CN110504776A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机(M)，其包括：环形的定子芯(31)，环形的定子芯(31)具有多个齿(31b)和分别形成在相邻的齿之间的多个槽(32)；线圈(1)，线圈(1)具有多个单位线圈(11)，多个单位线圈(11)构造成通过波状缠绕而缠绕在多个槽上；以及转子(2)，转子(2)设置成面向定子芯并且通过接收通过对线圈通电而产生的磁通而旋转，其中，在所有单位线圈的两端部当中，一端部设置在槽中的定子芯的最外周侧上，并且另一端部设置在槽中的定子芯的最内周侧上。

Description

旋转电机

技术领域

本公开涉及一种设置有由波状卷绕形成的线圈的旋转电机。

背景技术

在现有技术中，已知一种三相交流旋转电机，该三相交流旋转电机包括：环形的定子芯，该环形的定子芯具有多个齿和分别形成在相邻的齿之间的多个槽；线圈，该线圈绕定子芯缠绕；以及转子，该转子设置成在定子芯的径向方向上面向彼此并且响应于通过对线圈通电而产生的磁通旋转。设置有由波状卷绕形成的线圈的三相交流旋转电机具有单位线圈——在单位线圈中，对于每个相，多个导线束以预定的线圈节距波状缠绕——并且将每个相(U相、V相、W相)的单位线圈沿着相同直径的周向方向依次插入在多个槽中(例如，参见JP7-163074A(参考文献1)、JP2011-182522A(参考文献2)、JP2013-183492A(参考文献3))。

在参考文献1中公开的旋转电机中，通过将每个相的每个单位线圈(参考文献中的导体)分成多个部分而形成分离磁通线圈，并且在将每个相的第一层分离线圈沿着相同直径的周向方向依次进行波状缠绕之后将每个相的第二层分离线圈沿着相同直径的周向方向依次进行波状缠绕的缠绕形式在多个层中重复进行。因此，一层的分离磁通线圈中的线圈端部的宽度减小，并且由于每个相的线圈端部之间的干扰而导致的径向方向上的膨胀被最小化。

参考文献2和参考文献3公开了一种旋转电机，该旋转电机具有3个相、8个极和48个槽，其中，长节距卷绕——在长节距卷绕中，线圈节距大于每极槽数目(定子芯的槽数目除以转子的极数目)——和短节距卷绕——在短节距卷绕中，线圈节距小于每极槽数目——沿着相同直径的周向方向交替且重复地进行波状缠绕。在参考文献2和参考文献3中公开的旋转电机中，分别插入两个相邻的槽中的两个同相单位线圈由无缝连续的线材形成。

在参考文献1至参考文献3中公开的旋转电机中，每个相的每个单位线圈沿着相同直径的周向方向依次插入多个槽中。因此，各个相的线圈端部从定子芯的外周侧至内周侧堆叠，并且每个相的单位线圈的端部从定子芯的外周侧延伸至内周侧。因此，Y连接中的每个相的每个单位线圈的相端子以及中性点的连接工作变得复杂。

因此，存在对于一种允许在由波状卷绕形成的线圈端部处进行容易的连接工作的旋转电机的需求。

发明内容

根据本公开的一个方面的旋转电机的特征在于，旋转电机包括：环形的定子芯，该环形的定子芯具有多个齿和分别形成在相邻的齿之间的多个槽；线圈，线圈具有多个单位线圈，多个单位线圈构造成通过波状缠绕而被缠绕在多个槽上；以及转子，转子设置成面向定子芯并通过接收通过对线圈通电而产生的磁通而旋转，其中，在所有单位线圈的两端部当中，一端部设置在槽中的定子芯的最外周侧上，并且另一端部设置在槽中的定子芯的最内周侧上。

在该构型中，在所有单位线圈的两端部当中，一端部设置在定子芯的最外周侧上，并且另一端部设置在定子芯的最内周侧上。因此，例如，在三相交流旋转电机中的Y连接的情况下，每个相(U相、V相、W相)的单位线圈的相端子的连接工作和每个相之间的单位线圈的中性点的连接工作是容易的。

此外，如果单位线圈的一端部(例如，相端子)设置在最外周侧上并且单位线圈的另一端部(例如，中性点)设置在最内周侧上，则相端子与中性点之间的划分变得清晰。以这种方式，可以提供一种旋转电机，在该旋转电机中，通过波状卷绕形成的线圈端部的连接工作是容易的。

