CN109075641B - 三相同步机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

三相的相线圈(33)各自具有磁极周期数(动子的动子磁极数除以每极每相槽数的分母部而得到的数)的相单位线圈(36),该相单位线圈(36)将一个或者多个整线圈(23f、23f)和一个或者多个半线圈(23h)串联地电连接,对与每极每相槽数的分母部相同数量的动子磁极进行电磁性作用。磁极周期数的相单位线圈(36)并联地电连接,磁极周期数的相单位线圈(36)各自的一个或者多个半线圈(23h)相对于一个或者多个整线圈(23f、23f)设置在中性点(3N)侧。

Description

三相同步机及其制造方法
技术领域
本说明书公开了涉及三相同步机及其制造方法的技术。
背景技术
作为三相同步机的发明的一例,列举出专利文献1和专利文献2中记载的发明。专利文献1中记载的非整数槽电枢绕组和专利文献2中记载的三相电枢绕组的每极每相的槽数(插槽数)q都使用2以上的整数A而由q=A+1/2表示。专利文献1中记载的非整数槽电枢绕组将A个线圈的一端作为相的出口,而将同一相的A个线圈串联连接。并且,将同一相的每一磁极对的一个线圈进行串联连接,将线圈的末端作为Y结线的中性点。收容A个线圈的槽(插槽)收容同一相的线圈。另一方面,同一相的每一磁极对的一个线圈与异相的线圈一同收容在槽(插槽)中。
专利文献2中记载的三相电枢绕组交替地配置有第一线圈组和第二线圈组,该第一线圈组的同一相的线圈收容在槽中,该第二线圈组与异相的线圈一同收容在槽中。在专利文献2中记载的三相电枢绕组中,将相邻的第一线圈组依次连接,将位于最末端的第一相、第二相、第三相各自的第一线圈组与三个第二线圈组分别连接。由此,专利文献1和专利文献2中记载的发明降低收容在同一槽内的异相线圈间的电位差,而使异相线圈间的绝缘处理简化。
专利文献1:日本特开昭59-035544号公报
专利文献2:日本特开昭59-086445号公报
然而,在专利文献1中记载的发明中,将各相每一磁极的A+1个线圈串联连接。因此,专利文献1中记载的发明的线圈的卷数的选择自由度较窄,用途容易被限定。具体地说,若将与异相的线圈一同收容在槽中的线圈的卷数设为卷数N,则进行串联连接的A+1个线圈的卷数(总计)能够由N×(2×A+1)表示。并且,在每极每相槽数q由q=A+1/2表示的三相同步机中,若将动子磁极数设为动子磁极数P,则在电磁性上具有P/2的周期性。因此,像专利文献1中记载的发明那样,若将P/2周期的线圈串联连接,则一相的线圈的串联卷数需要是(2×A+1)×P/2的整数倍。
例如,假定6极45槽结构的三相同步机。在该情况下,A为2,串联连接的3个线圈的卷数需要为5的整数倍。并且,若将3(=6/2)周期的线圈串联连接,则一相的线圈的串联卷数需要为15(=5×3)的整数倍。上述对专利文献1中记载的发明所说明的情况,对于专利文献2中记载的发明来说也是同样的。
发明内容
因此,本说明书公开了三相同步机及其制造方法,降低收容在同一槽内的异相线圈间的电位差,并且能够使线圈的卷数的选择范围扩大化。
本说明书公开了一种三相同步机,该三相同步机具有:定子,该定子具有定子铁心和定子线圈,其中,该定子铁心形成有多个槽,该定子线圈包含在所述多个槽中的一对槽间缠绕的多个单位线圈,该单位线圈具有收容在所述一对槽中的一对线圈侧部以及与所述一对线圈侧部一体形成并将所述一对线圈侧部的同一侧端部分别连接的一对线圈端部,该定子线圈的进行了Y结线的三相的相线圈是通过所述多个单位线圈而构成的;以及动子,该动子具有动子铁心和多组的一对动子磁极,其中,该动子铁心被支承为能够相对于所述定子移动,该多组的一对动子磁极设置于所述动子铁心,关于对所述多个槽的占据状态,所述定子线圈中包含的所述多个单位线圈具有整线圈和半线圈这两种所述单位线圈,其中,该整线圈在一个所述单位线圈的所述一对线圈侧部收容于所述一对槽时该一对线圈侧部占据该一对槽整体,该半线圈在一个所述单位线圈的所述一对线圈侧部收容于所述一对槽时该一对线圈侧部中的一个线圈侧部占据该一对槽中的一个槽的一半且该一对线圈侧部中的另一个线圈侧部占据该一对槽中的另一个槽的一半,在将每极每相槽数由带分数表示时的整数部分设为整数部、将所述带分数的真分数部分由不可约分数表示时的分子部分设为分子部、将分母部分设为分母部(其中,所述整数部和所述分子部都是正整数,所述分母部是2以上的整数且不是3的倍数)、将所述动子的动子磁极数除以所述分母部而得到的数设为磁极周期数时,所述三相的相线圈各自具有所述磁极周期数的相单位线圈,该相单位线圈将一个或者多个所述整线圈和一个或者多个所述半线圈串联地电连接,并对与所述每极每相槽数的所述分母部相同数量的动子磁极进行电磁性作用,所述磁极周期数的所述相单位线圈并联地电连接,所述磁极周期数的所述相单位线圈各自的一个或者多个所述半线圈相对于一个或者多个所述整线圈设置在中性点侧。
发明效果
根据本发明,磁极周期数的相单位线圈各自的一个或者多个半线圈相对于一个或者多个整线圈设置在中性点侧。因此,能够降低收容在同一槽内的半线圈(异相线圈)间的电位差。并且,磁极周期数的相单位线圈并联地连接。因此,与磁极周期数的相单位线圈串联地电连接而构成相线圈的情况相比,使线圈的卷数的选择范围宽范围化,提高线圈的卷数的选择自由度。例如,在上述的6极45槽结构的三相同步机中,串联连接的3个线圈的卷数只要是5的整数倍即可。这样,根据本发明,能够兼顾实现收容在同一槽内的半线圈(异相线圈)间的电位差的降低以及线圈的卷数的选择范围的宽范围化。
附图说明
图1是表示第一实施方式的利用与第三方向(箭头Z方向)垂直的平面将三相同步机100剖切后的端面的一部分的剖切部端面图。
图2是示意性地表示第一实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的极对线圈32的结构例的图。
图3是示意性地表示第一实施方式的U相线圈33u的结构例的图。
图4是示意性地表示第一实施方式的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的结构例的图。
图5A是表示第一实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的U相线圈33u的结线的一例的结线图。
图5B是示意性地表示第一实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图5A所示的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图6A是表示第一实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的结线的一例的结线图。
图6B是示意性地表示第一实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图6A所示的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)装配于多个槽11的状态的图。
图7是示意性地表示第一实施方式的半线圈23h间的电位差的图。
图8是示意性地表示第一实施方式的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)中的一相的相线圈33通过线圈插入机3I而装配于多个槽11的情形的图。
图9是示意性地表示第一实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图2所示的极对线圈32装配于多个(6个)槽11的状态的图。
图10A是示意性地表示第一实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图10B是示意性地表示第一实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图10C是示意性地表示第一实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图10D是示意性地表示第一实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v和W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图10E是示意性地表示第一实施方式的第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φa1、φa2的图。
图11A是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图11B是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图11C是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图11D是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图11E是示意性地表示比较方式的第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φb1、φb2的图。
图12是示意性地表示第二实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的极对线圈32的结构例的图。
图13是示意性地表示第二实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图12所示的极对线圈32装配于多个(4个)槽11的状态的一例的图。
图14A是示意性地表示第二实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图14B是示意性地表示第二实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图14C是示意性地表示第二实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图14D是示意性地表示第二实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图14E是示意性地表示第二实施方式的第一向量35a与第二向量35b所呈的角φa1的图。
图15A是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图15B是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图15C是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图15D是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图15E是示意性地表示比较方式的第一向量35a与第二向量35b所呈的角φb1的图。
图16是示意性地表示第三实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的极线圈31的结构例的图。
图17A是表示第三实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的U相线圈33u的结线的一例的结线图。
图17B是示意性地表示第三实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图17A所示的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图18A是表示第三实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的结线的一例的结线图。
图18B是示意性地表示第三实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图18A所示的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)装配于多个槽11的状态的图。
图19是示意性地表示第三实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图16所示的极线圈31装配于多个(6个)槽11的状态的图。
图20A是示意性地表示第三实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图20B是示意性地表示第三实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图20C是示意性地表示第三实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图20D是示意性地表示第三实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图20E是示意性地表示第三实施方式的第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φa1、φa2的图。
图21A是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图21B是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图21C是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图21D是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图21E是示意性地表示比较方式的第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φb1、φb2的图。
图22是示意性地表示第四实施方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的极线圈31的结构例的图。
图23是示意性地表示第四实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图22所示的极线圈31装配于多个(4个)槽11的状态的一例的图。
图24A是示意性地表示第四实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图24B是示意性地表示第四实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图24C是示意性地表示第四实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图24D是示意性地表示第四实施方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图24E是示意性地表示第四实施方式的第一向量35a与第二向量35b所呈的角φa1的图。
图25A是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的U相线圈33u装配于多个槽11的状态的图。
图25B是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的W相线圈33w装配于多个槽11的状态的图。
图25C是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的V相线圈33v装配于多个槽11的状态的图。
图25D是示意性地表示比较方式的从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的各半线圈23h装配于多个槽11的状态的图。
图25E是示意性地表示比较方式的第一向量35a与第二向量35b所呈的角φb1的图。
图26是示意性地表示变形方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的相单位线圈36的结构例的图。
图27是示意性地表示其他的变形方式的从第二方向(箭头Y方向)中的槽开口部11b侧观察到的相单位线圈36的结构例的图。
具体实施方式
在本说明书中,根据附图对多个实施方式进行说明。另外,在附图中,对各实施方式的共用的部位标注共用的符号,在本说明书中,省略重复的说明。并且,在一个实施方式中已经描述的情况在其他的实施方式中也能够适当应用。另外,附图是概念图,并没有规定到细部构造的尺寸。
<第一实施方式>
(三相同步机100的概况)
如图1所示,本实施方式的三相同步机100具有定子40和动子70。定子40具有:形成有多个槽11的定子铁心10、以及包含多个单位线圈20的定子线圈30。动子70具有:被支承为能够相对于定子40移动的动子铁心50、以及设置于动子铁心50的多组的一对动子磁极61、62。
在本实施方式中,在定子铁心10中形成60个槽11,定子线圈30包含三相的各相12个、总计36个单位线圈20。并且,在本实施方式中,动子铁心50具有四组的一对动子磁极61、62。这样,本实施方式的三相同步机100是8极60槽结构的三相同步机(将动子70的动子磁极数为2极、定子40的槽数为15槽作为基本结构的三相同步机),每极每相槽数为2.5。并且,本实施方式的三相同步机100是定子40和动子70被同轴配设的径向空隙型的圆筒状旋转电机。此外,动子70设置于定子40的内侧(三相同步机100的轴心侧)。
