。这些旋转电机通常包括转子和定子。该转子旋转地被提供，并用作场。定子与转子径向相对来设置，并且用作电枢。

日本专利申请公开No.JP2014147190A公开了用于旋转电机的定子。该定子包括环形定子芯和三相位定子线圈。定子芯具有沿其周向排布的多个槽。定子线圈包括安装在该定子芯上的三相绕组(例如，U—相、V—相和W—相绕组)，以便被收纳在该定子芯的槽中且在电相位上彼此不同。每个相位绕组包括两个并联于彼此的子绕组。另外，相位绕组与彼此星形连接来定义其间的中性点。

还有，有已知的通过增加定子线圈的每个相位绕组的子绕组的数目，降低在上文描述的此类已知的旋转电机中的AC铜耗的方法。然而，利用已知的旋转电机的绕组结构，可能不易实现定子线圈的每个相位绕组的并联的子绕组之间的电平衡。因此，环流可能在子绕组中产生，因而增加了已知旋转电机的电耗。

发明内容

根据一个示例性实施例，本公开提供了一种用于旋转电机的定子。该定子包括环形定子芯和三相定子线圈。该定子芯具有沿其周向排布的多个槽。定子线圈包括安装在定子芯上的三相绕组以便于在电相位上彼此不同。相位绕组与彼此星形连接来定义其间的中性点。每个相位绕组包括多个槽内部分，每一个槽内部分收纳在定子芯的一个槽中。在定子芯的每个槽中，有以K层排布的定子线圈的相位绕组的K个槽内部分，以便彼此径向对齐，其中K为偶数。对于旋转电机的转子的每个磁极和定子线圈的每个相位，在定子芯中形成的槽的数目设为M，其中M是大于或等于2的自然数。定子线圈的每个相位绕组包括并联于彼此的L个子绕组，其中L为大于或等于3的奇数。对于每个子绕组，在定子芯的一个槽中的第N层排布的子绕组的槽内部分与在槽的另一个中的第(N+1)层排布的子绕组的槽内部分电连接，其中N为大于或等于1且小于K的自然数。定子线圈的每个相位绕组安装在定子芯上，以便在K层中的每层，相位绕组的子绕组的槽内部分以多个槽组排布；这些槽组周向地间隔于彼此，并且每组包含定子芯的M个连续的槽，这些槽被依次分别识别为M个不同类型的槽。在旋转电机运转期间，在定子中形成的磁极的数目设为L的倍数。对于定子芯的相位绕组的每个子绕组，子绕组的槽内部分均匀地分布到K层的每一层中的M个类型的槽，以便排布在K层的每一层中的相同类型的槽中的子绕组的槽内部分的数目等于要在定子中形成的磁极的数目除以L的商。

利用上述配置，可以实现定子线圈的每个相位绕组的并联的子绕组之间的电平衡。因此，可以防止子绕组中产生的环流，因此最小化了旋转电机的电耗。

优选地，对于定子线圈的每个相位绕组，相位绕组的L个子绕组以旋转对称排布，以便以360°/L的偏离角度周向地偏离于彼此。

也可以，将在旋转电机运转期间定子中形成的磁极的数目设为2×L。

另外，优选地该定子线圈波绕(wave-wind)在定子芯上。

附图说明

根据下文给出的详细描述和一个示例性实施例的附图，将更充分地理解本发明，然而，这些详细描述和附图不应将本发明限制到具体的实施例，而仅仅是出于说明和理解的目的。

附图中：

图1是根据示例性实施例的包含定子的旋转电机的沿轴向的局部截面图；

图2是定子的透视图；

图3是包括定子的定子芯的第一线圈端部的定子的局部透视图；

图4是用来形成定子线圈的一对大电导体段和小电导体段的透视图；

图5是一对大小电导体段的局部的示意性前视图；

图6是示出用来形成定子线圈的电导体段的配置的截面图；

图7是示出在定子线圈的第一线圈端部中的电导体段的排布的示意性截面图；

图8是示出定子线圈的第一线圈端部的局部的透视图；

图9是示出在定子线圈的第一线圈端部中的大电导体段的扭转部分的顶点部分的排布的示意图；

图10是示出冷却气流流过定子线圈的第一线圈端部中的大电导体段扭转部分的顶点部分的示意图；

图11是示出冷却气流流过定子线圈的第一线圈端部中的小电导体段扭转部分的顶点部分的示意图；

图12是定子线圈的示意性电路图；

图13是示出定子线圈的U—相位绕组的排布的示意图；

图14是仅示出U—相位绕组的第一子绕组U1的排布的示意图；

图15是仅示出U—相位绕组的第二子绕组U2的排布的示意图；

图16是仅示出U—相位绕组的第三子绕组U3的排布的示意图；

图17是仅示出U—相位绕组的第四子绕组U4的排布的示意图；

图18是仅示出U—相位绕组的第五子绕组U5的排布的示意图；

图19是示出在定子的定子芯的成对的U—相位槽A和B中的U—相位绕组的子绕组U1—U5的排布的示意图；和

图20是示出排布在U—相位槽A和B的第一到第六层的每一层的U—相位绕组的子绕组U1—U5的每一个的槽内部分的数目的示意图。

具体实施方式

图1示出根据示例性实施例的包括定子20的旋转电机1的总体配置。

旋转电机1被设计为在机动车辆(诸如客车或卡车)中用作电动机。

如图1所示，旋转电机1进一步包括壳体10和除了定子20之外的转子14。壳体10包括在其开口端接合在一起的一对杯状壳体件10a和10b。壳体10具有在其中安装的一对轴承11和12，转轴13由这对轴承可旋转地支承于壳体中。转子14收纳在壳体10中且固定在转轴13上。定子20固定在壳体10中以便包围转子14的径向外周。