另一个特征在于，在单位线圈中，齿的一个端面侧处的线圈端部通过交替重复长节距卷绕和短节距卷绕而形成，长节距卷绕具有比通过将定子芯的槽数目除以转子的极数目得到的每极槽数目更大的线圈节距，短节距卷绕具有比每极槽数目更小的线圈节距，并且齿的另一端面侧处的线圈端部通过其中线圈节距等于每极槽数目的全节距卷绕而形成。

如在该构型中，如果齿的一个端面侧处的线圈端部通过长节距卷绕和短节距卷绕而形成，并且齿的另一端面侧的线圈端部通过全节距卷绕而形成，则可以将单位线圈的两端部设置在最外周侧或最内周侧上，同时使单位线圈的形状通用化。

另一个特征在于，单位线圈的两端部延伸至齿的一个端面侧。

在该构型中，由于齿的一个端面侧由长节距卷绕和短节距卷绕而形成，因此在两个同相单位线圈插入相邻的槽中的情况下，设置一个单元线圈的通过长节距卷绕形成的线圈端部和另一单位线圈的通过短节距卷绕形成的线圈端部。由此，在径向方向上形成线圈端部的空间，而不会在径向方向上干扰两个同相单位线圈的相应的线圈端部。因此，如在该构型中，如果单位线圈的两端部被引出至该一个端面侧，则可以通过有效地利用径向方向上的空间来形成线连接部分。

另一特征在于，单位线圈的两端部延伸至齿的另一端面侧。

在该构型中，由于齿的另一端面侧由全节距卷绕形成，因此在两个同相单位线圈插入相邻的槽中的情况下，径向方向上的宽度变大，但是形成轴向方向上的空间。因此，如在该构型中，如果单位线圈的两端部被引出至另一端面侧，则可以通过有效地利用轴向方向上的空间来形成线连接部分。

另一特征在于，在插入相邻的槽中的两个同相单位线圈当中，在一个单位线圈中，齿的一个端面侧处的线圈端部通过长节距卷绕形成，长节距卷绕具有比通过将定子芯的槽数目除以转子的极数目而获得的每极槽数目更大的线圈节距，并且齿的另一端面侧处的线圈端部通过短节距卷绕形成，短节距卷绕具有比每极槽数目更小的线圈节距，并且在另一单位线圈中，齿的一个端面侧处的线圈端部通过短节距卷绕形成，并且齿的另一端面侧处的线圈端部通过长节距卷绕形成。

在该构型中，长节距卷绕和短节距卷绕重复地设置在两个单位线圈中，两个单位线圈设置在齿的一个端面侧或另一端面侧上。因此，齿的两个端面上的线圈端部的在径向方向上的宽度可以减小，而不会干扰两个同相单位线圈中的相应的线圈端部。

另一特征在于，单位线圈以针对每个下述角度沿径向方向移位一层的螺旋形状形成，该角度是将通过将360度除以多个同相单位线圈并联地电连接的并联数目得到的值与通过将所述定子芯的槽数目除以相数目和所述转子的极数目得到的每极每相槽数目相乘而得到的。

在该构型中，例如，在具有3个相、8个极和48个槽的旋转电机的并联数目为4的情况下，单位线圈形成为呈每180度沿径向方向移位一层的螺旋形状。也就是说，在其中每极每相槽数目为2的旋转电机中，可以将并联数目增加至高达45度(360度/8个极)，45度是全节距卷绕的线圈节距角度，并且并联连接的数目可以高达16。因此，单位线圈的两端部可以设置在最外周侧或最内周侧上，同时使并联数目增加并使大的电流施加至旋转电机。

另一个特征在于，单位线圈的一端部由Y连接的中性点构成。

Y连接的中性点具有用于连接所有相的一个中性点连接线，一个中性点连接线小于设置在每个相中的相端子连接线。如在该构型中，如果单位线圈的设置在定子芯的最外周侧上的一端部是中性点，则由于可以将中性点连接线沿着线圈的外周侧上的线圈端部设置，因此可以使旋转电机的轴尺寸紧凑。