这里,设动子70相对于定子40的移动方向为第一方向(箭头X方向)。并且,设槽11的深度方向为第二方向(箭头Y方向)。此外,设与第一方向(箭头X方向)和第二方向(箭头Y方向)中的任意的方向都垂直的方向为第三方向(箭头Z方向)。在圆筒状旋转电机中,第一方向(箭头X方向)相当于沿着三相同步机100的周向的方向,相当于动子70的旋转方向。第二方向(箭头Y方向)相当于沿着三相同步机100的径向的方向,第三方向(箭头Z方向)相当于沿着三相同步机100的轴线方向的方向。
定子铁心10是沿第三方向(箭头Z方向)层叠多个薄板状的电磁钢板(例如,硅钢板)而形成的。定子铁心10具有:后轭部10a、以及与后轭部10a一体形成的多个(在本实施方式中为60个)定子磁极部10b。后轭部10a沿着第一方向(箭头X方向)形成,各定子磁极部10b形成为从后轭部10a向第二方向(箭头Y方向)(在本实施方式中为三相同步机100的轴心方向侧)突出。
在沿第一方向(箭头X方向)相邻的定子磁极部10b、10b之间形成有槽11,在定子铁心10中形成有多个(60个)槽11。在多个(60个)槽11中的一对槽11、11中缠绕单位线圈20。像后述那样,供多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20中的各个单位线圈20缠绕的一对槽11、11的组合分别不同。另外,各定子磁极部10b的前端部10c在第一方向(箭头X方向)上形成得宽。
如图1所示,设第二方向(箭头Y方向)中的从槽开口部11b侧朝向槽底部11a侧的方向为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。并且,设第二方向(箭头Y方向)中的从槽底部11a侧朝向槽开口部11b侧的方向为第二方向槽开口部侧(箭头Y2方向)。此外,以使槽11中的供定子线圈30装配的部位的槽面积沿第二方向(箭头Y方向)大致二等分的方式,设沿着第一方向(箭头X方向)延伸的部位为槽中央部11c。
动子铁心50沿第三方向(箭头Z方向)层叠多个薄板状的电磁钢板(例如,硅钢板)而形成为圆柱状。在动子铁心50中设置有轴(省略图示),轴沿第三方向(箭头Z方向)贯通动子铁心50的轴心。轴的第三方向(箭头Z方向)两端部被轴承部件(省略图示)支承为能够旋转。由此,动子铁心50能够相对于定子40移动(旋转)。
在动子铁心50中埋设有多组(四组)的一对动子磁极61、62。具体地说,在动子铁心50中沿第一方向(箭头X方向)等间隔地设置有多个磁铁收容部(省略图示)。在多个磁铁收容部中埋设有规定的磁极对(在本实施方式中为四磁极对)的永磁铁。在本实施方式中,动子70能够通过多个永磁铁和定子40中产生的旋转磁场而相对于定子40移动(旋转)。
永磁铁例如能够使用公知的铁氧体系磁铁或稀土类磁铁。并且,没有限定永磁铁的制法。永磁铁例如能够使用树脂粘结磁铁或烧结磁铁。树脂粘结磁铁例如也可以是将铁氧体系的原料磁铁粉末和树脂等混合而通过注射成型等浇注于动子铁心50而形成的。烧结磁铁例如是在磁场中对稀土类的原料磁铁粉末进行加压成型,并在高温下煅烧固化而形成的。另外,一对动子磁极61、62也可以采用在与各定子磁极部10b的前端部10c相对的动子铁心50的表面(外周表面)上设置永磁铁的表面磁铁式。并且,在本说明书中,一对动子磁极61、62中的具有一个极性(例如,N极)的动子磁极由动子磁极61表示,具有另一个极性(例如,S极)的动子磁极由动子磁极62表示。
定子线圈30包含多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20。各单位线圈20是卷绕铜等导体(线圈)而形成的,导体表面被搪瓷等绝缘层包覆。各单位线圈20的截面形状没有被限定,可以采用任意的截面形状。例如,各单位线圈20能够使用截面圆形状的圆线、截面多边形状的角线等各种截面形状的导体(线圈)。并且,各单位线圈20也可以使用使多个更细的线圈线材组合得到的并列细线。在使用并列细线的情况下,与单线的情况相比,降低各单位线圈20中产生的涡流损耗,提高三相同步机100的效率。并且,能够降低线圈成型所需要的力,因此提高线圈的成型性而使线圈制作变得容易。
如图2所示,各单位线圈20具有一对线圈侧部21、21和一对线圈端部22、22。各单位线圈20缠绕在多个(60个)槽11中的一对槽11、11间,一对线圈侧部21、21与一对线圈端部22、22一体形成。一对线圈侧部21、21是指单位线圈20中的收容于一对槽11、11的部位。并且,一对线圈端部22、22是指单位线圈20中的将该一对线圈侧部21、21的同一侧端部分别连接的部位。另外,在该图中,图示出3个单位线圈20,一并图示出一对动子磁极61、62。
在本实施方式中,定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20按照与一对动子磁极61、62相对的槽单位而分配成第一极线圈31f和第二极线圈31s。由于本实施方式的三相同步机100是8极60槽结构的三相同步机,因此按照15槽单位将多个(三相的各相12个、总计36个)的单位线圈20分配成第一极线圈31f和第二极线圈31s。
具体地说,第一极线圈31f具有一个单位线圈20,设该一个单位线圈20为第一单位线圈20a。第一单位线圈20a的一对线圈侧部21、21间的线圈间距CP1被设定成6槽距(6sp)。第一单位线圈20a呈同心状缠绕,形成第一极线圈31f。
第二极线圈31s具有多个(2个)单位线圈20、20,设该多个(2个)单位线圈20、20为第二单位线圈20b、第三单位线圈20c。第二单位线圈20b的一对线圈侧部21、21间的线圈间距CP2被设定成7槽距(7sp),第三单位线圈20c的一对线圈侧部21、21间的线圈间距CP3被设定成5槽距(5sp)。这样,线圈间距CP1~CP3分别不同。第二单位线圈20b和第三单位线圈20c呈同心状缠绕,通过单位线圈间连接部31c而串联连接,形成第二极线圈31s。在第一极线圈31f与一对动子磁极61、62中的一个极性(在该图中为N极)的动子磁极61相对时,第二极线圈31s与该一对动子磁极61、62中的另一个极性(在该图中为S极)的动子磁极62相对。
沿第一方向(箭头X方向)相邻的第一极线圈31f和第二极线圈31s被串联地电连接,构成极对线圈32。优选为极对线圈32经由从卷绕开始侧的第一极线圈31f引绕到卷绕结束侧的第二极线圈31s的极线圈间连接部32c而连续地推进卷绕。由此,能够将构成第一极线圈31f的一个单位线圈20(第一单位线圈20a)和构成第二极线圈31s的多个(2个)单位线圈20、20(第二单位线圈20b和第三单位线圈20c)容易地串联连接。在本实施方式中,极对线圈32经由极线圈间连接部32c而连续地推进卷绕,第一单位线圈20a、第二单位线圈20b以及第三单位线圈20c依次串联连接。
并且,优选各极对线圈32具有由第一线圈引出部32f和第二线圈引出部32s组成的一对线圈引出部32f、32s。第一线圈引出部32f从构成第一极线圈31f的一个单位线圈20(在本实施方式中为第一单位线圈20a)的一个线圈侧部21引出,与相端子3TX(X为U、V、W中的任意一方)连接。设该线圈侧部21为第一线圈侧部21a。第二线圈引出部32s从构成第二极线圈31s的一个单位线圈20(在本实施方式中为第三单位线圈20c)的一个线圈侧部21引出,与中性点3N连接。设该线圈侧部21为第二线圈侧部21b。
另外,设通过极线圈间连接部32c而连接的第一极线圈31f侧的线圈侧部21为第三线圈侧部21c。并且,设通过极线圈间连接部32c而连接的第二极线圈31s侧的线圈侧部21为第四线圈侧部21d。在该图中,从极对线圈32的卷绕开始部32a(相端子3TX侧)到卷绕结束部32b(中性点3N侧)的卷绕顺序由数字*表示。由于第一极线圈31f和第二极线圈31s分别缠绕成同心状,因此对各单位线圈20的一对线圈侧部21、21标注同一数字*。
如图3所示,多个(4个)极对线圈32经由各一对线圈引出部32f、32s而并联地电连接,形成U相线圈33u。具体地说,各极对线圈32的卷绕开始部32a彼此电连接,与U相端子3TU连接。并且,各极对线圈32的卷绕结束部32b彼此电连接,与中性点3N连接。V相线圈33v和W相线圈33w能够与U相线圈33u同样地形成。
这样,定子线圈30的三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)通过多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20而构成。U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w的相位按照电气角错开120°。在本说明书中,U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w的相位依次延迟。
如图2所示,设第一方向(箭头X方向)中的从第二线圈引出部32s侧朝向第一线圈引出部32f侧的方向为第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)。并且,设第一方向(箭头X方向)中的从第一线圈引出部32f侧朝向第二线圈引出部32s侧的方向为第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)。设三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)的相顺序方向为第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)。
如图4所示,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)通过Y结线而电连接。U相端子3TU表示U相的相端子,V相端子3TV表示V相的相端子,W相端子3TW表示W相的相端子。中性点3N表示中性点。
(多个槽11的占据状态)
接着,关于多个单位线圈20对多个槽11的占据状态进行说明。图5A和图5B表示构成U相线圈33u的各极对线圈32装配于多个槽11的状态,各极对线圈32并联地电连接。在图5A和图5B中,表示U相线圈33u的四磁极(二磁极对)的极对线圈32、32。另外,在图5A和图5B中,为了方便说明,作为槽编号,对多个槽11标注55至60的数字和1至25的数字。并且,在图5A中,为了方便说明,对第一极线圈31f和第二极线圈31s标注U8、U1~U3的带下划线的符号。
另外,在图5B中,省略单位线圈间连接部31c、极线圈间连接部32c和一对线圈引出部32f、32s(第一线圈引出部32f和第二线圈引出部32s)的记载。并且,在图5B中,各单位线圈20的卷绕方向由“圆圈中有叉”和“圆圈中有点”来表示。“圆圈中有叉”表示线圈(线圈侧部21)从第三方向(箭头Z方向)中的纸面近前侧朝向纸面里侧卷绕。“圆圈中有点”表示线圈(线圈侧部21)从第三方向(箭头Z方向)中的纸面里侧朝向纸面近前侧卷绕。图5A和图5B中描述的情况对于后述的附图来说也相同。
例如,图5A所示的标注了下划线的U1的单位线圈20(第一单位线圈20a)从供第一线圈引出部32f引出的槽编号3的槽开口部11b侧开始卷绕。并且,第一单位线圈20a在一对槽11、11(槽编号3和9)间卷绕,在极线圈间连接部32c的一端侧的槽编号9的槽底部11a侧结束卷绕。此时的第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1是第二方向槽底部侧(箭头Y1方向),从第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1观察到的第一单位线圈20a的卷绕方向为逆时针。极线圈间连接部32c从槽编号9的槽底部11a侧绕回到槽编号17的槽开口部11b侧。
标注了下划线的U2的单位线圈20(第二单位线圈20b)从极线圈间连接部32c的另一端侧的槽编号17的槽开口部11b侧开始卷绕。并且,第二单位线圈20b在一对槽11、11(槽编号10和17)间卷绕,在单位线圈间连接部31c的一端侧的槽编号10的槽底部11a侧结束卷绕。此时的第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2是第二方向槽底部侧(箭头Y1方向),从第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2观察到的第二单位线圈20b的卷绕方向为顺时针。单位线圈间连接部31c从槽编号10的槽底部11a侧引绕到槽编号16的槽中央部11c。
标注了下划线的U2的单位线圈20(第三单位线圈20c)从单位线圈间连接部31c的另一端侧的槽编号16的槽中央部11c开始卷绕。并且,第三单位线圈20c在一对槽11、11(槽编号11和16)间卷绕,在供第二线圈引出部32s引出的槽编号11的槽底部11a侧结束卷绕。此时的第三单位线圈20c的卷绕前进方向W3为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向),从第三单位线圈20c的卷绕前进方向W3观察到的第三单位线圈20c的卷绕方向为顺时针。另外,该卷绕顺序与由图2的数字*表示的卷绕顺序一致。
关于对多个槽11的占据状态,定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)的单位线圈20具有整线圈23f和半线圈23h这两种单位线圈20。第一单位线圈20a和第二单位线圈20b是整线圈23f,第三单位线圈20c是半线圈23h。在图5A中,整线圈23f由实线的六边形表示,半线圈23h由细虚线的六边形表示。
在一个单位线圈20(例如,第一单位线圈20a)的一对线圈侧部21、21收容于一对槽11、11(例如,槽编号3和9)时,整线圈23f是指该一对线圈侧部21、21占据该一对槽11、11(槽编号3和9)整体的单位线圈20。这在第一单位线圈20a收容于一对槽11、11(槽编号18和24)时也相同,未图示的剩余的四磁极(二磁极对)的极对线圈32、32也相同。
并且,第二单位线圈20b也相同,第二单位线圈20b占据一对槽11、11(槽编号10和17)整体。这在第二单位线圈20b收容于一对槽11、11(槽编号55和2)时也相同,未图示的剩余的四磁极(二磁极对)的极对线圈32、32也相同。
另一方面,对于半线圈23h而言,在一个单位线圈20(在本实施方式中为第三单位线圈20c)的一对线圈侧部21、21收容于一对槽11、11(例如,槽编号11和16)时,该一对线圈侧部21、21中的一个线圈侧部21占据该一对槽11、11(槽编号11和16)中的一个槽11(槽编号11)的一半。并且,该一对线圈侧部21、21中的另一个线圈侧部21占据该一对槽11、11(槽编号11和16)中的另一个槽11(槽编号16)的一半。这在第三单位线圈20c收容于一对槽11、11(槽编号56和1)时也相同,未图示的剩余的四磁极(二磁极对)的极对线圈32、32也相同。
另外,在图5B中,槽11的占据状态由长方形的大小表示。较大的长方形表示整线圈23f的线圈侧部21占据该槽11的整体。另一方面,较小的长方形表示半线圈23h的线圈侧部21占据该槽11的一半。它们图示的方法在后述的附图中也相同。
如图6A和图6B所示,对于构成U相线圈33u的各极对线圈32描述的情况,对于V相线圈33v和W相线圈33w来说也是同样的。图6A与图5A同样地图示,图6B与图5B同样地图示。其中,在图6A和图6B中,为了识别U相、V相和W相,“20,”被替换成“相:”。例如,“U:20a,23f”表示U相的第一单位线圈20a为整线圈23f。并且,相内连接部80a表示同一相内的连接部位(在该图中,各极对线圈32内的连接部位),相端部连接部80b表示相端部的连接部位(在该图中为各极对线圈32间的连接部位)。“相:”用于识别U相、V相和W相,例如,“U:”表示U相。该图示的方法在后述的附图中也相同。这样,关于对多个槽11的占据状态,定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20具有整线圈23f和半线圈23h这两种单位线圈20。
这里,设半线圈23h的一对线圈侧部21、21中的一个线圈侧部21、即配设在槽底部11a侧的线圈侧部21所占据的相当于槽11的一半的部位为第一半槽部位11d。并且,设该一对线圈侧部21、21中的另一个线圈侧部21、即配设在槽开口部11b侧的线圈侧部21所占据的相当于槽11的一半的部位为第二半槽部位11e。W相线圈33w的半线圈23h具有第一半槽部位11d和第二半槽部位11e双方。这样,设具有第一半槽部位11d和第二半槽部位11e双方的半线圈23h为两侧占据半线圈23h1。
另一方面,U相线圈33u具有第一半槽部位11d,但不具有第二半槽部位11e。V相线圈33v具有第二半槽部位11e,但不具有第一半槽部位11d。这样,设具有第一半槽部位11d和第二半槽部位11e中的一方的半线圈23h为单侧占据半线圈23h2。
另外,在图6A中,半线圈23h的一对线圈侧部21、21和一对线圈端部22、22中的配设在槽底部11a侧的部位由细虚线表示。并且,半线圈23h的一对线圈侧部21、21和一对线圈端部22、22中的配设在槽开口部11b侧的部位由细实线表示。即,W相线圈33w的半线圈23h由细实线和细虚线双方所示的六边形表示。并且,U相线圈33u的半线圈23h全部由细虚线所示的六边形表示。此外,V相线圈33v的半线圈23h全部由细实线所示的六边形表示。