转子14有嵌入其中预定位置的多个永磁铁。永磁体形成多个磁极，这些磁极形成在面向定子20的径向内周的转子14的径向外周上。磁极以预定间隔在转子14的周向排布，以便磁极的极性在周向上在北极和南极之间交替。可根据旋转电机1的设计规格适当地设定磁极的数量。在本实施例中，例如将磁极的数量设定为等于10(即，5个北极和5个南极)。

现在参见图2和3，定子20包括：拥有在其周向排布的多个槽31的环形(或中空圆柱形)的定子芯30；三相定子线圈40包括U相绕组41U、V相绕组41V和W相绕组41W，这些绕组分散地波绕在定子芯30上，以便被收纳在定子芯30的槽31中和在电相位上彼此不同；U相汇流条61、V相汇流条62和W相汇流条63将定子线圈40的U相、V相和W相绕组41U、41V和41W分别电连接到反相器(未示出)；并且中性汇流条64将定子线圈40的U相、V相和W相绕组41U、41V和41W连接来定义其间的中性点。

在本实施例中，通过沿着定子芯30的轴向层压多个环形磁钢板且通过例如铆接(stake)将它们固定在一起，来形成定子芯30。另外，在相邻的每一对磁钢板之间，插入绝缘膜。应该认识到，也可使用其他常规的金属板来代替磁钢板。

此外，如图2和3所示，除了前面提到的槽31之外，定子芯30包括环形后芯(backcore)33和多个定子齿34。定子齿34各自从后芯33径向向内地延伸，且以预定间距在周向上间隔开。每个槽31在周向上相邻的一对定子齿34之间形成。相应地，槽31以与定子齿34相同的预定间距进行周向上排列。此外，槽31的每一个以定子芯30的轴向延伸，以便轴向地穿透定子芯30和在定子芯30的径向内表面上开口。另外，对于每一个槽31，槽31的深度方向与定子芯30的径向一致。

在定子芯30中，对于具有十个磁极的转子14的每一个磁极和三相定子线圈40的每个相位有形成的M个槽31。这里，M表示槽倍数，其为大于或等于2的自然数。在本实施例中，槽倍数M设为等于2。相应地，在定子芯30中形成的槽31的总数等于60(即，2×10×3)。

定子线圈40的U相、V相和W相绕组41U、41V和41W与彼此星型连接(或Y型连接)(见图12)。每个U相、V相和W相绕组41U、41V和41W包括多个槽内部分51C和多个扭转部分52A和52B。槽内部分51C中的每一个收纳在定子芯30的槽31的一个中。扭转部分52A和52B中的每一个位于定子芯30的槽31的外部，并且连接一对槽内部分51C，这一对槽内部分51C分别收纳在两个不同的槽31中。

在本实施例中，定子线圈40由以下形成：(1)将多个基本上U形的电导体段50从定子芯30的第一轴侧插入到定子芯30的槽31中(例如，图2的上侧)；(2)将电导体段50的每一个的自由端部扭绞，这些自由端部在定子芯30的第二轴侧上在定子芯30的槽31外部分别朝向相反的周向侧突出(例如，图2的下侧)；以及(3)例如通过焊接来接合所有电导体段50的扭绞的自由端部的每一对对应的远端。因此，以预定的模式电连接所有的电导体段50，形成定子线圈40。

此外，在本实施例中，如图4所示，形成定子线圈40的电导体段50包括多个大电导体段50A和多个小电导体段50B，多个小电导体段50B具有比多个大电导体段50A更小的尺寸。通过使用成形模具将电导体线(具有基本上矩形的横截面)按压成形为基本上U形来形成大电导体段50A和小电导体段50B。应该注意到，用来形成大电导体段50A的成形模具与用来形成小电导体段50B的成形模具不同。

大电导体段50A的每一个具有一对彼此平行延伸的直部分51A和在同一侧连接直部分51A的末端的扭转部分52A。另一方面，小电导体段50B的每一个具有一对彼此平行延伸的直部分51B和在同一侧连接竖直部分51B的末端的扭转部分52B。小电导体段50B的扭转部分52B比大电导体段50A的扭转部分52A具有更小的长度。

更具体地，在本实施例中，将大电导体段50A的扭转部分52A形成为具有七个槽间距的周长。另一方面，将小电导体段50B的扭转部分52B形成为具有五个槽间距的周长。因此，可以排布大和小的电导体段50A和50B，以便大电导体段50A的每个扭转部分52A位于周向外侧并且重叠小电导体段50B的扭转部分52B之一。相应地，大电导体段50A的扭转部分52A可以指代为外侧扭转部分52A；小电导体段50B的扭转部分52B可以指代为内侧扭转部分52B。