附图说明

通过参照附图考虑的以下详细描述，本公开的前述及附加特征和特性将变得更加明显，在附图中：

图1是旋转电机的局部放大横截面图；

图2是示出了单位线圈的构型示例的示意图；

图3是示出了单位线圈的槽中的布置示例的示意性平面图；

图4是示出了Y连接的布线示例的示意性平面图；

图5是示出了U1相的卷绕构型的示意性平面图；

图6是示出了U2相的卷绕构型的示意性平面图；

图7是示出了U3相的卷绕构型的示意性平面图；

图8是示出了U4相的卷绕构型的示意性平面图；

图9是示出了每个单位相的单位线圈的展开图；

图10是示出了每个相的卷绕构型的示意性侧视图；

图11是示出了根据另一实施方式1的U相单位线圈的布置示例的示意性平面图；

图12是示出了根据另一实施方式2的U相单位线圈的布置示例的示意性平面图；

图13是示出了根据另一实施方式2的U1相的卷绕构型的示意性平面图；和

图14是示出了根据另一实施方式2的U2相的卷绕构型的示意性平面图。

具体实施方式

在下文中，将基于附图对根据本公开的旋转电机的实施方式进行描述。在该实施方式中，将描述三相交流同步马达(下文中，被称为马达M)作为旋转电机的示例。然而，不限于以下实施方式，在不背离本公开的范围的情况下可以作出各种改型。

如图1中所示，马达M包括：定子3，定子3具有多个槽32，线圈1绕多个槽32缠绕；以及转子2，转子2设置成与定子3相对并且具有多个永磁体22。在以下描述中，转子2的旋转方向和反向旋转方向被称为周向方向X，转子2的径向方向被称为径向方向Y，并且平行于定子芯31的轴线(与转子2的旋转轴线同轴)的方向被称为轴向方向Z。此外，在径向方向Y上，从定子3到转子2(槽32的开口侧)的方向被称为向内径向方向Y1，并且从转子2到定子3(槽32的底侧)的方向被称为向外径向方向Y2。此外，在轴向方向Z上，从图1的图的前侧到后侧的方向被称为向后轴线方向Z1，并且从图1的图的后侧到前侧的方向被称为向前轴线方向Z2。

定子3具有筒形的定子芯31，并且定子芯31是通过层叠多个磁性钢板而形成的。定子芯31由在向外径向方向Y2侧环状地形成的轭部31a、从轭部31a沿向内径向方向Y1突出的多个齿31b、以及沿着周向方向X设置在多个齿31b的突出端部处的凸缘部31c构造而成。在相邻的齿31b之间分别形成有槽32，线圈1绕槽32缠绕，并且多个槽32设置成与多个齿31b的数目相同。

转子2设置成面向定子芯31的凸缘部31c，并且响应于通过对线圈1通电而产生的磁通旋转。转子2具有：筒形的转子芯21，转子芯21是通过层叠多个磁性钢板而形成的；以及多个永磁体22，多个永磁体22嵌置在转子芯21中。转子芯21由轴构件(未示出)支承，并且转子2构造成能够相对于定子3沿周向方向X旋转。永磁体22由稀土磁体或类似物构造而成，并且N极和S极在周向方向X上交替地设置。多个永磁体22的外周表面可以从转子芯21暴露出来。

绕多个槽32缠绕的线圈1例如由导线制成，在该导线中，铜线覆盖有绝缘层。对于该导线，使用各种导线、比如具有圆形横截面的圆形导线、具有多边形横截面的方形导线和具有矩形横截面的矩形导线。在该实施方式中，线圈1相对于槽32的缠绕方法是波状缠绕。

图2示出了作为线圈1相对于槽32的缠绕方法的波状缠绕单位线圈11。尽管稍后将描述细节，但是线圈1是通过将多个同相单位线圈11并联地电连接而形成的(参见图4)。

尽管该单位线圈11通常通过捆扎多个导线构造而成，但是为了方便起见，该单位线圈11由一个线段表示。单位线圈11具有沿着轴向方向Z的多个线圈侧11a和沿着周向方向X的多个线圈端部11b。沿着轴向方向Z的线圈侧11a的一端部与沿着周向方向X的在第一方向(图的向右方向)上的线圈端部11b连接，并且沿着轴向方向Z的线圈侧11a的另一端部与沿着周向方向X的在和第一方向相反的第二方向(图的向左方向)上的线圈端部11b连接。也就是说，线圈端部11b交替地连接在周向方向X上彼此相邻的一对线圈侧11a的一端部或另一端部，所述一对线圈侧11a在轴向方向Z上具有预定的线圈节距。如上所述，在波状缠绕线圈1中，线圈端部11b交替地重复齿31b的一个端面侧和齿31b的另一端面侧(参见图10)。