这里,设由带分数表示每极每相槽数q时的整数部分为整数部a,设由不可约分数表示带分数的真分数部分时的分子部分为分子部b,设分母部分为分母部c。其中,整数部a和分子部b都是正整数,分母部c是2以上的整数且不是3的倍数。并且,设动子70的动子磁极数P除以分母部c而得到的数为磁极周期数。本实施方式的三相同步机100是8极60槽结构(分数槽结构)的三相同步机,每极每相槽数是2.5。在该情况下,整数部a为2,分子部b为1,分母部c为2。即,每极每相槽数q由下述数学式1表示。并且,磁极周期数为4(=8/2)。
[数学式1]
Figure BDA0001841098910000141
三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)各自具有磁极周期数(在本实施方式中为4个)的相单位线圈36。并且,在本实施方式中,磁极周期数(4个)的相单位线圈36各自为极对线圈32。如图2所示,磁极周期数(4个)的相单位线圈36各自(各极对线圈32)将作为多个(在本实施方式中为2个)整线圈23f的第一单位线圈20a和第二单位线圈20b与作为一个半线圈23h的第三单位线圈20c串联地电连接,对与每极每相槽数q的分母部c(在本实施方式中为2)相同的数量(2个)的动子磁极(在该图中为一对动子磁极61、62)进行电磁性作用。
并且,如图3所示,将磁极周期数(4个)的相单位线圈36(多个(4个)极对线圈32)并联地电连接。此外,磁极周期数(4个)的相单位线圈各自(各极对线圈32)的作为一个半线圈23h的第三单位线圈20c相对于作为多个(2个)整线圈23f的第一单位线圈20a和第二单位线圈20b,设置于中性点3N侧。
如图7所示,U相的相电压由U相电压Vu表示,V相的相电压由V相电压Vv表示,W相的相电压由W相电压Vw表示。并且,施加给U相的半线圈23h(第三单位线圈20c)的电压由U相半线圈电压Vhu表示,施加给V相的半线圈23h(第三单位线圈20c)的电压由V相半线圈电压Vhv表示。此外,U相端子3TU与V相端子3TV之间的电压由端子间电压Ve表示。若设半线圈23h的卷数为卷数N,则整线圈23f的卷数例如能够由卷数N的二倍来表示。在本实施方式中,由于各相单位线圈36(各极对线圈32)具有2个整线圈23f和1个半线圈23h,因此各相单位线圈36(各极对线圈32)的线圈的卷数能够由5×N(=(2×2+1)×N)表示。由此,U相半线圈电压Vhu和V相半线圈电压Vhv能够使用端子间电压Ve而由下述数学式2表示。并且,若设U相半线圈电压Vhu与V相半线圈电压Vhv之间的电位差为电位差ΔV,则电位差ΔV能够使用端子间电压Ve而由下述数学式3表示。
[数学式2]
Figure BDA0001841098910000151
[数学式3]
Figure BDA0001841098910000152
像数学式3所示的那样,U相半线圈电压Vhu与V相半线圈电压Vhv之间的电位差ΔV能够降低到端子间电压Ve的20%。这对于V相的半线圈23h与W相的半线圈23h之间的电位差而言也是同样的,对于W相的半线圈23h与U相的半线圈23h之间的电位差而言也是同样的。即,半线圈23h间的电位差能够降低到端子间电压Ve的20%。
由此,能够将槽11内的绝缘部件(例如,相间纸等)削减或者简化,部件件数的降低、缠绕的自动化变得容易。并且,能够通过槽11内的绝缘部件的削减或者简化而提高占积率,能够实现定子铁心10的小型化等。另外,半线圈23h间的电位差的降低比例(20%)与专利文献2中记载的三相电枢绕组相比提高,与专利文献1中记载的非整数槽电枢绕组同等。并且,在本实施方式中,在任意的相间,半线圈23h间的电位差都是端子间电压Ve的20%。
通常,在分母部c为2的情况下,各相单位线圈36(各极对线圈32)的线圈的卷数能够使用整数部a而由(2×a+1)×N表示。因此,若与数学式2和数学式3同样地,对U相半线圈电压Vhu与V相半线圈电压Vhv之间的电位差ΔV进行计算,则电位差ΔV能够使用端子间电压Ve和每极每相槽数q而由下述数学式4表示。
[数学式4]
Figure BDA0001841098910000161
像已经描述的那样,若设半线圈23h的卷数为卷数N,则各相单位线圈36(各极对线圈32)的线圈的卷数能够由5×N表示。因此,一相的相线圈33的串联卷数需要是5的整数倍。并且,本实施方式的三相同步机100是8极60槽结构的三相同步机,动子磁极数P为8。此外,每极每相槽数q的分母部c为2。因此,电磁性具有4(=8/2)的周期性。此时,若与专利文献1和专利文献2中记载的发明同样地将4(=8/2)周期的线圈串联连接,则一相的线圈的串联卷数需要是20(=5×4)的整数倍,线圈的卷数的选择自由度较窄,用途容易被限定。因此,在本实施方式中,将磁极周期数(4个)的相单位线圈36(多个(4个)极对线圈32)并联地电连接。由此,一相的线圈的串联卷数(各相单位线圈36的卷数、各极对线圈32的卷数)只要是上述的5的整数倍即可。
根据本实施方式的三相同步机100,磁极周期数(4个)的相单位线圈36各自(多个(4个)极对线圈32各自)的一个半线圈23h相对于多个(2个)整线圈23f设置于中性点3N侧。因此,本实施方式的三相同步机100能够降低收容在同一槽11内的半线圈23h(异相线圈)间的电位差。并且,将磁极周期数(4个)的相单位线圈36(多个(4个)极对线圈32)并联地电连接。因此,本实施方式的三相同步机100与将磁极周期数(4个)的相单位线圈36串联地电连接而构成相线圈33的情况相比,使线圈的卷数的选择范围宽范围化,提高线圈的卷数的选择自由度。这样,本实施方式的三相同步机100能够兼顾实现收容在同一槽11内的半线圈23h(异相线圈)间的电位差的降低和线圈的卷数的选择范围的宽范围化。
另外,若将磁极周期数(在本实施方式中为4个)的相单位线圈36(多个(4个)极对线圈32)并联地电连接而构成相线圈33,则有可能在相线圈33内产生微小的循环电流。因此,在循环电流有问题的情况下,只要提高设置于动子铁心50的轴(省略图示)的定心精度、实现所使用的部件的材质的均等化等即可。并且,优选使各相单位线圈36内的搭接线(将第一极线圈31f和第二极线圈31s连接的极线圈间连接部32c)的长度均等化。
若将一对线圈侧部21、21间的线圈间距不同的多个整线圈23f呈同心状缠绕,则整线圈23f的数量越增加,一对线圈端部22、22的第三方向(箭头Z方向)上的高度(以下,称为线圈端部高度。)越增大。其结果为,定子线圈30的线圈长度增大,有可能导致高成本化。并且,若定子线圈30的线圈长度增大,则定子线圈30的绕线电阻增大,有可能妨碍高效率化。
根据本实施方式的三相同步机100,各相单位线圈36是将沿第一方向(箭头X方向)相邻的第一极线圈31f和第二极线圈31s串联地电连接的一个极对线圈32。因此,本实施方式的三相同步机100容易使定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20在第一方向(箭头X方向)上分散配置化,能够抑制线圈端部高度的增大。并且,在三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)的各个相线圈33中,由于在现有技术文献的栏中记载的发明所需的隔极连接是不需要的,因此与该发明相比,能够使布线简化。
此外,根据本实施方式的三相同步机100,各极对线圈32具有由第一线圈引出部32f和第二线圈引出部32s组成的一对线圈引出部32f、32s。并且,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)各自经由各一对线圈引出部32f、32s而将磁极周期数(4个)的极对线圈32并联地电连接。因此,本实施方式的三相同步机100的极对线圈32间的连接容易,能够使布线简化。
(各单位线圈20的卷绕前进方向)
首先,对本实施方式的定子线圈30的组装方法进行说明,接着,对本实施方式的各单位线圈20的卷绕前进方向进行说明。如图8所示,定子线圈30的组装(在多个槽11上的装配)能够使用公知的线圈插入机3I(插入器夹具)。作为一例,线圈插入机3I能够按照相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)单位,将多个(在本实施方式中为4个)极对线圈32装配于多个(在本实施方式中为24个)槽11。
首先,使用线圈架(省略图示)对由构成U相线圈33u的多个(4个)极对线圈32所构成的各单位线圈20(第一单位线圈20a、第二单位线圈20b和第三单位线圈20c)进行缠绕。线圈架的卷绕间距设定成相当于各单位线圈20的线圈间距CP1~CP3的卷绕间距。由于各单位线圈20的线圈间距CP1~CP3各自不同,因此线圈架需要三种。也可以使用将卷绕间距不同的多个线圈架同轴配设的线圈架。
如图8所示,从线圈架卸下的第一极线圈31f被配设为,供第一线圈引出部32f引出的第一线圈侧部21a为纸面里侧(下侧),极线圈间连接部32c的一端侧的第三线圈侧部21c为纸面近前侧(上侧)。此时,从第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1观察到的第一单位线圈20a的卷绕方向为逆时针。并且,从线圈架卸下的第二极线圈31s被配设为,极线圈间连接部32c的另一端侧的第四线圈侧部21d为纸面里侧(下侧),供第二线圈引出部32s引出的第二线圈侧部21b为纸面近前侧(上侧)。此时,从第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2观察到的第二单位线圈20b的卷绕方向为顺时针。同样,从第三单位线圈20c的卷绕前进方向W3观察到的第三单位线圈20c的卷绕方向为顺时针。
如该图所示,线圈插入机3I具有把持定子线圈30的插入板3B。插入板3B具有反映出槽11、11间的槽距的梳齿状的多个支承部3B1。构成U相线圈33u的多个(4个)极对线圈32落入于插入板3B的支承部3B1,从而对构成U相线圈33u的多个(4个)极对线圈32进行把持。并且,将插入板3B插入定子铁心10的内侧,而将构成U相线圈33u的多个(4个)极对线圈32一次性地插入各槽11内。
在各极对线圈32的第一单位线圈20a装配于槽11、11时,第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。此时,从第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1观察到的第一单位线圈20a的卷绕方向为逆时针。并且,在各极对线圈32的第二单位线圈20b装配于槽11、11时,第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。此时,从第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2观察到的第二单位线圈20b的卷绕方向为顺时针。同样,第三单位线圈20c的卷绕前进方向W3为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。此时,从第三单位线圈20c的卷绕前进方向W3观察到的第三单位线圈20c的卷绕方向为顺时针。另外,各极对线圈32的卷绕开始部32a设置于槽开口部11b侧,各极对线圈32的卷绕结束部32b设置于槽底部11a侧。
以上的情况对于构成V相线圈33v的多个(4个)极对线圈32来说也是同样的,对于构成W相线圈33w的多个(4个)极对线圈32来说也是同样的。这样,在本实施方式中,构成各极对线圈32的多个(3个)单位线圈20(第一单位线圈20a、第二单位线圈20b和第三单位线圈20c)的各卷绕前进方向(卷绕前进方向W1、卷绕前进方向W2和卷绕前进方向W3)都为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。
另外,在本实施方式中,像后述的那样,按照U相线圈33u、W相线圈33w、V相线圈33v的顺序组装定子线圈30。并且,进行极对线圈32间的布线和连接,形成三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)。此时,还进行各相端子(U相端子3TU、V相端子3TV、W相端子3TW)和中性点3N的连接等。并且,在进行了各单位线圈20的一对线圈端部22、22、单位线圈间连接部31c、极线圈间连接部32c和一对线圈引出部32f、32s(第一线圈引出部32f及第二线圈引出部32s)的空转结束之后,通过清漆的含浸、树脂模制等而将定子线圈30固定于定子铁心10。
根据本实施方式的三相同步机100,构成各极对线圈32的多个(3个)单位线圈20(第一单位线圈20a、第二单位线圈20b和第三单位线圈20c)的各卷绕前进方向(卷绕前进方向W1、卷绕前进方向W2和卷绕前进方向W3)都为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。由此,本实施方式的三相同步机100能够使用线圈插入机3I(插入器夹具),例如按照相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)单位将多个(4个)极对线圈32装配于多个(24个)槽11。具体地说,构成相线圈33的多个(4个)极对线圈32能够落入于插入板3B的支承部3B1,而对该多个(4个)极对线圈32进行把持,从而能够将该多个(4个)极对线圈32一次性地插入并装配在各槽11内。即,本实施方式的三相同步机100与在分数槽结构的三相同步机中通常实施的双层卷绕(很难实现按照上述的相线圈33单位的装配)相比,能够将三相同步机的性能维持为大致同等,并且缩短定子线圈30的组装所需的作业工时。
(半线圈23h和一对线圈引出部32f、32s的配置)
接着,对各极对线圈32中的半线圈23h和一对线圈引出部32f、32s的优选的配置进行说明。在每极每相槽数q的整数部a为2以上且每极每相槽数q的分母部c为2时,优选各极对线圈32在第二极线圈31s中具有一个半线圈23h。并且,优选第一线圈引出部32f从构成第一极线圈31f的一个或者多个单位线圈20中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21引出。此外,优选第二线圈引出部32s从构成第二极线圈31s的多个单位线圈20中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21引出,线圈间距最小的单位线圈20是一个半线圈23h。
图9表示从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图2所示的极对线圈32装配于多个(6个)槽11的状态。图9与图5B和图6B同样地图示。其中,在图9中图示出单位线圈间连接部31c、极线圈间连接部32c以及一对线圈引出部32f、32s(第一线圈引出部32f和第二线圈引出部32s)。
如图2和图9所示,在本实施方式中,各极对线圈32在第二极线圈31s中具有一个半线圈23h。并且,第一线圈引出部32f从构成第一极线圈31f的一个单位线圈20(第一单位线圈20a)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第一线圈侧部21a)引出。此外,第二线圈引出部32s从构成第二极线圈31s的多个(2个)单位线圈20(第二单位线圈20b和第三单位线圈20c)中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20(第三单位线圈20c)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第二线圈侧部21b)引出,线圈间距最小的单位线圈20是一个半线圈23h。另外,在图9中,第一线圈引出部32f从最靠槽开口部11b侧引出,第二线圈引出部32s从最靠槽底部11a侧引出。
如图9所示,在本实施方式中,极线圈间连接部32c和单位线圈间连接部31c都不与一对线圈引出部32f、32s交叉。因此,接近部位的干涉避免很容易。具体地说,只要确保所需距离地在这些部位进行引绕即可。所需距离例如能够根据这些部位处的接近部位间的施加电压而导出,被设定为能够确保接近部位间的电绝缘。以上的情况对于后述的实施方式而言也是同样的。另外,极线圈间连接部32c能够跨越到第二单位线圈20b的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。并且,单位线圈间连接部31c能够收容在第二单位线圈20b与第三单位线圈20c之间的线圈端部22、22间。
根据本实施方式的三相同步机100,每极每相槽数q的整数部a为2,且每极每相槽数q的分母部c为2。并且,各极对线圈32在第二极线圈31s中具有一个半线圈23h。此外,第一线圈引出部32f从构成第一极线圈31f的一个单位线圈20(第一单位线圈20a)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第一线圈侧部21a)引出。并且,第二线圈引出部32s从构成第二极线圈31s的多个(2个)单位线圈20(第二单位线圈20b和第三单位线圈20c)中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20(第三单位线圈20c)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第二线圈侧部21b)引出,线圈间距最小的单位线圈20是一个半线圈23h。
由此,极线圈间连接部32c和单位线圈间连接部31c都不与一对线圈引出部32f、32s交叉。其结果为,相比于各极对线圈32中的半线圈23h和一对线圈引出部32f、32s中的至少一方的配置与本实施方式不同的方式,本实施方式的各极对线圈32的第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧的线圈端部22小型化,其布线简化。