此外，大电导体段50A的扭转部分52A的每一个包括顶点部分53A，该顶点部分53A在扭转部分52A的延伸方向上(或者在定子芯30的圆周方向上)位于扭转部分52A的中心处并且在扭转部分52A中距离定子芯30的第一轴端面30a的最远处；该第一轴端面30a在定子芯30的第一轴侧上。顶点部分53A沿着定子芯30的圆周方向并且平行于定子芯30的第一轴端面30a延伸。进一步，在顶点部分53A的圆周中心处，通过按压成形形成了曲柄形部分54A，该曲柄形部分54A被弯曲以在径向上偏离顶点部分53A。由曲柄形部分54A实现的径向偏离量被设定为基本上等于大电导体段和小电导体段50A和50B的径向厚度。类似地，小电导体段50B的扭转部分52B的每一个包括顶点部分53B，该顶点部分53B在扭转部分52B的延伸方向上(或者在定子芯30的圆周方向上)位于扭转部分52B的中心处，并且在扭转部分52B中距离定子芯30的第一轴端面30a的最远处。顶点部分53B沿着定子芯30的圆周方向并且平行于定子芯30的第一轴端面30a延伸。进一步，在顶点部分53B的圆周中心处，通过按压成形形成了曲柄形部分54B，该曲柄形部分54A被弯曲以在径向上偏离扭转部分53B。由曲柄形部分54B实现的径向偏离量也被设定为基本上等于大电导体段和小电导体段50A和50B的径向厚度。

在本实施例中，如图5所示，每个外顶点部分53A的周长L1(例如，大电导体段50A的扭转部分52A的顶点部分53A)设置为比每个内顶点部分53B的周长L2(例如，小电导体段50B的扭转部分52B的顶点部分53B)大预先确定的量。另外，外顶点部分53A位于内顶点部分53B周向外侧。

此外，在本实施例中，如图4和8所示，在外顶点部分53A中形成的曲柄形部分54A的弯曲方向与内顶点部分53B中形成的曲柄形部分54B的弯曲方向相反。

更具体地，在图8中，对于每个外顶点部分53A，在外顶点部分53A中形成的曲柄形部分54A从外顶点部分53A的右端部分径向朝外弯曲(即，以进入图8的纸平面的方向)，以便外顶点部分53A的左端部分位于右端部分的径向外侧。相反地，对于每个内顶点部分53B，在内顶点部分53B中形成的曲柄形部分54B从内顶点部分53B的右端部分径向朝内弯曲(即，以从图8的纸平面出来的方向)，以便内顶点部分53B的左端部分位于右端部分的径向内侧。

因此，对于每个外顶点部分53A，通过在外顶点部分53A中形成的曲柄形部分54A，外顶点部分53A的左端部分从外顶点部分53A的右端部分径向朝外(即，以进入图8纸平面的方向)偏离。相反地，对于每个内顶点部分53B，通过在内顶点部分53B中形成的曲柄形部分54B，内顶点部分53B的左端部分从内顶点部分53B的右端部分径向朝内(即，以从图8纸平面出来的方向)偏离。

即，在本实施例中，相应的曲柄形部分54A的外顶点部分53A的径向偏离的方向与相应的曲柄形部分54B的内顶点部分53B的径向偏离的方向相反。

另外，在本实施例中，如图9—11所示，在对应的外和内顶点部分53A和54B中形成的曲柄部分54A和54B到定子芯30的圆周方向的倾角θ设为彼此相等。

此外，参见回图4和5，大电导体段50A的扭转部分52A的每一个还包括一对倾斜部分55A，该对倾斜部分分别在顶点部分53A的相反周侧上形成以便相对于定子芯30的第一轴端面30a以第一预定倾斜角α1倾斜地延伸。大电导体段50A的每个扭转部分52A进一步包括一对弯曲部分56A。每个弯曲部分56A通过使用成形模具而被按压形成，该弯曲部分在倾斜部55A中的一个与由扭转部分52A所连接的直部分51A中的一个之间。弯曲部56A从定子芯30的第一轴端面30a中突出。类似地，小电导体段50B的扭转部分52B的每一个还包括一对倾斜部55B，其分别在顶点部分53B的相反周侧上形成以便相对于定子芯30的第一轴端面30a以第二预定倾斜角α2倾斜地延伸。小电导体段50B的扭转部分52B的每一个进一步包括一对弯曲部56B。每个弯曲部分56B通过使用成形模具而被按压形成，该弯曲部分在倾斜部55B中的一个与由扭转部分52B所连接的直部分51B中的一个之间。弯曲部56B从定子芯30的第一轴端面30a中突出。另外，在本实施例中，第一预定倾斜角α1和第二预定倾斜角α2被设定为彼此相等(参见图5)。

在本实施例中，如图6所示，大电导体段50A和小电导体段50B中的每一个配置有电导体58和覆盖电导体58的外表面的绝缘敷层59。电导体58由例如电导金属(例如，铜)制成，并且有基本矩形的横截面。绝缘敷层59由例如电绝缘树脂制成。

另外，在本实施例中，如图7所示，形成定子线圈40的大电导体段50A和小电导体段50B中的每一个被排布，以便电导体段的一对侧面面向沿定子芯30的径向，该对侧面对应于电导体段的基本矩形横截面的长边。

参见回图2，定子线圈40有在定子芯30的第一轴侧(即，图2的上部)的环形第一线圈端部40a和在定子芯30的第二轴侧(即，图2的下部)的环形第二线圈端部40b。第一线圈端部40a由从定子芯30的第一轴端面30a中突出的大电导体段50A和小电导体段50B的扭转部分52A和52B构成。第二线圈端部40b由从定子芯30的第二轴端面30a中突出的大电导体段50A和小电导体段50B的扭绞的自由端部构成。