线圈节距是接近每极槽数目或者接近通过将定子3的槽32的数目除以转子2的极数目而获得的每极槽数目的整数。例如，在具有8个极和48个槽(每极槽数目为6)的马达M的情况下，对于该线圈节距，选择6个槽(全节距卷绕)、5个槽(短节距卷绕)或7个槽(长节距卷绕)。

返回至图1，每个相(U相、V相、W相)的线圈1中的每个线圈具有沿着径向方向Y层叠在槽32中的多个单位线圈11(在该实施方式中，图5和图7的两种组合)的线圈侧11a的多个层(在该实施方式中，为5个层)。槽32中的线圈侧11a的层叠的层的数目不受特别限制，只要该数目是两个或更多个即可。

图3示出了布置示例，其中，每个相中的单位线圈11的多个线圈侧11a层叠在槽32中。U相线圈1、V相线圈1和W相线圈1在电角度上依次彼此异相了120°。在下文中，由于除了每个相(U相、V相、W相)的相移之外，单位线圈11的设置构型是相同的，因此将描述U相线圈1作为代表。另外，沿着外周在逆时针方向上增大的数字表示以虚拟方式设定的槽号。在下文中，当表示每个槽32的槽号时，其被描述为例如“1号槽”。

在该实施方式中，将描述具有3个相、8个极和48个槽的马达M作为示例。根据该实施方式的马达M是整数槽，其中，通过将定子3的槽32的数目(48个槽)除以相数目(3个相)和转子2的磁极数目(8个极)而得到的不可约分数(在下文中，也被称为每极每相槽数目)为2。也就是说，在每极(N极或S极)中具有相同相位和相同电流方向的槽数目是2的情况下，例如，在U相的情况下，相邻的1号槽和48号槽面向相同的磁极。

如图4中所示，U相线圈1具有四个单位线圈11，并且这些单位线圈11并联地电连接。类似地，在V相线圈1和W相线圈1中，四个单位线圈11也并联地电连接。三相线圈1在Y连接的中性点处电连接。三相线圈1可以通过Δ连接而电连接，并且没有特别限制。在下文中，四个U相单位线圈11分别表示为“U1相单位线圈11”、“U2相单位线圈11”、“U3相单位线圈11”和“U4相单位线圈11”。

返回至图3，U1相单位线圈11设置有在位于1号槽的最外径向方向Y2中的最外层上的一端部(该实施方式中的中性点U1n)和在位于18号槽的最内径向方向Y1中的最内层上的另一端部(该实施方式中的相端子U1s)。U2相单位线圈11设置有在位于13号槽的最外径向方向Y2上的最外层上的一端部(该实施方式中的中性点U2n)和在位于30号槽的最内径向方向Y1中的最内层上的另一端部(该实施方式中的相端子U2s)。

U3相单位线圈11设置有在位于25号槽的最外径向方向Y2中的最外层上的一端部(该实施方式中的中性点U3n)和在位于42号槽的最内径向方向Y1中的最内层上的另一端部(该实施方式中的相端子U3s)。U4相单位线圈11设置有在位于37号槽的最外径向方向Y2中的最外层上的一端部(该实施方式中的中性点U4n)和位于6号槽的最内径向方向Y1中的最内层上的另一端部(该实施方式中的相端子U4s)。如上所述，V相端子V1s至V4s、V相中性点V1n至V4n、W相端子W1s至W4s以及W相中性点W1n至W4n具有相同的构型，因此省略对其的说明。

也就是说，在该实施方式中，在所有单位线圈11的两端部当中，一端部设置在定子芯31的最外周侧上，并且另一端部设置在定子芯31的最内周侧上。另外，单位线圈11的一端部由Y连接的中性点构成，并且单位线圈11的另一端部由Y连接的相端子构成。

随后，将使用图3和图5至图10对用于将所有单位线圈11的两端部布置在定子芯31的最外周侧或最内周侧上的卷绕构型(单位线圈11的设置构型)进行描述。在以下描述中，在其中容置有线圈侧11a的五个层的槽32中，将从最外周侧上的最外层到最内周侧上的最内层对第一层至第五层进行描述。也就是说，槽32的最外层是第一层，并且第二层、第三层、第四层和第五层是沿向内径向方向Y1布置的。