关于各极对线圈32中的半线圈23h和一对线圈引出部32f、32s的优选的配置,在每极每相槽数为3.5以上的情况下也具有相同的倾向。例如,在每极每相槽数为3.5(8极84槽结构的三相同步机)的情况下,与每极每相槽数为2.5的情况相比,各极对线圈32的整线圈23f的数量增加一个。在该情况下也是,各极对线圈32中的半线圈23h和一对线圈引出部32f、32s的配置可以与本实施方式相同。由此,能够得到与上述的作用效果相同的作用效果。另外,在该情况下,第一极线圈31f具有多个(2个)单位线圈20(都是整线圈23f)。优选第一线圈引出部32f从构成第一极线圈31f的多个(2个)单位线圈20中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21引出。
(相线圈33的配置)
优选三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)通过具有第一装配工序、第二进相装配工序和第三进相装配工序的三相同步机100的制造方法而装配于多个(60个)槽11。由此,在本实施方式中,按照U相线圈33u、W相线圈33w、V相线圈33v的顺序组装三相的相线圈33。另外,像已经描述的那样,三相的相线圈33的相位按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的顺序延迟。并且,假设三相的相线圈33在第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的相顺序配设。
如图10A所示,第一装配工序是将三相的相线圈33中的一相的相线圈33(在本实施方式中为U相线圈33u)装配于多个(24个)槽11的工序。该图表示构成U相线圈33u的四磁极(二磁极对)的极对线圈32,省略剩余的四磁极(二磁极对)的极对线圈32的记载。该情况对于图10B~图10D来说也是同样的,对于后述的附图来说也是同样的。
如图10A所示,U相线圈33u的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。U相线圈33u的第一线圈引出部32f能够在U相线圈33u的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,U相线圈33u的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。
这样,U相线圈33u的一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)不交叉。并且,由于U相线圈33u是最初装配的,因此不会受到其他的相线圈33(V相线圈33v和W相线圈33w)的影响,半线圈23h的一对线圈侧部21、21都配设在槽底部11a侧。即,U相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
第二进相装配工序是使三相的相线圈33中的剩余的一相的相线圈33相对于在第一装配工序中装配的相线圈33(U相线圈33u)向第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)偏移电气角120°而装配于多个(24个)槽11的工序。剩余的一相的相线圈33是指与在第一装配工序中装配的相线圈33(U相线圈33u)相比,相位前进电气角120°的相线圈33(在本实施方式中为W相线圈33w)。另外,电气角120°相当于电气角360°除以相数3而得到的相间的最小相位差(相间最小相位差)。本实施方式的三相同步机100是8极60槽结构的三相同步机,电气角120°(相间最小相位差)相当于5槽距。
如图10B所示,W相线圈33w的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。W相线圈33w的第一线圈引出部32f能够在W相线圈33w的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,W相线圈33w的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。
这样,W相线圈33w与一对线圈引出部32f、32s、极对线圈32内的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)不交叉。另外,由于W相线圈33w在U相线圈33u之后装配,因此半线圈23h的一对线圈侧部21、21中的一个线圈侧部21配设在槽底部11a侧,该一对线圈侧部21、21中的另一个线圈侧部21配设在槽开口部11b侧。即,W相的半线圈23h是两侧占据半线圈23h1。
第三进相装配工序是使三相的相线圈33中的剩余的一相的相线圈33相对于在第二进相装配工序中装配的相线圈33(W相线圈33w)向第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)偏移电气角120°而装配于多个(24个)槽11的工序。剩余的一相的相线圈33是指与在第二进相装配工序中装配的相线圈33(W相线圈33w)相比,相位前进电气角120°的相线圈33(在本实施方式中为V相线圈33v)。
如图10C所示,V相线圈33v的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。V相线圈33v的第一线圈引出部32f能够在V相线圈33v的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。
V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。V相线圈33v的第二线圈引出部32s与极对线圈32内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉。因此,在交叉部位,需要用于确保电绝缘的对策。另外,由于极线圈间连接部32c与第二线圈引出部32s不接触且不交叉,因此不需要用于确保相对于第二线圈引出部32s的电绝缘的对策。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,V相线圈33v的第二线圈引出部32s通过V相线圈33v的极对线圈32内的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)的第三方向(箭头Z方向)的定子铁心10侧(纸面里侧)。并且,V相线圈33v的第二线圈引出部32s通过U相线圈33u的第三单位线圈20c的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。另外,由于V相线圈33v是最后装配的,因此半线圈23h的一对线圈侧部21、21都配设在槽开口部11b侧。即,V相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
这样,横穿其他相的单位线圈20的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)的引出线(一对线圈引出部32f、32s中的至少一方)是一相。在本说明书中,该引出线是指横穿其他相的引出线。在本实施方式中,V相线圈33v的第二线圈引出部32s是横穿其他相的引出线。
如图11A~图11D所示,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)也可以按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的顺序(与相顺序相同的顺序)装配于多个(60个)槽11(比较方式)。在比较方式中,V相线圈33v相对于U相线圈33u向第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)偏移电气角120°(相间最小相位差)而装配于多个(24个)槽11。W相线圈33w相对于V相线圈33v向第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)偏移电气角120°(相间最小相位差)而装配于多个(24个)槽11。该方法是具有第三实施方式中说明的第一装配工序、第二滞相装配工序和第三滞相装配工序的三相同步机100的制造方法。
如图11A所示,比较方式的装配了U相线圈33u后的状态与图10A所示的本实施方式的装配了U相线圈33u后的状态相同。如图11B所示,V相线圈33v的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。V相线圈33v的第一线圈引出部32f能够在V相线圈33v的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。
V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。V相线圈33v的第二线圈引出部32s与极对线圈32内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉。因此,在交叉部位,需要用于确保电绝缘的对策。另外,由于极线圈间连接部32c与第二线圈引出部32s不接触且不交叉,因此不需要用于确保相对于第二线圈引出部32s的电绝缘的对策。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,V相线圈33v的第二线圈引出部32s通过V相线圈33v的极对线圈32内的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)的第三方向(箭头Z方向)的定子铁心10侧(纸面里侧)。并且,V相线圈33v的第二线圈引出部32s通过U相线圈33u的第三单位线圈20c的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。另外,V相的半线圈23h是两侧占据半线圈23h1。
如图11C所示,W相线圈33w的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。W相线圈33w的第一线圈引出部32f能够在W相线圈33w的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。
W相线圈33w的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。W相线圈33w的第二线圈引出部32s与极对线圈32内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉。因此,在交叉部位,需要用于确保电绝缘的对策。另外,由于极线圈间连接部32c与第二线圈引出部32s不接触且不交叉,因此不需要用于确保相对于第二线圈引出部32s的电绝缘的对策。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,W相线圈33w的第二线圈引出部32s通过W相线圈33w的极对线圈32内的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)的第三方向(箭头Z方向)的定子铁心10侧(纸面里侧)。并且,W相线圈33w的第二线圈引出部32s通过V相线圈33v的第三单位线圈20c的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。另外,W相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
在比较方式中,V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。并且,V相线圈33v的第二线圈引出部32s与极对线圈32内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉。以上的情况对于W相线圈33w来说也是相同的。这样,在比较方式中,在三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)中的二相(V相和W相)中,第二线圈引出部32s与极对线圈32内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉。
另一方面,在本实施方式中,在三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)中的一相(V相)中,第二线圈引出部32s与极对线圈32内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉。这样,本实施方式的三相同步机100与比较方式的三相同步机100相比,一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉的相数较少。由此,本实施方式的极对线圈32与比较方式的极对线圈32相比,第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧的线圈端部22小型化,其布线简化。并且,本实施方式的极对线圈32与比较方式的极对线圈32相比,用于确保交叉部位处的电绝缘的对策部位减少。
这里,设将构成各极对线圈32的多个(3个)单位线圈20间分别连接的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)的一端侧的端部、且配设在槽底部11a侧的端部为第一搭接线端部34a。并且,设该搭接线的另一端侧的端部、且配设在槽开口部11b侧的端部为第二搭接线端部34b。此外,设以两侧占据半线圈23h1的第一半槽部位11d内的一点为起点、以第二半槽部位11e内的一点为终点的向量为第一向量35a。并且,设以极对线圈32的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)的第一搭接线端部34a为起点、以第二搭接线端部34b为终点的向量为第二向量35b。
如图11E所示,在比较方式中,第一向量35a与极线圈间连接部32c的第二向量35b所呈的角φb1为比机械角90°大的钝角。第一向量35a与单位线圈间连接部31c的第二向量35b所呈的角φb2也相同。即,在比较方式中,第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φb1、φb2都为比机械角90°大的钝角。另外,在该图中,在与第三方向(箭头Z方向)垂直的同一平面上(该图的纸面上),配设有第一向量35a和第二向量35b、35b。并且,该图示出图11A所示的U相线圈33u的极对线圈32的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c),但对于V相线圈33v和W相线圈33w来说也是同样的。
另一方面,如图10E所示,在本实施方式中,第一向量35a与极线圈间连接部32c的第二向量35b所呈的角φa1为比机械角90°小的锐角。第一向量35a与单位线圈间连接部31c的第二向量35b所呈的角φa2也相同。即,在本实施方式中,第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φa1、φa2都为比机械角90°小的锐角。另外,在该图中,在与第三方向(箭头Z方向)垂直的同一平面上(该图的纸面上),配设有第一向量35a和第二向量35b、35b。并且,该图表示图10A所示的U相线圈33u的极对线圈32的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c),但对于V相线圈33v和W相线圈33w来说也是同样的。
根据本实施方式的三相同步机100,第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φa1、φa2都为比机械角90°小的锐角。因此,本实施方式的三相同步机100能够减少极对线圈32内的各搭接线(单位线圈间连接部31c和极线圈间连接部32c)与一对线圈引出部32f、32s间的干涉交叉(接触且交叉的状况),能够降低横穿其他相的引出线的数量。由此,本实施方式的极对线圈32与比较方式的极对线圈32相比,第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧的线圈端部22小型化,其布线简化。
<第二实施方式>
本实施方式与第一实施方式相比,每极每相槽数不同。并且,本实施方式与第一实施方式相比,半线圈23h的配置不同。以下,以与第一实施方式不同的点为中心进行说明。
(半线圈23h和一对线圈引出部32f、32s的配置)
本实施方式的三相同步机100是8极36槽结构的三相同步机(将动子70的动子磁极数为2极、定子40的槽数为9槽作为基本结构的三相同步机),每极每相槽数为1.5。并且,如图12和图13所示,在本实施方式中,各极对线圈32在第一极线圈31f中具有一个半线圈23h。第一极线圈31f具有一个单位线圈20,设该一个单位线圈20为第一单位线圈20a。第一单位线圈20a的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成3槽距。第一单位线圈20a呈同心状缠绕,形成第一极线圈31f。
第二极线圈31s具有一个单位线圈20,设该一个单位线圈20为第二单位线圈20b。第二单位线圈20b的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成4槽距。第二单位线圈20b呈同心状缠绕,形成第二极线圈31s。在本实施方式中,第一单位线圈20a为半线圈23h,第二单位线圈20b为整线圈23f。