在本实施例中，如图8所示，定子线圈40的第一线圈端部40a有两层结构，诸如大电导体段50A的扭转部分52A和小电导体段50B的扭转部分52B的各周向相邻的对，扭转部分52A和52B对的顶点部分53A和53B轴向重叠于彼此。即，位于轴向外侧的大电导体段50A的扭转部分52A，一起形成定子线圈40的第一线圈端部40a的外层；位于轴向内侧的小电导体段50B的扭转部分52B，一起构成第一线圈端部40a的内层。另外，如之前所述，在大电导体段50A的扭转部分52A的顶点部分53A中形成的曲柄形部分54A的弯曲方向与在小电导体段50B的扭转部分52B的顶点部分53B中形成的曲柄形部分54B的弯曲方向相反。

此外，如图9所示，曲柄形部分54A的倾角θ的全部设置为彼此相等，在外顶点部分53A中形成的曲柄形部分54A的每个径向面对的对，保持其间半径距离S，平行于彼此延伸。进一步，对于每个外顶点部分53A，在外顶点部分53A上形成的曲柄形部分54A倾斜，与垂直于径向延伸的假想线X的假想线Y成倾角θ，以便曲柄形部分54A的一个周向端部(即，图9中的左端)位于曲柄形部分54A的其他周向端(即，图9中的右端)径向朝外(即，图9中朝上)。因此，如图10所示，在转子14以如图10中的箭头所指示的逆时针方向a旋转期间，冷却气流将从定子线圈40的第一线圈端部40a的径向内侧流到径向外侧，通过第一线圈端部40a的外层中的外顶点部分53A径向面对的对之间形成的间隔。因此，当转子14以逆时针方向a旋转，其可以确保旋转电机1的冷却性能。

类似地，虽然未被示出，曲柄形部分54B的倾角θ的全部设置为彼此相等，在对于内顶点部分53B中形成的曲柄形部分54B的每个径向面对的对，保持其间径向距离S，平行于彼此延伸。然而，在对应内顶点部分53B中形成的曲柄形部分54B的弯曲方向与在对应外顶点部分53A中形成的曲柄形部分54A的弯曲方向相反。因此，如图11所示，在转子14以如图11中的箭头b所指示的顺时针方向旋转期间，冷却气流将从定子线圈40的第一线圈端部40a的径向内侧流到径向外侧，通过第一线圈端部40a的内层中的内顶点部分53B的径向面对的对之间形成的间隔。因此，当转子14以顺时针方向b旋转，其也可以确保旋转电机1的冷却性能。

在本实施例中，如图12所示，定子线圈40的U相、V相和W相绕组41U、41V和41W(其星形连接于彼此)，每个包含五个子绕组。即，U相绕组41U包括彼此并联连接的子绕组U1、U2、U3、U4和U5；V相绕组41V包括彼此并联连接的V相子绕组V1、V2、V3、V4和V5；和W相绕组41W包括彼此并联连接的W相子绕组W1、W2、W3、W4和W5。

另外，在本实施例中，定子线圈40的U相、V相和W相绕组41U、41V和41W以相同的方式排布在定子芯30的槽31中。因此，为了避免冗余起见，仅仅定子芯30的槽31中的U相绕组41U的排布将在下文参照图13—20被描述。

在定子线圈40的三个相位绕组41U—41W之间，图13仅示出了排布在定子芯30的槽31中的U相绕组41U。在U相绕组41U的五个子绕组U1—U5之间，图14仅示出了排布在定子芯30的槽31中的第一子绕组U1。在U相绕组41U的五个子绕组U1—U5之间，图15仅示出了排布在定子芯30的槽31中的第二子绕组U2。在U相绕组41U的五个子绕组U1—U5之间，图16仅示出了排布在定子芯30的槽31中的第三子绕组U3。在U相绕组41U的五个子绕组U1—U5之间，图17仅示出了排布在定子芯30的槽31中的第四子绕组U4。在U相绕组41U的五个子绕组U1—U5之间，图18仅示出了排布在定子芯30的槽31中的第五子绕组U5。

在本实施例中，如前面所提到的，由永磁铁在转子14中形成的磁极的数目等于10。另外，在旋转电机1操作期间，磁通在定子20中形成多个磁极，该磁通由转子14产生并流过定子20。在定子20上形成的磁极的数目也等于10，对应于转子14的磁极的数目。即，在定子20中形成的磁极的数目是U相绕组41U的子绕组数目的整数倍，更具体地，2和U相绕组41U的子绕组的数目的最小公倍数(即，2×5＝10)。

在图13—18中，让位于十二点钟位置的磁极为第一磁极，其余的磁极分别为按顺时针方向第二到第十磁极。另外，在图13—18中，在第一线圈端部40a侧上的U相绕组41U的槽内部分51C之间的电连接(即，在定子芯30的第一轴侧上)用实线示出，而在第二线圈端部40b侧上的U相绕组41U的槽内部分51C之间的电连接(即，在定子芯30的第二轴侧上)用虚线示出。

在本实施例中，U相绕组41U的槽内部分51C收纳在定子芯30的十对槽31中。在下文中，为了方便解释，这些十对的槽31将指代为十对U相槽A和B。对于该十对中的每个，该对的两个U相槽A和B的周向地相邻于彼此。另外，由于槽倍数M设为2，十对的U相槽A和B周向地以六个槽间距间隔开。即，U相槽A周向地从彼此以六个槽间距间隔开；U相槽B周向地从彼此以六个槽间距间隔开。