并且,第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1和第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2都为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。此外,从第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1观察到的第一单位线圈20a的卷绕方向为逆时针。并且,从第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2观察到的第二单位线圈20b的卷绕方向为顺时针。
这样,在每极每相槽数q的整数部a为1且每极每相槽数q的分母部c为2时,优选各极对线圈32在第一极线圈31f中具有一个半线圈23h。并且,优选第一线圈引出部32f从构成第一极线圈31f的一个半线圈23h(第一单位线圈20a)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第一线圈侧部21a)引出,与中性点3N连接。此外,优选第二线圈引出部32s从构成第二极线圈31s的一个整线圈23f(第二单位线圈20b)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第二线圈侧部21b)引出,与相端子3TX(X为U、V、W中的任意一方)连接。
如图13所示,在本实施方式中,极线圈间连接部32c与一对线圈引出部32f、32s不交叉。并且,极线圈间连接部32c能够跨越到第二单位线圈20b的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。另外,在该图中,第一线圈引出部32f从槽中央部11c引出,第二线圈引出部32s从最靠槽底部11a侧引出。
根据本实施方式的三相同步机100,通过上述的结构,极线圈间连接部32c与一对线圈引出部32f、32s不交叉。其结果为,相比于各极对线圈32中的半线圈23h和一对线圈引出部32f、32s中的至少一方的配置与本实施方式不同的方式,本实施方式的各极对线圈32的第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧的线圈端部22小型化,其布线简化。
由于本实施方式的三相同步机100的每极每相槽数为1.5,因此各极对线圈32具有一个整线圈23f和一个半线圈23h。因此,在各极对线圈32中,不需要单位线圈间连接部31c,极对线圈32内的搭接线简化。由此,在一对线圈引出部32f、32s的配置相同的情况下,本实施方式的三相同步机100与每极每相槽数为2.5以上的情况相比,减少了极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c、单位线圈间连接部31c)与一对线圈引出部32f、32s之间的干涉交叉(接触且交叉的状况)。
(相线圈33的配置)
优选三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)通过具有第一实施方式中已经描述的第一装配工序、第二进相装配工序、以及第三进相装配工序的三相同步机100的制造方法而装配于多个(36个)槽11。由此,如图14A~图14D所示,按照U相线圈33u、W相线圈33w、V相线圈33v的顺序组装三相的相线圈33。
如图14A所示,U相线圈33u的第一线圈引出部32f从槽中央部11c引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。U相线圈33u的第一线圈引出部32f能够在U相线圈33u的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,U相线圈33u的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。这样,U相线圈33u的一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)不交叉。另外,U相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
如图14B所示,W相线圈33w的第一线圈引出部32f从槽中央部11c引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。W相线圈33w的第一线圈引出部32f能够在W相线圈33w的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,W相线圈33w的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。这样,W相线圈33w的一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)不交叉。另外,W相的半线圈23h是两侧占据半线圈23h1。
如图14C所示,V相线圈33v的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。V相线圈33v的第一线圈引出部32f能够在V相线圈33v的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。这样,V相线圈33v的一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)不交叉。另外,V相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
如上所述,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)在任意的相中,一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)都不交叉。另外,U相线圈33u的第一线圈引出部32f从槽中央部11c引出,但与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)不干涉。这对于W相线圈33w的第一线圈引出部32f来说也是同样的。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,V相线圈33v的第一线圈引出部32f通过U相线圈33u的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。这样,在本实施方式中,横穿其他相的引出线是一相,是V相线圈33v的第一线圈引出部32f。
如图15A~图15D所示,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)也可以按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的顺序(与相顺序相同的顺序)装配于多个(36个)槽11(比较方式)。在比较方式中,V相线圈33v相对于U相线圈33u向第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)偏移电气角120°(相间最小相位差)而装配于多个(16个)槽11。W相线圈33w相对于V相线圈33v向第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)偏移电气角120°(相间最小相位差)而装配于多个(16个)槽11。该方法是具有第三实施方式中说明的第一装配工序、第二滞相装配工序和第三滞相装配工序的三相同步机100的制造方法。
如图15A所示,比较方式的装配了U相线圈33u后的状态与图14A所示的本实施方式的装配了U相线圈33u后的状态相同。如图15B所示,V相线圈33v的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。V相线圈33v的第一线圈引出部32f能够在V相线圈33v的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。这样,V相线圈33v的一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)不交叉。另外,V相的半线圈23h是两侧占据半线圈23h1。
如图15C所示,W相线圈33w的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。W相线圈33w的第一线圈引出部32f能够在W相线圈33w的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,W相线圈33w的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。这样,W相线圈33w的一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)不交叉。另外,W相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
如上所述,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)在任意的相中,一对线圈引出部32f、32s与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)都不交叉。另外,虽然U相线圈33u的第一线圈引出部32f从槽中央部11c引出,但与极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)不干涉。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,V相线圈33v的第一线圈引出部32f通过U相线圈33u的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。同样,W相线圈33w的第一线圈引出部32f通过V相线圈33v的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。即,在比较方式中,横穿其他相的引出线是二相,是V相线圈33v的第一线圈引出部32f和W相线圈33w的第一线圈引出部32f。
另一方面,在本实施方式中,横穿其他相的引出线是一相,是V相线圈33v的第一线圈引出部32f。这样,本实施方式的三相同步机100与比较方式的三相同步机100相比,横穿其他相的引出线的相数较少。由此,本实施方式的三相同步机100与比较方式的三相同步机100相比,能够减少需要相线圈33间的电绝缘的绝缘部位。用于该绝缘部位的绝缘部件只要能够使该部位电绝缘即可,没有限定,例如能够使用绝缘管等。这对于后述的横穿其他相的引出线来说也是同样的。
并且,如图15E所示,在比较方式中,以两侧占据半线圈23h1的第一半槽部位11d内的一点为起点且以第二半槽部位11e内的一点为终点的向量(第一向量35a)与以极线圈间连接部32c的第一搭接线端部34a为起点且以第二搭接线端部34b为终点的向量(第二向量35b)所呈的角φb1为比机械角90°大的钝角。
另一方面,如图14E所示,在本实施方式中,以两侧占据半线圈23h1的第一半槽部位11d内的一点为起点且以第二半槽部位11e内的一点为终点的向量(第一向量35a)与以极线圈间连接部32c的第一搭接线端部34a为起点且以第二搭接线端部34b为终点的向量(第二向量35b)所呈的角φa1为比机械角90°小的锐角。
根据本实施方式的三相同步机100,通过上述的结构,能够减少极对线圈32内的搭接线(极线圈间连接部32c)与一对线圈引出部32f、32s之间的干涉交叉(接触且交叉的状况),能够降低横穿其他相的引出线的数量。由此,本实施方式的极对线圈32与比较方式的极对线圈32相比,第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧的线圈端部22小型化,其布线简化。
<第三实施方式>
本实施方式在三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)的各相单位线圈36为极线圈31的方面与第一实施方式不同。以下,以与第一实施方式不同的点为中心进行说明。
如图16所示,定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20按照以与多组(在本实施方式中为四组)一对动子磁极61、62中的同一极性的动子磁极(在该图中为N极的动子磁极61)相对的方式与一对动子磁极61、62相对的槽单位被汇集起来。由于本实施方式的三相同步机100是8极60槽结构的三相同步机,因此按照15槽单位来汇集多个(每一相为3个)单位线圈20。
并且,按照与一对动子磁极61、62相对的槽单位(15槽单位)被汇集起来的多个(每一相为3个)单位线圈20构成极线圈31。各极线圈31的一对线圈侧部21、21间的线圈间距不同的多个(3个)单位线圈20呈同心状缠绕,并串联地电连接。设构成极线圈31的3个单位线圈20为第一单位线圈20a、第二单位线圈20b和第三单位线圈20c。并且,设将单位线圈20、20彼此电连接的部位为单位线圈间连接部31c。在本实施方式中,第一单位线圈20a、第二单位线圈20b和第三单位线圈20c经由2个单位线圈间连接部31c、31c而串联地电连接。
如图16所示,第一单位线圈20a的一对线圈侧部21、21间的线圈间距CP1被设定成9槽距(9sp)。第二单位线圈20b的一对线圈侧部21、21间的线圈间距CP2被设定成7槽距(7sp)。第三单位线圈20c的一对线圈侧部21、21间的线圈间距CP3被设定成5槽距(5sp)。这样,线圈间距CP1~CP3彼此不同。
优选各极线圈31具有由第一线圈引出部32f和第二线圈引出部32s组成的一对线圈引出部32f、32s。第一线圈引出部32f从一个单位线圈20(在本实施方式中为第一单位线圈20a)的一个线圈侧部21引出,与相端子3TX(X为U、V、W中的任意一方)连接。设该线圈侧部21为第一线圈侧部21a。并且,第二线圈引出部32s从一个单位线圈20(在本实施方式中为第三单位线圈20c)的一个线圈侧部21引出,与中性点3N连接。设该线圈侧部21为第二线圈侧部21b。在该图中,从极线圈31的卷绕开始部32a到卷绕结束部32b的卷绕顺序由数字*表示。另外,由于构成各极线圈31的多个(3个)单位线圈20呈同心状缠绕,因此对各单位线圈20的一对线圈侧部21、21标注同一数字*。
三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)各自经由各一对线圈引出部32f、32s而将磁极周期数(4个)的极线圈31并联地电连接。具体地说,各极线圈31的卷绕开始部32a彼此电连接,并与U相端子3TU连接。并且,各极线圈31的卷绕结束部32b彼此电连接,并与中性点3N连接。V相线圈33v和W相线圈33w能够与U相线圈33u同样地形成。
(多个槽11的占据状态)
接着,关于多个单位线圈20对多个槽11的占据状态进行说明。图17A和图17B表示构成U相线圈33u的各极线圈31装配于多个槽11的状态,各极线圈31并联地电连接。在图17A和图17B中,表示U相线圈33u的四磁极(二磁极对)的极线圈31、31。并且,在图17A中,为了方便说明,对极线圈31标注U8和U2的带下划线的符号。U1和U3的带下划线的符号表示如下:按照与一对动子磁极61、62相对的槽单位(15槽单位)汇集多个(3个)单位线圈20的结果为不存在单位线圈20的区域。
例如,图17A所示的标注了下划线的U2的第一单位线圈20a从供第一线圈引出部32f引出的槽编号9的槽开口部11b侧开始卷绕。并且,第一单位线圈20a在一对槽11、11(槽编号9和18)间卷绕,在单位线圈间连接部31c的一端侧的槽编号18的槽底部11a侧结束卷绕。此时的第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向),从第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1观察到的第一单位线圈20a的卷绕方向为逆时针。上述单位线圈间连接部31c从槽编号18的槽底部11a侧向槽编号10的槽开口部11b侧引绕。
标注了下划线的U2的第二单位线圈20b从上述单位线圈间连接部31c的另一端侧的槽编号10的槽开口部11b侧开始卷绕。并且,第二单位线圈20b在一对槽11、11(槽编号10和17)间卷绕,在与上述单位线圈间连接部31c不同的单位线圈间连接部31c的一端侧的槽编号17的槽底部11a侧结束卷绕。此时的第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向),从第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2观察到的第二单位线圈20b的卷绕方向为逆时针。上述的单位线圈间连接部31c从槽编号17的槽底部11a侧向槽编号11的槽中央部11c引绕。