另外，在本实施例中，在每个U相槽A和B中，以彼此径向对齐收纳U相绕组41U的六个槽内部分51C(见图13)。换句话说，在每个U相槽A和B中，U相绕组41U的槽内部分51C以6个层收纳。在下文中，该六个层将从径向内侧到径向外侧，依次以第一、第二、……第五和第六层指代。另外，对于U相绕组41U的子绕组U1——U5的每一个，子绕组的槽内部分51C将从绕组开始侧到绕组结束侧依次以第一、第二、……第23和第24槽内部分指代。

首先，参见图14，将会描述U相绕组41U的第一子绕组U1的24个槽内部分在十对的U相槽A和B中排布。

子绕组U1的第一槽内部分排布在第一极的U相槽B中第六层处。子绕组U1的第二槽内部分排布在第二极的U相槽B中第五层处；该第二极的U相槽B从第一极的U相槽B在顺时针方向以六个槽间距离开。另外，第一槽内部分的绕组开始侧端延伸到第一线圈端部40a侧(例如，图14的前侧)，形成子绕组U1的输入侧导线42U1。

子绕组U1的第三槽内部分排布在第三极的U相槽A中第六层处；该第三极的U相槽A从第二极的U相槽B在顺时针方向以五个槽间距离开。子绕组U1的第四槽内部分排布在第四极的U相槽A中第五层处；该第四极的U相槽A从第三极的U相槽A在顺时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第五槽内部分排布在第五极的U相槽B中第四层处；该第五极的U相槽B从第四极的U相槽A在顺时针方向以七个槽间距离开。子绕组U1的第六槽内部分排布在第六极的U相槽B中第三层处；该第六极的U相槽B从第五极的U相槽B在顺时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第七槽内部分排布在第七极的U相槽A中第四层处；该第七极的U相槽A从第六极的U相槽B在顺时针方向以五个槽间距离开。子绕组U1的第八槽内部分排布在第八极的U相槽A中第三层处；该第八极的U相槽A从第七极的U相槽A在顺时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第九槽内部分排布在第九极的U相槽B中第二层处；该第九极的U相槽B从第八极的U相槽A在顺时针方向以七个槽间距离开。子绕组U1的第十槽内部分排布在第十极的U相槽B中第一层处；该第十极的U相槽B从第九极的U相槽B在顺时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第十一槽内部分排布在第一极的U相槽A中第二层处；该第一极的U相槽A从第十极的U相槽B在顺时针方向以五个槽间距离开。子绕组U1的第十二槽内部分排布在第二极的U相槽A中第一层处；该第二极的U相槽A从第一极的U相槽A在顺时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第十三槽内部分排布在第三极的U相槽A中第一层处；该第三极的U相槽A从第二极的U相槽A在顺时针方向以六个槽间距离开。另外，子绕组U1的第十三槽内部分与子绕组U1的第十二槽内部分通过桥线45(见图8)，在第一线圈端部40a侧连接。子绕组U1的第十四槽内部分排布在第二极的U相槽A中第二层处；该第二极的U相槽A从第三极的U相槽A在逆时针方向以六个槽间距离开。即，从第十四槽内部分，子绕组U1开始以逆时针方向绕回。

子绕组U1的第十五槽内部分排布在第一极的U相槽B中第一层处；该第一极的U相槽B从第二极的U相槽A在逆时针方向以五个槽间距离开。子绕组U1的第十六槽内部分排布在第十极的U相槽B中第二层处；该第十极的U相槽B从第一极的U相槽B在逆时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第十七槽内部分排布在第九极的U相槽A中第三层处；该第九极的U相槽A从第十极的U相槽B在顺时针方向以七个槽间距离开。子绕组U1的第十八槽内部分排布在第八极的U相槽A中第四层处；该第八极的U相槽A从第九极的U相槽A在逆时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第十九槽内部分排布在第七极的U相槽B中第三层处；该第七极的U相槽B从第八极的U相槽A在逆时针方向以五个槽间距离开。子绕组U1的第二十槽内部分排布在第六极的U相槽B中第四层处；该第六极的U相槽B从第七极的U相槽B在逆时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第21槽内部分排布在第五极的U相槽A中第五层处；该第五极的U相槽A从第六极的U相槽B在逆时针方向以七个槽间距离开。子绕组U1的第22槽内部分排布在第四极的U相槽A中第六层处；该第四极的U相槽A从第五极的U相槽A在逆时针方向以六个槽间距离开。

子绕组U1的第23槽内部分排布在第三极的U相槽B中第五层处；该第三极的U相槽B从第四极的U相槽A在逆时针方向以五个槽间距离开。子绕组U1的第24槽内部分排布在第二极的U相槽B中第六层处；该第二极的U相槽B从第三极的U相槽B在逆时针方向以六个槽间距离开。另外，第24槽内部分的绕组结束侧端延伸到第一线圈端部40a侧(例如，图14的前面)，形成子绕组U1的中性点侧导线43U1。

如上文所述，子绕组U1绕在定子芯30上，以便子绕组U1的第一到第24的槽内部分在十对的定子芯30的U相槽A和B中收纳。另外，如图14中实线所示，在定子芯30的第一轴侧，子绕组U1的槽内部分由子绕组U1的外扭转部分52A(即，形成子绕组U1的大电导体段50A的扭转部分52A)和子绕组U1的内扭转部分52B(即，形成子绕组U1的小电导体段50B的扭转部分52B)连接。子绕组U1的外扭转部分52A与子绕组U1的内扭转部分52B在定子芯30的周向上交替排布；外扭转部分52A有七个槽间距的周长，而内扭转部分52B有五个槽间距的周长。另一方面，如图14的虚线所示，在定子芯30的第二轴侧，子绕组U1的槽内部分由子绕组U1的连接部分连接。每个连接部分由形成子绕组U1的大电导体段50A和小电导体段50B的扭绞的自由端部的一个结合对构成，并且有六个槽间距的周长。

下面，参见图15，将会描述U相绕组41U的第二子绕组U2的24个槽内部分在十对的U相槽A和B中的排布。

子绕组U2的第一槽内部分排布在第九极的U相槽B中第六层处。子绕组U2的第二槽内部分排布在第十极的U相槽B中第五层处；该第十极的U相槽B从第九极的U相槽B在顺时针方向以六个槽间距离开。

即，子绕组U2的第一和第二槽内部分分别从子绕组U1的第一和第二槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。这里72°的偏离角等于360°除以U相绕组41U的子绕组的数目的商(即，在本实施例中的5)。

此外，子绕组U2的第三到第24槽内部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分别从子绕组U1的第三到第24的槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。

此外，子绕组U2的第一槽内部分的绕组开始侧端和子绕组U2的第24槽内部分的绕组结束侧端二者都延伸到第一线圈端部40a侧(例如，图15的前侧)，分别形成子绕组U2的输入侧导线42U2和中性点侧导线43U2。

下面，参见图16，将会描述U相绕组41U的第三子绕组U3的24个槽内部分在十对的U相槽A和B中的排布。

子绕组U3的第一槽内部分排布在第七极的U相槽B中第六层处。子绕组U3的第二槽内部分排布在第八极的U相槽B中第五层处；该第八极的U相槽B从第七极的U相槽B在顺时针方向以六个槽间距离开。

即，子绕组U3的第一和第二槽内部分分别从子绕组U2的第一和第二槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。

此外，子绕组U3的第三到第24槽内部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分别从子绕组U2的第三到第24的槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。

此外，子绕组U3的第一槽内部分的绕组开始侧端和子绕组U3的第24槽内部分的绕组结束侧端二者都延伸到第一线圈端部40a侧(例如，图16的前侧)，分别形成子绕组U3的输入侧导线42U3和中性点侧导线43U3。

下面，参见图17，将会描述U相绕组41U的第四子绕组U4的24个槽内部分在十对的U相槽A和B中的排布。

子绕组U4的第一槽内部分排布在第五极的U相槽B中第六层处。子绕组U4的第二槽内部分排布在第六极的U相槽B中第五层处；该第六极的U相槽B从第五极的U相槽B在顺时针方向以六个槽间距离开。

即，子绕组U4的第一和第二槽内部分分别从子绕组U3的第一和第二槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。

此外，子绕组U4的第三到第24槽内部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分别从子绕组U3的第三到第24的槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。

此外，子绕组U4的第一槽内部分的绕组开始侧端和子绕组U4的第24槽内部分的绕组结束侧端二者都延伸到第一线圈端部40a侧(例如，图17的前侧)，分别形成子绕组U4的输入侧导线42U4和中性点侧导线43U4。

下面，参见图18，将会描述U相绕组41U的第五子绕组U5的24个槽内部分在十对的U相槽A和B中的排布。

子绕组U5的第一槽内部分排布在第三极的U相槽B中第六层处。子绕组U5的第二槽内部分排布在第四极的U相槽B中第五层处；该第四极的U相槽B从第三极的U相槽B在顺时针方向以六个槽间距离开。

即，子绕组U5的第一和第二槽内部分分别从子绕组U4的第一和第二槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。

此外，子绕组U5的第三到第24槽内部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分别从子绕组U4的第三到第24的槽内部分以72°的偏离角在逆时针方向上偏离。

此外，子绕组U5的第一槽内部分的绕组开始侧端和子绕组U5的第24槽内部分的绕组结束侧端二者都延伸到第一线圈端部40a侧(例如，图18的前侧)，分别形成子绕组U5的输入侧导线42U5和中性点侧导线43U5。

如上文所述，在本实施例中，U相绕组41U的子绕组U1—U5旋转对称地排布，以便从彼此周向地以72°的偏离角偏离；这里72°的偏离角等于360°除以U相绕组41U的子绕组的数目的商(即，等于360°/5)。此外，在每个U相槽A和B中，在六个层中有六个排布的U相绕组41U的槽内部分51C，以便彼此径向对齐。进一步，对于U相绕组41U的每个子绕组U1—U5，在U相槽A和B之一中的第N层排布的子绕组的槽内部分51C与在U相槽A和B的另一个中的第(N+1)层排布的子绕组的槽内部分51C电连接，其中N为大于或等于1且小于6的任意自然数。

此外，在本实施例中，如图19和20所示，对于U相绕组41U的子绕组U1—U5的每一个，子绕组的槽内部分51C均匀地分布到第一到第六层，以便在第一到第六层的每一层，U相槽A和B中收纳的子绕组的槽内部分51C的数目等于2×M，其中M是槽的倍数且在本实施例中设为2。