标注了下划线的U2的第三单位线圈20c从上述的单位线圈间连接部31c的另一端侧的槽编号11的槽中央部11c开始卷绕。并且,第三单位线圈20c在一对槽11、11(槽编号11和16)间卷绕,在供第二线圈引出部32s引出的槽编号16的槽底部11a侧结束卷绕。此时的第三单位线圈20c的卷绕前进方向W3为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向),从第三单位线圈20c的卷绕前进方向W3观察到的第三单位线圈20c的卷绕方向为逆时针。另外,该卷绕顺序与图16的数字*所示的卷绕顺序一致。
关于对多个槽11的占据状态,定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20具有整线圈23f和半线圈23h这两种单位线圈20。第一单位线圈20a和第二单位线圈20b是整线圈23f,第三单位线圈20c是半线圈23h。在图17A中,整线圈23f由实线的六边形表示,半线圈23h由细虚线的六边形表示。
如图18A和图18B所示,对构成U相线圈33u的各极线圈31描述的情况对于V相线圈33v和W相线圈33w来说也是同样的。这样,关于对多个槽11的占据状态,定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20具有整线圈23f和半线圈23h这两种单位线圈20。另外,在本实施方式中,V相线圈33v的半线圈23h是两侧占据半线圈23h1,U相线圈33u和W相线圈33w是单侧占据半线圈23h2。
根据本实施方式的三相同步机100,定子线圈30中包含的多个(三相的各相12个、总计36个)单位线圈20按照以与多组(四组)的一对动子磁极61、62中的同一极性的动子磁极相对的方式与一对动子磁极61、62相对的槽单位(15槽单位)被汇集起来。并且,各相单位线圈36是将按照与一对动子磁极61、62相对的槽单位(15槽单位)汇集起来的一对线圈侧部21、21间的线圈间距不同的多个(每一相为3个)单位线圈20呈同心状缠绕、并串联地电连接的一个极线圈31。因此,本实施方式的三相同步机100与将多个单位线圈20分散配置化的第一实施方式的三相同步机100相比,容易进行定子线圈30的组装,容易降低缠绕时间。
(各单位线圈20的卷绕前进方向)
与第一实施方式同样,优选构成各极线圈31的多个(3个)单位线圈20(第一单位线圈20a、第二单位线圈20b和第三单位线圈20c)的各卷绕前进方向(卷绕前进方向W1、卷绕前进方向W2和卷绕前进方向W3)都为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。由此,本实施方式的三相同步机100能够使用线圈插入机3I(插入器夹具),例如按照相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)单位将多个(4个)的极线圈31装配于多个(24个)槽11。具体地说,构成各相线圈33的多个(4个)极线圈31落入于插入板3B的支承部3B1,而对该多个(4个)极线圈31进行把持,从而能够将该多个(4个)极线圈31一次性地插入并装配在各槽11内。即,本实施方式的三相同步机100与在分数槽结构的三相同步机中通常实施的双层卷绕(很难实现按照上述的相线圈33单位的装配)相比,能够将三相同步机的性能维持成大致同等,并且缩短定子线圈30的组装所需的作业工时。
并且,优选构成各极线圈31的多个(3个)单位线圈20从一对线圈侧部21、21间的线圈间距最大的单位线圈20(第一单位线圈20a)向一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20(第三单位线圈20c)连续地推进卷绕,将最接近的单位线圈20、20彼此(第一单位线圈20a与第二单位线圈20b以及第二单位线圈20b与第三单位线圈20c)电连接。由此,本实施方式的三相同步机100与将构成各极线圈31的单位线圈20分别呈同心状缠绕之后,另外将单位线圈20间连接的情况相比,单位线圈20间的连接变得简单,提高定子线圈30的缠绕作业的作业性。
(一对线圈引出部32f、32s的配置)
接着,对各极线圈31中的一对线圈引出部32f、32s的优选的配置进行说明。在每极每相槽数q的分母部c为2时,各极线圈31具有一个半线圈23h。如图16和图19所示,优选第一线圈引出部32f从构成极线圈31的多个(3个)单位线圈20中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最大的单位线圈20(第一单位线圈20a)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第一线圈侧部21a)引出。并且,优选第二线圈引出部32s从构成极线圈31的多个(3个)单位线圈20中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20(第三单位线圈20c)的第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)的线圈侧部21(第二线圈侧部21b)引出,线圈间距最小的单位线圈20是一个半线圈23h。
图19表示从第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧观察到的图16所示的极线圈31装配于多个(6个)槽11的状态。图19与图17B和图18B同样地图示。其中,在图19中图示出多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c和一对线圈引出部32f、32s(第一线圈引出部32f和第二线圈引出部32s)。另外,在图19中,第一线圈引出部32f从最靠槽开口部11b侧引出,第二线圈引出部32s从最靠槽底部11a侧引出。
根据本实施方式的三相同步机100,通过上述的结构,多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c都不与一对线圈引出部32f、32s交叉。因此,接近部位的干涉避免很容易。另外,第一线圈引出部32f能够跨越到第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。并且,将第一单位线圈20a和第二单位线圈20b连接的单位线圈间连接部31c能够收容在第一单位线圈20a和第二单位线圈20b的各线圈端部22、22间。将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c能够收容在第二单位线圈20b和第三单位线圈20c的各线圈端部22、22间。
在每极每相槽数为3.5以上的情况下,各极线圈31中的一对线圈引出部32f、32s的优选的配置也与每极每相槽数为2.5的情况相同。例如,在每极每相槽数为3.5的情况下,与每极每相槽数为2.5的情况相比,各极线圈31的整线圈23f的数量和单位线圈间连接部31c的数量各增加一个。然而,若使各极线圈31中的一对线圈引出部32f、32s的配置采用与本实施方式相同的配置,则多个(3个)单位线圈间连接部31c与一对线圈引出部32f、32s不交叉。
(相线圈33的配置)
优选三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)通过具有第一装配工序、第二滞相装配工序和第三滞相装配工序的三相同步机100的制造方法而装配于多个(60个)槽11。由此,在本实施方式中,按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的顺序组装三相的相线圈33。另外,与第一实施方式同样,三相的相线圈33的相位按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的顺序延迟。并且,三相的相线圈33按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的相顺序配设在第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)。
如图20A所示,第一装配工序是将三相的相线圈33中的一相的相线圈33(在本实施方式中为U相线圈33u)装配于多个(24个)槽11的工序。该图示出构成U相线圈33u的大致二磁极对的极线圈31,省略剩余的大致二磁极对的极线圈31的记载。这对于图20B~图20D来说也是同样的。
如图20A所示,U相线圈33u的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。U相线圈33u的第一线圈引出部32f能够在U相线圈33u的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,U相线圈33u的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。
这样,U相线圈33u的一对线圈引出部32f、32s与极线圈31内的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c)不交叉。并且,由于U相线圈33u是最先装配的,因此不会受到其他的相线圈33(V相线圈33v和W相线圈33w)的影响,半线圈23h的一对线圈侧部21、21都配设在槽底部11a侧。即,U相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
第二滞相装配工序是使三相的相线圈33中的剩余的一相的相线圈33相对于在第一装配工序中装配的相线圈33(U相线圈33u)向第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)偏移电气角120°而装配于多个(24个)槽11的工序。剩余的一相的相线圈33是指与在第一装配工序中装配的相线圈33(U相线圈33u)相比,相位延迟了电气角120°的相线圈33(在本实施方式中为V相线圈33v)。另外,与第一实施方式同样,电气角120°相当于相间最小相位差,相当于5槽距。
如图20B所示,V相线圈33v的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。V相线圈33v的第一线圈引出部32f能够在V相线圈33v的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。另外,V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽底部11a侧引出。
这样,V相线圈33v的一对线圈引出部32f、32s与极线圈31内的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c)不交叉。另外,由于V相线圈33v是在U相线圈33u之后装配的,因此半线圈23h的一对线圈侧部21、21中的一个线圈侧部21配设在槽底部11a侧,该一对线圈侧部21、21中的另一个线圈侧部21配设在槽开口部11b侧。即,V相的半线圈23h是两侧占据半线圈23h1。
第三滞相装配工序是使三相的相线圈33中的剩余的一相的相线圈33相对于在第二滞相装配工序中装配的相线圈33(V相线圈33v)向第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)偏移电气角120°而装配于多个(24个)槽11的工序。剩余的一相的相线圈33是指与在第二滞相装配工序中装配的相线圈33(V相线圈33v)相比,相位延迟了电气角120°的相线圈33(在本实施方式中为W相线圈33w)。
如图20C所示,W相线圈33w的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。W相线圈33w的第一线圈引出部32f能够在W相线圈33w的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。
W相线圈33w的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。W相线圈33w的第二线圈引出部32s与极线圈31内的搭接线(将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c)接触且交叉。因此,在交叉部位,需要用于确保电绝缘的对策。另外,由于将第一单位线圈20a和第二单位线圈20b连接的单位线圈间连接部31c与第二线圈引出部32s不接触且不交叉,因此不需要用于确保相对于第二线圈引出部32s的电绝缘的对策。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,W相线圈33w的第二线圈引出部32s通过W相线圈33w的极线圈31内的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c)的第三方向(箭头Z方向)的定子铁心10侧(纸面里侧)。并且,W相线圈33w的第二线圈引出部32s通过U相线圈33u的第三单位线圈20c的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。这样,在本实施方式中,横穿其他相的引出线是一相,是W相线圈33w的第二线圈引出部32s。另外,由于W相线圈33w是最后装配的,因此半线圈23h的一对线圈侧部21、21都配设在槽开口部11b侧。即,W相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
如图21A~图21D所示,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)也可以按照U相线圈33u、W相线圈33w、V相线圈33v的顺序(与相顺序相反的顺序)装配于多个(60个)槽11(比较方式)。在比较方式中,W相线圈33w相对于U相线圈33u向第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)偏移电气角120°(相间最小相位差)而装配于多个(24个)槽11。V相线圈33v相对于W相线圈33w向第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)偏移电气角120°(相间最小相位差)而装配于多个(24个)槽11。该方法是具有已经描述的第一装配工序、第二进相装配工序和第三进相装配工序的三相同步机100的制造方法。
如图21A所示,比较方式的装配了U相线圈33u后的状态与图20A所示的本实施方式的装配了U相线圈33u后的状态相同。如图21B所示,W相线圈33w的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。W相线圈33w的第一线圈引出部32f能够在W相线圈33w的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。
W相线圈33w的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。W相线圈33w的第二线圈引出部32s与极线圈31内的搭接线(将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c)接触且交叉。因此,在交叉部位,需要用于确保电绝缘的对策。另外,由于将第一单位线圈20a和第二单位线圈20b连接的单位线圈间连接部31c与第二线圈引出部32s不接触且不交叉,因此不需要用于确保相对于第二线圈引出部32s的电绝缘的对策。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,W相线圈33w的第二线圈引出部32s通过W相线圈33w的极线圈31内的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c)的第三方向(箭头Z方向)的定子铁心10侧(纸面里侧)。并且,W相线圈33w的第二线圈引出部32s通过U相线圈33u的第三单位线圈20c的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。另外,W相的半线圈23h是两侧占据半线圈23h1。
如图21C所示,V相线圈33v的第一线圈引出部32f从槽开口部11b侧引出而向第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)引绕。V相线圈33v的第一线圈引出部32f能够在V相线圈33v的第一单位线圈20a的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)引绕。
V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。V相线圈33v的第二线圈引出部32s与极线圈31内的搭接线(将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c)接触且交叉。因此,在交叉部位,需要用于确保电绝缘的对策。另外,由于将第一单位线圈20a和第二单位线圈20b连接的单位线圈间连接部31c与第二线圈引出部32s不接触且不交叉,因此不需要用于确保相对于第二线圈引出部32s的电绝缘的对策。
使用了线圈插入机3I(插入器夹具)的组装的结果为,V相线圈33v的第二线圈引出部32s通过V相线圈33v的极线圈31内的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c)的第三方向(箭头Z方向)的定子铁心10侧(纸面里侧)。并且,V相线圈33v的第二线圈引出部32s通过W相线圈33w的第三单位线圈20c的线圈端部22的第三方向(箭头Z方向)的更外侧(纸面近前侧)。另外,V相的半线圈23h是单侧占据半线圈23h2。