更具体地，在本实施例中，对于U相绕组41U的子绕组U1—U5的每一个，排布在U相槽A中的第一层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；排布在U相槽B中的第一层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第一层的子绕组的槽内部分51C的总数目等于4(即，2×M，M设为2)。类似地，排布在U相槽A中的第二层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；排布在U相槽B中的第二层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第二层的子绕组的槽内部分51C的总数目等于4。排布在U相槽A中的第三层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；排布在U相槽B中的第三层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第三层的子绕组的槽内部分51C的总数目等于4。排布在U相槽A中的第四层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；排布在U相槽B中的第四层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第四层的子绕组的槽内部分51C的总数目等于4。排布在U相槽A中的第五层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；排布在U相槽B中的第五层的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第五层的子绕组的槽内部分51C的总数目等于4。

此外，在本实施例中，如图13所示，在第一到第六层中的每层处，与外顶点部分53A(即，形成子绕组U1—U5的大电导体段50A的扭转部分52A的顶点部分53A)连接的U相绕组41U的子绕组U1—U5的那些槽内部分51C同与内顶点部分53B(即，形成子绕组U1—U5的小电导体段50B的扭转部分52B的顶点部分53B)连接的子绕组U1—U5的那些槽内部分51C，在定子芯30的圆周方向，交替地排布。

参照回图5，在本实施例中，对于外扭转部分52A和内扭转部分52B的每个轴向重叠对，外扭转部分52A的外倾斜部55A之一和内扭转部分52的内倾斜部55B之一(例如，图5中的右侧外倾斜部55A和右侧内倾斜部55B)在其周长的至少部分上彼此接触。另外，没有与内扭转部分52B的内倾斜部55B接触的外扭转部分52A的其余部分与另一个内扭转部分52B的内倾斜部55B之一接触(未示出)。

在本实施例中，U相绕组41U的子绕组U1—U5的输入侧导线42U1—42U5通过U相汇流条61电连接到反相器。类似地，V相绕组41V的子绕组V1—V5的输入侧导线42V1——42V5通过V相汇流条62电连接到反相器；W相绕组41W的子绕组W1—W5的输入侧导线42W1—42W5通过W相汇流条63电连接到反相器。此外，U相绕组41U的子绕组U1—U5的中性点侧导线43U1—43U5、V相绕组41V的子绕组V1—V5的中性点侧导线43V1——43V5和W相绕组41W的子绕组W1—W5的中性点侧导线43W1—43W5的全部通过中性汇流条64电连接，来定义其间的中性点。

根据本实施例的上述定子20具有以下优势。

在本实施例中，定子20包括环形定子芯30和三相定子线圈40。该定子芯30具有沿其周向排布的多个槽31。定子线圈40包括安装在定子芯30上的U相、V相和W相绕组41U、41V和41W，以便在电相位上彼此不同。相位绕组41U—41W与彼此星形连接来定义期间的中性点。相位绕组41U-41W的每个包括多个槽内部分51C，其每一个收纳在定子芯30的槽31之一中。在定子芯30的槽31的每个中，排布有K层的定子芯的相位绕组41U—41W的K个槽内部分51C，以便彼此径向对齐，其中K为偶数且在本实施例中设为6。针对转子14的每个磁极和定子线圈40的每个相位，在定子芯30中形成的槽31的数目设为M，其中M是大于或等于2的自然数且在本实施例中设为2。定子线圈40的相位绕组41U—41W的每个包括L个彼此并联连接的子绕组U1—U5、V1—V5或W1—W5，其中L为待遇或等于3的奇数且在本实施例中设为5。对于每个子绕组，在定子芯30的槽31之一中的第N层排布的子绕组的槽内部分51C与在槽31的另一个中的第(N+1)层排布的子绕组的槽内部分51C电连接，其中N为大于或等于1且小于K的任意自然数(即，在本实施例中小于6)。定子线圈40的相位绕组41U—41W的每一个安装在定子线圈30上，以便在K层的每层(即，本实施例中的第一到第六层)处，相位绕组的子绕组的槽内部分51C排布在多个(即，本实施例中的10)槽组中。槽组从彼此周向地间隔开，并且每个包含定子芯30的M个(即，本实施例中的2)连续的槽31，该连续的槽31被依次分别识别为M个不同类型的槽31(即，本发明中如图19所示的两个类型A和B)。在旋转电机1的操作期间，在定子20中形成的磁极的数目设为L的倍数(即，在本实施例中2×5＝10)。对于定子线圈40的相位绕组41U—41W的子绕组U1—U5、V1—V5和W1—W5的每一个，这些子绕组的槽内部分51C均匀地分布到K层的每一层中的M个类型的槽31，以便排布在K层的每一层中的相同类型的槽31中的子绕组的槽内部分51C的数目等于要在定子20中形成的磁极的数目除以L的商(即，在本实施例中等于10/5＝2)。例如，如图19和20所示，对于相位绕组41U的子绕组U1—U5的每个，子绕组的槽内部分51C均匀地分布到六层的每一层的U相槽31的两个类型A和B，以便：排布在六层中的每层的U相槽A中的子绕组的槽内部分51C的数目等于2；并且排布在六层中的每层的U相槽B中的子绕组的槽内部分51C的数目也等于2。

利用上述配置，可以实现U相绕组41U的并联的子绕组U1—U5之间、V相绕组41V的并联的子绕组V1—V5之间和W相绕组41W的并联的子绕组W1—W5之间的电平衡。因此，可以防止定子线圈40的相位绕组41U—41W的子绕组U1—U5、V1—V5和W1—W5中产生的环流，因此最小化了旋转电机1的电耗。