在比较方式中,V相线圈33v的第二线圈引出部32s从槽中央部11c引出。并且,V相线圈33v的第二线圈引出部32s与极线圈31内的搭接线(将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c)接触且交叉。以上的情况对于W相线圈33w来说也是同样的。这样,在比较方式中,在三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)中的二相(V相和W相)中,第二线圈引出部32s与极线圈31内的搭接线(将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c)接触且交叉。
另一方面,在本实施方式中,在三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)中的一相(W相)中,第二线圈引出部32s与极线圈31内的搭接线(将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c)接触且交叉。这样,本实施方式的三相同步机100与比较方式的三相同步机100相比,一对线圈引出部32f、32s与极线圈31内的搭接线(单位线圈间连接部31c)接触且交叉的相数较少。由此,本实施方式的极线圈31与比较方式的极线圈31相比,第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧的线圈端部22小型化,其布线简化。并且,本实施方式的极线圈31与比较方式的极线圈31相比,用于确保交叉部位处的电绝缘的对策部位减少。
并且,在比较方式中,横穿其他相的引出线是二相,是V相线圈33v的第二线圈引出部32s和W相线圈33w的第二线圈引出部32s。另一方面,在本实施方式中,横穿其他相的引出线是一相,是W相线圈33w的第二线圈引出部32s。这样,本实施方式的三相同步机100与比较方式的三相同步机100相比,横穿其他相的引出线的相数较少。由此,本实施方式的三相同步机100与比较方式的三相同步机100相比,能够减少需要相线圈33间的电绝缘的绝缘部位。
在本实施方式中,设将构成各极线圈31的多个(3个)单位线圈20间分别连接的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c)的一端侧的端部、且配设在槽底部11a侧的端部为第一搭接线端部34a。并且,设该搭接线的另一端侧的端部、且配设在槽开口部11b侧的端部为第二搭接线端部34b。并且,设以极线圈31的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c)的第一搭接线端部34a为起点且以第二搭接线端部34b为终点的向量为第二向量35b。
如图21E所示,在比较方式中,第一向量35a与将第一单位线圈20a和第二单位线圈20b连接的单位线圈间连接部31c的第二向量35b所呈的角φb1为比机械角90°大的钝角。对于第一向量35a与将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c的第二向量35b所呈的角φb2来说也是同样的。即,在比较方式中,第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φb1、φb2都为比机械角90°大的钝角。另外,在该图中,在与第三方向(箭头Z方向)垂直的同一平面上(该图的纸面上),配设有第一向量35a和第二向量35b、35b。并且,该图中图示出图21A所示的U相线圈33u的极线圈31的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c),但对于V相线圈33v和W相线圈33w来说也是同样的。
另一方面,如图20E所示,在本实施方式中,第一向量35a与将第一单位线圈20a和第二单位线圈20b连接的单位线圈间连接部31c的第二向量35b所呈的角φa1为比机械角90°小的锐角。对于第一向量35a与将第二单位线圈20b和第三单位线圈20c连接的单位线圈间连接部31c的第二向量35b所呈的角φa2来说也是同样的。即,在本实施方式中,第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φa1、φa2都为比机械角90°小的锐角。另外,在该图中,在与第三方向(箭头Z方向)垂直的同一平面上(该图的纸面上),配设有第一向量35a和第二向量35b、35b。并且,该图中图示出图20A所示的U相线圈33u的极线圈31的各搭接线(多个(2个)单位线圈间连接部31c、31c),但对于V相线圈33v和W相线圈33w来说也是同样的。
根据本实施方式的三相同步机100,第一向量35a与第二向量35b、35b所呈的角φa1、φa2都为比机械角90°小的锐角。因此,本实施方式的三相同步机100能够减少极线圈31内的搭接线(单位线圈间连接部31c)与一对线圈引出部32f、32s之间的干涉交叉(接触且交叉的状况),能够降低横穿其他相的引出线的数量。由此,本实施方式的极线圈31与比较方式的极线圈31相比,第三方向(箭头Z方向)中的一对线圈引出部32f、32s侧的线圈端部22小型化,其布线简化。
<第四实施方式>
本实施方式与第三实施方式相比,每极每相槽数不同。具体地说,本实施方式的三相同步机100为8极36槽结构的三相同步机(将动子70的动子磁极数为2极、定子40的槽数为9槽作为基本结构的三相同步机),每极每相槽数为1.5。以下,以与第三实施方式不同的点为中心进行说明。
(一对线圈引出部32f、32s的配置)
如图22和图23所示,在本实施方式中,各极线圈31的一对线圈侧部21、21间的线圈间距不同的多个(2个)单位线圈20呈同心状缠绕,并串联地电连接。设该多个(2个)单位线圈20为第一单位线圈20a和第二单位线圈20b。第一单位线圈20a的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成5槽距。第二单位线圈20b的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成3槽距。
第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1和第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2都为第二方向槽底部侧(箭头Y1方向)。并且,从第一单位线圈20a的卷绕前进方向W1观察到的第一单位线圈20a的卷绕方向为逆时针,从第二单位线圈20b的卷绕前进方向W2观察到的第二单位线圈20b的卷绕方向为逆时针。另外,第一单位线圈20a为整线圈23f,第二单位线圈20b为半线圈23h。
优选各极线圈31的第一线圈引出部32f从构成极线圈31的多个(2个)单位线圈20中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最大的单位线圈20(第一单位线圈20a)的第一方向第一线圈引出部侧(箭头X1方向)的线圈侧部21(第一线圈侧部21a)引出。并且,优选各极线圈31的第二线圈引出部32s从构成极线圈31的多个(2个)单位线圈20中的一对线圈侧部21、21间的线圈间距最小的单位线圈20(第二单位线圈20b)的第一方向第二线圈引出部侧(箭头X2方向)的线圈侧部21(第二线圈侧部21b)引出,线圈间距最小的单位线圈20是一个半线圈23h。另外,在图23中,第一线圈引出部32f从最靠槽开口部11b侧引出,第二线圈引出部32s从最靠槽底部11a侧引出。这样,关于各极线圈31中的一对线圈引出部32f、32s的优选的配置,在每极每相槽数为1.5的情况下也具有相同的倾向。由此,本实施方式的三相同步机100能够得到与在第三实施方式中已经描述的作用效果相同的作用效果。
(相线圈33的配置)
如图24A~图24E所示,优选三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)通过具有第一装配工序、第二滞相装配工序和第三滞相装配工序的三相同步机100的制造方法而装配于多个(36个)槽11。由此,按照U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w的顺序组装三相的相线圈33。图24A~图24E分别与图20A~图20E对应。
本实施方式的各极线圈31与第三实施方式的各极线圈31相比,整线圈23f的数量少一个,单位线圈间连接部31c的数量少一个。然而,一对线圈引出部32f、32s与极线圈31内的搭接线(单位线圈间连接部31c)之间的交叉的有无与第三实施方式相同。并且,以两侧占据半线圈23h1的第一半槽部位11d内的一点为起点且以第二半槽部位11e内的一点为终点的向量(第一向量35a)与以单位线圈间连接部31c的第一搭接线端部34a为起点且以第二搭接线端部34b为终点的向量(第二向量35b)所呈的角φa1的关系为与第三实施方式相同的关系。
如图25A~图25E所示,三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)也可以按照U相线圈33u、W相线圈33w、V相线圈33v的顺序(与相顺序相反的顺序)装配于多个(36个)槽11(比较方式)。图25A~图25E分别与图21A~图21E对应。
比较方式的各极线圈31与第三实施方式的比较方式的各极线圈31相比,整线圈23f的数量少一个,单位线圈间连接部31c的数量少一个。然而,一对线圈引出部32f、32s与极线圈31内的搭接线(单位线圈间连接部31c)之间的交叉的有无与第三实施方式的比较方式相同。并且,以两侧占据半线圈23h1的第一半槽部位11d内的一点为起点且以第二半槽部位11e内的一点为终点的向量(第一向量35a)与以单位线圈间连接部31c的第一搭接线端部34a为起点且以第二搭接线端部34b为终点的向量(第二向量35b)所呈的角φb1的关系处于与第三实施方式的比较方式相同的关系。
这样,在每极每相槽数为1.5的情况下,相线圈33的优选的配置也与每极每相槽数为2.5的情况相同。由此,本实施方式的三相同步机100能够得到与在第三实施方式中已经描述的作用效果相同的作用效果。另外,在每极每相槽数为3.5以上的情况下,相线圈33的优选的配置也与每极每相槽数为2.5的情况相同,能够得到与在第三实施方式中已经描述的作用效果相同的作用效果。
<变形方式>
实施方式不仅限于上述且附图中表示的实施方式,能够在不脱离主旨的范围内适当变更地实施。例如,在上述的实施方式中,以8极60槽结构或者8极36槽结构的三相同步机为例进行了说明,但极数和槽数不限于实施方式中表示的极数和槽数。例如,作为每极每相槽数q的整数部a为1、分子部b为1、分母部c为2的情况下的一例,列举出4极18槽结构、6极27槽结构。并且,作为每极每相槽数q的整数部a为2、分子部b为1、分母部c为2的情况下的一例,列举出4极30槽结构、6极45槽结构。此外,作为每极每相槽数q的整数部a为3、分子部b为1、分母部c为2的情况下的一例,列举出4极42槽结构、6极63槽结构、8极84槽结构。并且,分母部c不限于2。即,每极每相槽数q的整数部a和分子部b只要是正整数即可,分母部c只要是2以上的整数且不是3的倍数的整数即可。以下,以每极每相槽数q的分母部c为4和8的情况为例进行说明,但每极每相槽数q的分母部c例如也可以是5、7等奇数。具体地说,作为每极每相槽数q的整数部a为1、分子部b为1、分母部c为5的情况下的一例,列举出10极36槽结构。并且,作为每极每相槽数q的整数部a为1、分子部b为1、分母部c为7的情况下的一例,列举出14极48槽结构。
(每极每相槽数q的分母部c为4的情况下的变形方式)
例如,在8极30槽结构的三相同步机100的情况下,每极每相槽数q为1.25。即,整数部a为1,分子部b为1,分母部c为4。此时,磁极周期数为2(=8/4),三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)各自具有磁极周期数(2个)的相单位线圈36。磁极周期数(2个)的相单位线圈36各自对与每极每相槽数q(=1.25)的分母部c(=4)相同数量(4个)的动子磁极(二组一对动子磁极61、62)进行电磁性作用。并且,如图26所示,优选各相单位线圈36为多个(2个)极线圈31。
各相单位线圈36的一个极线圈31具有多个(2个)单位线圈20、20,设该多个(2个)单位线圈20、20为第一单位线圈20a、第二单位线圈20b。第一单位线圈20a的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成5槽距(5sp),第二单位线圈20b的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成3槽距(3sp)。第一单位线圈20a和第二单位线圈20b呈同心状缠绕,通过单位线圈间连接部31c进行串联连接,形成极线圈31。
各相单位线圈36的另一个极线圈31具有一个单位线圈20,设该一个单位线圈20为第三单位线圈20c。第三单位线圈20c的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成4槽距(4sp)。第三单位线圈20c呈同心状缠绕,形成极线圈31。另外,第一单位线圈20a为半线圈23h,第二单位线圈20b和第三单位线圈20c为整线圈23f。
在各相单位线圈36的一个极线圈31与一对动子磁极61、62中的一个极性的动子磁极(在该图中,N极的动子磁极61)相对时,各相单位线圈36的另一个极线圈31与和该一对动子磁极61、62相邻的一对动子磁极61、62中的同一极性的动子磁极(在该图中为N极的动子磁极61)相对。这样,定子线圈30中包含的多个(三相的各相6个、总计18个)单位线圈20按照如下槽单位被汇集起来:该槽单位是以与多组(在本变形方式中为四组)的一对动子磁极61、62中的同一极性的动子磁极(在该图中为N极的动子磁极61)相对的方式与一对动子磁极61、62相对的槽单位。
多个(2个)极线圈31串联地电连接,构成相单位线圈36。优选相单位线圈36经由从卷绕开始侧的极线圈31向卷绕结束侧的极线圈31引绕的极线圈间连接部32c而连续地推进卷绕。在本变形方式中,相单位线圈36经由极线圈间连接部32c而连续地推进卷绕,第一单位线圈20a、第二单位线圈20b和第三单位线圈20c按照该顺序进行串联连接。
并且,优选各相单位线圈36具有由第一线圈引出部32f和第二线圈引出部32s组成的一对线圈引出部32f、32s。第一线圈引出部32f从构成相单位线圈36的一个极线圈31的一个单位线圈20(第一单位线圈20a)的一个线圈侧部21引出,与中性点3N连接。设该线圈侧部21为第一线圈侧部21a。第二线圈引出部32s从构成相单位线圈36的另一个极线圈31的一个单位线圈20(第三单位线圈20c)的一个线圈侧部21引出,与相端子3TX(X为U、V、W中的任意一方)连接。设该线圈侧部21为第二线圈侧部21b。另外,设通过极线圈间连接部32c而连接的相单位线圈36的一个极线圈31侧的线圈侧部21为第三线圈侧部21c。并且,设通过极线圈间连接部32c而连接的相单位线圈36的另一个极线圈31侧的线圈侧部21为第四线圈侧部21d。
三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)各自经由各一对线圈引出部32f、32s而与磁极周期数(2个)的极线圈31并联地电连接。并且,磁极周期数(2个)的相单位线圈36各自的一个半线圈23h相对于多个(2个)整线圈23f设置在中性点3N侧。另外,各相单位线圈36也可以是多个(2个)极对线圈32。在该情况下,各相单位线圈36的一个整线圈23f与多个(3个)半线圈23h串联地电连接。多个(3个)半线圈23h相对于一个整线圈23f设置在中性点3N侧。
(每极每相槽数q的分母部c为4的情况下的其他的变形方式)
例如,在8极42槽结构的三相同步机100的情况下,每极每相槽数q为1.75。即,整数部a为1,分子部b为3,分母部c为4。此时,磁极周期数为2(=8/4),三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)各自具有磁极周期数(2个)的相单位线圈36。磁极周期数(2个)的相单位线圈36各自对与每极每相槽数q(=1.75)的分母部c(=4)相同数量(4个)的动子磁极(二组一对动子磁极61、62)进行电磁性作用。并且,如图27所示,优选各相单位线圈36为多个(2个)极线圈31。
图27所示的变形方式与图26所示的变形方式相比,各相单位线圈36的另一个极线圈31的单位线圈20的数量不同,构成相单位线圈36的单位线圈20的线圈间距不同。如图27所示,各相单位线圈36的一个极线圈31与图26所示的变形方式同样,具有第一单位线圈20a和第二单位线圈20b。其中,第一单位线圈20a的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成7槽距(7sp),第二单位线圈20b的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成5槽距(5sp)。并且,各相单位线圈36的另一个极线圈31具有多个(2个)单位线圈20、20,设该多个(2个)单位线圈20、20为第三单位线圈20c、第四单位线圈20d。第三单位线圈20c的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成6槽距(6sp),第四单位线圈20d的一对线圈侧部21、21间的线圈间距被设定成4槽距(4sp)。第三单位线圈20c和第四单位线圈20d呈同心状缠绕,通过单位线圈间连接部31c而串联连接,形成极线圈31。