此外，在本实施例中，对于定子线圈40的相位绕组41U—41W的每个，相位绕组的子绕组以旋转对称排布，以便以360°/L的偏离角度周向地偏离于彼此(即，在本实施例中360°/5＝72°)。

利用上述配置，对于定子线圈40的相位绕组41U—41W的子绕组U1—U5、V1—V5和W1—W5可以有相同的形状和相同的路径长度。因此，可以均衡定子线圈40的相位电阻。作为结果，可以防止由于相位电阻的不同而在定子线圈40中发生电流偏置，以此防止旋转电机1的电耗由于定子线圈40中的电流偏置而增加。

在本实施例中，将在旋转电机1运转期间定子20中形成的磁极的数目设为2×L，即，2的最小公倍数和定子线圈40的相位绕组41U—41W的每一个的子绕组的数目。

如上文设置磁极的数目，可以增加旋转电机1的效率。这是因为磁极的数目越少，对于相同rpm(每分钟转数)的频率越低，因此旋转电机1的电耗越低。

在本实施例中，定子线圈40波绕在定子芯30上。

因此，由于转子14的偏心的扭矩变化与将定子线圈40圈绕(lap-wind)在定子芯30上的情况相比是小的。因此，即使当转子14略微地偏心，仍然可以抑制在定子线圈40中环流的发生。

尽管已经示出且描述了以上具体实施例，本领域的技术人员将认识到，可作出多种修改、变化和改进而不脱离本发明的精神。

例如，在上述的实施例中，定子线圈40的相位绕组41U—41W的每一个包括子绕组U1—U5、V1—V5或W1—W5。即，L设为5。然而，L也可以设为大于或等于3的其他奇数。

在上述的实施例中，定子线圈40分散地波绕在定子芯30上。然而，定子线圈40也可以分散地圈绕在定子芯30上。

在上述实施例中，在定子芯30的槽31的每一个中，有收纳的定子线圈40的相位绕组41U—41W中的仅一个的槽内部分51C。换句话说，对于槽31的每一个，在槽31中收纳的所有槽内部分51C是相同的相位。然而，槽31的每一个中，可以有收纳的不同相位的槽内部分51C，满足以下条件即可：在K层的每一层，相位绕组41U—41W中的任一的槽内部分51C排布在多个槽组中，这些槽组从彼此周向地间隔，并且每一个包含M个周向相邻的定子芯30的槽31。

在上述实施例中，本发明涉及设计为在机动车辆中用作电动机的旋转电机1的定子20。然而，本发明也可应用到其他旋转电机的定子，诸如发电机的定子或电动机-发电机的定子，该电动机-发电机可选择性地用作电动机或发电机。

Claims (6)

1.一种用于旋转电机的定子，所述定子包括：

环形定子芯，所述定子芯具有沿其周向排布的多个槽；和

三相定子线圈，所述定子线圈包括三个相位绕组，所述三个相位绕组安装在所述定子芯上以便在电相位上彼此不同，所述相位绕组星型连接于彼此来定义其间的中性点，所述相位绕组的每一个包括多个槽内部分，所述每个槽内部分收纳在所述定子芯的所述槽的一个中，

其中，

在所述定子芯的每个槽中，有以K层排布的所述定子线圈的所述相位绕组的K个所述槽内部分，以便彼此径向对齐，其中K为偶数，

对于所述旋转电机的转子的每个磁极和所述定子线圈的每个相位，在所述定子芯中形成的所述槽的数目设为M，其中M是大于或等于2的自然数，

所述定子线圈的每个所述相位绕组包括并联于彼此的L个子绕组，其中L为大于或等于3的奇数，

对于每个所述子绕组，在所述定子芯的一个所述槽中的第N层排布的所述子绕组的所述槽内部分与在另一个所述槽中的第(N+1)层排布的所述子绕组的所述槽内部分电连接，其中N为大于或等于1且小于K的自然数，

所述定子线圈的每个所述相位绕组安装在所述定子芯上，以便在所述K层中的每层，所述相位绕组的所述子绕组的所述槽内部分以多个槽组排布，所述槽组周向地间隔于彼此，并且每组包含所述定子芯的M个连续的槽，所述槽被依次分别识别为M个不同类型的槽，

在所述旋转电机运转期间，在所述定子中形成的磁极的数目设为L的倍数，且

对于所述定子线圈的所述相位绕组的每个所述子绕组，所述子绕组的所述槽内部分在所述K层的每一层均匀地分布到所述M个类型的槽，以便在所述K层的每一层中排布在相同类型的槽中的所述子绕组的所述槽内部分的数目等于要在所述定子中形成的所述磁极的数目除以L的商。

2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，对于所述定子线圈的每个所述相位绕组，所述相位绕组的所述L个子绕组以旋转对称地排布，以便以360°/L的偏移角度周向地偏移于彼此。

3.如权利要求2所述的定子，其特征在于，将所述旋转电机运转期间在所述定子中形成的所述磁极的数目设为2×L。

4.如权利要求3所述的定子，其特征在于，所述定子线圈波绕在所述定子芯上。

5.如权利要求1所述的定子，其特征在于，将所述旋转电机运转期间在所述定子中形成的所述磁极的数目设为2×L。

6.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子线圈波绕在所述定子芯上。