第一单位线圈20a为半线圈23h,第二单位线圈20b、第三单位线圈20c和第四单位线圈20d为整线圈23f。磁极周期数(2个)的相单位线圈36各自的一个半线圈23h相对于多个(3个)整线圈23f设置在中性点3N侧。另外,各相单位线圈36也可以是多个(2个)极对线圈32。在该情况下,各相单位线圈36的多个(2个)整线圈23f与多个(3个)半线圈23h串联地电连接。多个(3个)半线圈23h相对于多个(2个)整线圈23f设置在中性点3N侧。
(每极每相槽数q的分母部c为8的情况下的变形方式)
例如,在16极54槽结构的三相同步机100的情况下,每极每相槽数q为1.125。即,整数部a为1,分子部b为1,分母部c为8。此时,磁极周期数为2(=16/8),三相的相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v、W相线圈33w)各自具有磁极周期数(2个)的相单位线圈36。磁极周期数(2个)的相单位线圈36各自对与每极每相槽数q(=1.125)的分母部c(=8)相同数量(8个)的动子磁极(四组一对动子磁极61、62)进行电磁性作用。在该情况下,各相单位线圈36是多个(4个)极线圈31。并且,各相单位线圈36的多个(2个)整线圈23f与多个(5个)半线圈23h串联地电连接,多个(5个)半线圈23h相对于多个(2个)整线圈23f设置在中性点3N侧。
(各单位线圈20的卷绕前进方向)
构成各相单位线圈36的多个单位线圈20的各卷绕前进方向也可以都为第二方向槽开口部侧(箭头Y2方向)。在该情况下,例如能够按照相线圈33(U相线圈33u、V相线圈33v以及W相线圈33w)单位将一个或者多个相单位线圈36依次装配于多个槽11。因此,能够不使用线圈插入机3I(插入器夹具)而进行定子线圈30的组装(例如,直接卷绕等),与使用线圈插入机3I(插入器夹具)的情况相比,能够降低制造成本。尤其是,优选在动子70设置于定子40外侧的外装型的三相同步机中应用。
(其他)
整线圈23f和半线圈23h的配置能够适当变更,一对线圈引出部32f、32s的配置能够适当变更。并且,三相同步机100不限于定子40和动子70同轴配设的径向空隙型或轴向空隙型的圆筒状旋转电机。三相同步机100也可以应用于定子40和动子70配设在直线上、动子70相对于定子40在直线上移动的直线型电动机或直线型发电机。并且,三相同步机100能够应用于各种三相同步机,例如能够用于车辆的驱动用电动机、发电机、家庭用或者产业用的电动机、发电机等。
符号说明
10 定子铁心
11 槽
11a 槽底部
11b 槽开口部
11d 第一半槽部位
11e 第二半槽部位
20 单位线圈
21、21 一对线圈侧部
22、22 一对线圈端部
23f 整线圈
23h 半线圈
23h1 两侧占据半线圈,
30 定子线圈
31 极线圈
31c 单位线圈间连接部,
31f 第一极线圈
31s 第二极线圈
32 极对线圈
32c 极线圈间连接部
32f 第一线圈引出部
32s 第二线圈引出部
32f、32s 一对线圈引出部
33 相线圈
34a 第一搭接线端部
34b 第二搭接线端部
35a 第一向量
35b 第二向量
36 相单位线圈
40 定子
50 动子铁心
61、62 一对动子磁极
70 动子
100 三相同步机
q 每极每相槽数
a 整数部
b 分子部
c 分母部
P 动子磁极

Claims (12)

1.一种三相同步机,具有:
定子,该定子具有定子铁心和定子线圈,其中,该定子铁心形成有多个槽,该定子线圈包含在所述多个槽中的一对槽间缠绕的多个单位线圈,该单位线圈具有收容在所述一对槽中的一对线圈侧部以及与所述一对线圈侧部一体形成并将所述一对线圈侧部的同一侧端部分别连接的一对线圈端部,该定子线圈的进行了Y结线的三相的相线圈是通过所述多个单位线圈而构成的;以及
动子,该动子具有动子铁心和多组的一对动子磁极,其中,该动子铁心被支承为能够相对于所述定子移动,该多组的一对动子磁极设置于所述动子铁心,所述三相同步机的特征在于,
关于对所述多个槽的占据状态,所述定子线圈中所包含的所述多个单位线圈具有整线圈和半线圈这两种所述单位线圈,其中,该整线圈是如下的线圈:在一个所述单位线圈的所述一对线圈侧部收容于所述一对槽时,该一对线圈侧部占据该一对槽的整体;该半线圈是如下的线圈:在一个所述单位线圈的所述一对线圈侧部收容于所述一对槽时,该一对线圈侧部中的一个线圈侧部占据该一对槽中的一个槽的一半,且该一对线圈侧部中的另一个线圈侧部占据该一对槽中的另一个槽的一半,
在将每极每相槽数由带分数表示时的整数部分设为整数部、将所述带分数的真分数部分由不可约分数表示时的分子部分设为分子部、将分母部分设为分母部,将所述动子的动子磁极数除以所述分母部而得到的数设为磁极周期数时,
所述三相的相线圈各自具有所述磁极周期数的相单位线圈,该相单位线圈将一个或者多个所述整线圈和一个或者多个所述半线圈串联地电连接,并对与所述每极每相槽数的所述分母部相同数量的动子磁极进行电磁性作用,
所述磁极周期数的所述相单位线圈并联地电连接,所述磁极周期数的所述相单位线圈各自的一个或者多个所述半线圈相对于一个或者多个所述整线圈设置在中性点侧,
所述整数部和所述分子部都是正整数,所述分母部是2以上的整数且不是3的倍数。
2.根据权利要求1所述的三相同步机,其中,
所述定子线圈中所包含的所述多个单位线圈按照与所述一对动子磁极相对的槽单位分成第一极线圈和第二极线圈,其中,该第一极线圈具有一个所述单位线圈或者所述一对线圈侧部间的线圈间距不同的多个所述单位线圈,一个或者多个所述单位线圈呈同心状缠绕并串联地电连接,该第二极线圈具有一个所述单位线圈或者所述一对线圈侧部间的线圈间距不同的多个所述单位线圈,一个或者多个所述单位线圈呈同心状缠绕并串联地电连接,在所述第一极线圈与所述一对动子磁极中的一个极性的动子磁极相对时,该第二极线圈与该一对动子磁极中的另一个极性的动子磁极相对,
各所述相单位线圈是如下一个或者多个极对线圈:该极对线圈将在第一方向上相邻的所述第一极线圈和所述第二极线圈串联地电连接,所述第一方向是所述动子相对于所述定子的移动方向。
3.根据权利要求2所述的三相同步机,其中,
在将所述槽的深度方向设为第二方向、将所述第二方向中的从槽开口部侧朝向槽底部侧的方向设为第二方向槽底部侧时,
构成各所述极对线圈的所述多个单位线圈的各卷绕前进方向都为所述第二方向槽底部侧。
4.根据权利要求3所述的三相同步机,其中,
所述每极每相槽数的所述整数部为2以上,且所述每极每相槽数的所述分母部为2,
各所述极对线圈在所述第二极线圈中具有一个所述半线圈,
各所述极对线圈具有由第一线圈引出部和第二线圈引出部组成的一对线圈引出部,其中,该第一线圈引出部从构成所述第一极线圈的一个所述单位线圈的一个所述线圈侧部引出并与相端子连接,该第二线圈引出部从构成所述第二极线圈的一个所述单位线圈的一个所述线圈侧部引出并与中性点连接,
所述三相的相线圈各自经由各所述一对线圈引出部而将所述磁极周期数的极对线圈并联地电连接,
在将所述第一方向中的从所述第二线圈引出部侧朝向所述第一线圈引出部侧的方向设为第一方向第一线圈引出部侧时,
所述第一线圈引出部从构成所述第一极线圈的一个或者多个所述单位线圈中的所述一对线圈侧部间的线圈间距最小的所述单位线圈的所述第一方向第一线圈引出部侧的所述线圈侧部引出,
所述第二线圈引出部从构成所述第二极线圈的所述多个单位线圈中的所述一对线圈侧部间的线圈间距最小的所述单位线圈的所述第一方向第一线圈引出部侧的所述线圈侧部引出,所述线圈间距最小的所述单位线圈是所述一个半线圈。
5.根据权利要求3所述的三相同步机,其中,
所述每极每相槽数的所述整数部为1,且所述每极每相槽数的所述分母部为2,
各所述极对线圈在所述第一极线圈中具有一个所述半线圈,
各所述极对线圈具有由第一线圈引出部和第二线圈引出部组成的一对线圈引出部,其中,该第一线圈引出部从构成所述第一极线圈的一个所述单位线圈的一个所述线圈侧部引出并与中性点连接,该第二线圈引出部从构成所述第二极线圈的一个所述单位线圈的一个所述线圈侧部引出并与相端子连接,
所述三相的相线圈各自经由各所述一对线圈引出部而将所述磁极周期数的极对线圈并联地电连接,
在将所述第一方向中的从所述第二线圈引出部侧朝向所述第一线圈引出部侧的方向设为第一方向第一线圈引出部侧时,
所述第一线圈引出部从构成所述第一极线圈的所述一个半线圈的所述第一方向第一线圈引出部侧的所述线圈侧部引出,
所述第二线圈引出部从构成所述第二极线圈的一个所述整线圈的所述第一方向第一线圈引出部侧的所述线圈侧部引出。
6.根据权利要求4或5所述的三相同步机,其中,
在将所述一个半线圈的所述一对线圈侧部中的、配设在所述槽底部侧的一个所述线圈侧部所占据的相当于槽的一半的部位设为第一半槽部位、将该一对线圈侧部中的、配设在所述槽开口部侧的另一个所述线圈侧部所占据的相当于槽的一半的部位设为第二半槽部位、将具有所述第一半槽部位和所述第二半槽部位双方的所述一个半线圈设为两侧占据半线圈,
设将构成各所述极对线圈的所述多个单位线圈间分别连接起来的各搭接线的一端侧的、配设在所述槽底部侧的端部为第一搭接线端部、设该搭接线的另一端侧的、配设在所述槽开口部侧的端部为第二搭接线端部时,
第一向量与第二向量所呈的角都为比机械角90°小的锐角,该第一向量以所述两侧占据半线圈的所述第一半槽部位内的一点为起点且以所述第二半槽部位内的一点为终点,该第二向量以各所述搭接线的所述第一搭接线端部为起点且以所述第二搭接线端部为终点。
7.一种三相同步机的制造方法,该三相同步机是权利要求6所述的三相同步机,该三相同步机的制造方法的特征在于,具有如下的工序:
在将所述第一方向中的从所述第一线圈引出部侧朝向所述第二线圈引出部侧的方向设为第一方向第二线圈引出部侧、将所述三相的相线圈按照相位向所述第一方向第二线圈引出部侧依次延迟的相顺序配设时,
将所述三相的相线圈中的一相的所述相线圈装配于所述多个槽的第一装配工序;
使所述三相的相线圈中的剩余的一相、且与在所述第一装配工序中装配的所述相线圈相比相位提前电气角120°的所述相线圈相对于在所述第一装配工序中装配的所述相线圈向所述第一方向第一线圈引出部侧偏移所述电气角120°地装配于所述多个槽的第二进相装配工序;以及
使所述三相的相线圈中的剩余的一相、且与在所述第二进相装配工序中装配的所述相线圈相比相位提前所述电气角120°的所述相线圈相对于在所述第二进相装配工序中装配的所述相线圈向所述第一方向第一线圈引出部侧偏移所述电气角120°地装配于所述多个槽的第三进相装配工序。
8.根据权利要求1所述的三相同步机,其中,
所述定子线圈中所包含的所述多个单位线圈按照如下槽单位被汇集起来:该槽单位以与所述多组的一对动子磁极中的同一极性的动子磁极相对的方式与所述一对动子磁极相对,
各所述相单位线圈是如下一个或者多个极线圈:该极线圈将按照与所述一对动子磁极相对的槽单位汇集起来的、所述一对线圈侧部间的线圈间距不同的多个所述单位线圈呈同心状缠绕并串联地电连接。
9.根据权利要求8所述的三相同步机,其中,
在将所述动子相对于所述定子的移动方向设为第一方向、将所述槽的深度方向设为第二方向、将所述第二方向中的从槽开口部侧朝向槽底部侧的方向设为第二方向槽底部侧时,
构成各所述极线圈的所述多个单位线圈的各卷绕前进方向都为所述第二方向槽底部侧。
10.根据权利要求9所述的三相同步机,其中,
所述每极每相槽数的所述分母部为2,
各所述极线圈具有一个所述半线圈,
各所述极线圈具有由第一线圈引出部和第二线圈引出部组成的一对线圈引出部,其中,该第一线圈引出部从一个所述单位线圈的一个所述线圈侧部引出并与相端子连接,该第二线圈引出部从一个所述单位线圈的一个所述线圈侧部引出并与中性点连接,
所述三相的相线圈各自经由各所述一对线圈引出部而将所述磁极周期数的极线圈并联地电连接,
在将所述第一方向中的从所述第二线圈引出部侧朝向所述第一线圈引出部侧的方向设为第一方向第一线圈引出部侧、将所述第一方向中的从所述第一线圈引出部侧朝向所述第二线圈引出部侧的方向设为第一方向第二线圈引出部侧时,
所述第一线圈引出部从构成所述极线圈的所述多个单位线圈中的所述一对线圈侧部间的线圈间距最大的所述单位线圈的所述第一方向第一线圈引出部侧的所述线圈侧部引出,
所述第二线圈引出部从构成所述极线圈的所述多个单位线圈中的所述一对线圈侧部间的线圈间距最小的所述单位线圈的所述第一方向第二线圈引出部侧的所述线圈侧部引出,所述线圈间距最小的所述单位线圈是所述一个半线圈。
11.根据权利要求10所述的三相同步机,其中,
在将所述一个半线圈的所述一对线圈侧部中的、配设在所述槽底部侧的一个所述线圈侧部所占据的相当于槽的一半的部位设为第一半槽部位、将该一对线圈侧部中的、配设在所述槽开口部侧的另一个所述线圈侧部所占据的相当于槽的一半的部位设为第二半槽部位、将具有所述第一半槽部位和所述第二半槽部位双方的所述一个半线圈设为两侧占据半线圈,
设将构成各所述极线圈的所述多个单位线圈间分别连接起来的各搭接线的一端侧的、配设在所述槽底部侧的端部为第一搭接线端部、设该搭接线的另一端侧的、配设在所述槽开口部侧的端部为第二搭接线端部时,
第一向量与第二向量所呈的角都为比机械角90°小的锐角,该第一向量以所述两侧占据半线圈的所述第一半槽部位内的一点为起点且以所述第二半槽部位内的一点为终点,该第二向量以各所述搭接线的所述第一搭接线端部为起点且以所述第二搭接线端部为终点。
12.一种三相同步机的制造方法,该三相同步机是权利要求11所述的三相同步机,该三相同步机的制造方法的特征在于,具有如下的工序:
在将所述三相的相线圈按照相位向所述第一方向第二线圈引出部侧依次延迟的相顺序配设时,
将所述三相的相线圈中的一相的所述相线圈装配于所述多个槽的第一装配工序;
使所述三相的相线圈中的剩余的一相、且与在所述第一装配工序中装配的所述相线圈相比相位延迟电气角120°的所述相线圈,相对于在所述第一装配工序中装配的所述相线圈向所述第一方向第二线圈引出部侧偏移所述电气角120°地装配于所述多个槽的第二滞相装配工序;以及
使所述三相的相线圈中的剩余的一相、且与在所述第二滞相装配工序中装配的所述相线圈相比相位延迟所述电气角120°的所述相线圈,相对于在所述第二滞相装配工序中装配的所述相线圈向所述第一方向第二线圈引出部侧偏移所述电气角120°地装配于所述多个槽的第三滞相装配工序。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022064624A1 (ja) * 2020-09-25 2022-03-31 三菱電機株式会社 ステータ、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置およびステータの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08205444A (ja) * 1995-01-24 1996-08-09 Toshiba Corp 三相電機子巻線
CN1992469A (zh) * 2005-12-28 2007-07-04 本田技研工业株式会社 旋转电机系统
CN101411039A (zh) * 2006-03-29 2009-04-15 丰田自动车株式会社 用于旋转电机的绕组装置
JP2016013031A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 アイシン精機株式会社 回転電機
JP2016013030A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 アイシン精機株式会社 回転電機

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5935544A (ja) * 1982-08-23 1984-02-27 Toshiba Corp 不整数溝電機子巻線
JPS5953050A (ja) * 1982-09-20 1984-03-27 Toshiba Corp 多相電機子巻線
JPS5963961A (ja) * 1982-10-01 1984-04-11 Toshiba Corp 多相電機子巻線
JPH0757077B2 (ja) * 1990-10-17 1995-06-14 株式会社東芝 三相電機子巻線
JP2010088271A (ja) * 2008-10-02 2010-04-15 Nissan Motor Co Ltd 永久磁石式同期電動機
JP2015061464A (ja) * 2013-09-20 2015-03-30 株式会社東芝 永久磁石回転電機、および、風力発電システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08205444A (ja) * 1995-01-24 1996-08-09 Toshiba Corp 三相電機子巻線
CN1992469A (zh) * 2005-12-28 2007-07-04 本田技研工业株式会社 旋转电机系统
CN101411039A (zh) * 2006-03-29 2009-04-15 丰田自动车株式会社 用于旋转电机的绕组装置
JP2016013031A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 アイシン精機株式会社 回転電機
JP2016013030A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 アイシン精機株式会社 回転電機

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