在图3和图5至图8中，U1相的单位线圈11的线圈侧11a(同样适用于图3中的V1相和W1相)由实心圆圈表示，U2相的单位线圈11的线圈侧11a(同样适用于图3中的V2相和W2相)由实心方块表示，U3相的单位线圈11的线圈侧11a(同样适用于图3中的V3相和W3相)由虚线圆圈表示，并且U4相的单位线圈11的线圈侧11a(同样适用于图3中的V4相和W4相)由虚线方框表示。在图5至图8中，在连接周向方向X上相邻的线圈侧11a的线圈端部11b中，齿31b的一个端面侧(图中的前侧)由实线表示，并且齿31b的另一端面侧(图中的后侧)由虚线表示。在图9和图10中，U相单位线圈11由实线表示，V相单位线圈11由单点划线表示，并且W相单位线圈11用双点划线表示。附在图9中所示的单位线圈11的展开图上的数字表示线圈节距。图3和图5至图8是其中省略了定子芯31的凸缘部31c的示意图。

图5示出了U1相单位线圈11的卷绕构型。U1相单位线圈11的一端部(中性点U1n)是1号槽的第一层，线圈侧11a设置在1号槽的向后轴线方向Z1上，并且线圈端部11b设置在齿31b的从1号槽的第一层到7号槽的第一层的另一端面侧(图的后侧)上，其中，线圈节距是全节距卷绕(6个槽)。接下来，线圈侧11a设置在7号槽的向前轴线方向Z2上，并且线圈端部11b设置在齿31b的从7号槽的第一层至12号槽的第一层的一个端面侧(图的前侧)上，其中，线圈节距是短节距卷绕(5个槽)。

接下来，线圈侧11a设置在12号槽的向后轴线方向Z1上，并且线圈端部11b设置在齿31b的从12号槽的第一层至18号槽的第一层的另一端面侧(图中的后侧)上，其中，线圈节距是全节距卷绕(6个槽)。接下来，线圈侧11a设置在18号槽的向前轴线方向Z2上，并且线圈端部11b设置在齿31b的从18号槽的第一层至25号槽的第二层的一个端面侧(图中的前侧)上，其中，线圈节距是长节距卷绕(7个槽)。该半周期(0.5匝)中的U1相单位线圈11，线圈节距为以全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕这次次序重复。U1相单位线圈11设置成在从1号槽移位了180度的25号槽中沿向内径向方向Y1移位了一层。

也就是说，U1相单位线圈11的第一0.5匝使全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照1号槽、7号槽、12号槽、18号槽和25号槽的顺序重复。在从1号槽移位了180度的25号槽中，线圈侧11a设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第二层上。

类似地，U1相单位线圈11的第二0.5匝使全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照25号槽、31号槽、36号槽、42号槽和1号槽的顺序重复。在从25号槽移位了180度的1号槽中，线圈侧11a设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第三层上。此外，相同的卷绕构型重复一圈(1匝)，并且U1相单位线圈11的线圈侧11a设置在1号槽的第三层和第五层上。

接下来，线圈端部11b设置在齿31b的从1号槽的第五层至7号槽的第五层的另一端面侧(图的后侧)上，其中，线圈节距是全节距卷绕(6个槽)。接下来，线圈侧11a设置在7号槽的向前轴线方向Z2上，并且线圈端部11b设置在齿31b的从7号槽的第五层至12号槽的第五层的一个端面侧(图中的前侧)上，其中，线圈节距是短节距卷绕(5个槽)。接下来，线圈侧11a设置在12号槽的向后轴线方向Z1上，并且线圈端部11b设置在齿31b的从12号槽的第五层至18号槽的第五层的另一端面侧(图中的后侧)上，其中，线圈节距为全节距卷绕(6个槽)。然后，线圈侧11a设置在18号槽的向前轴线方向Z2上，并且U1相单位线圈11的另一端部(相端子U1s)被引出。也就是说，18号槽的第五层是U1相单位线圈11的另一端部(相端子U1s)。也就是说，U1相单位线圈11的大致第五0.5匝从1号槽的第五层至18号槽的第五层按全节距卷绕、短节距卷绕和全节距卷绕的顺序设置，并且U1相单位线圈11的另一端部(相端子U1s)被从全节距卷绕的端部引出。

因此，U1相单位线圈11总共大致为2.5匝，并且在齿31b的一个端面侧(图的前侧)上，短节距卷绕和长节距卷绕是交替重复的。在齿31b的另一端面侧(图的后面)上，呈现全部全节距卷绕。

图6示出了U2相单位线圈11的卷绕构型。U2相单位线圈11的一端部(中性点U2n)是13号槽的第一层，并且U2相单位线圈11的另一端部(相端子U2s)是30号槽的第五层。也就是说，与U1相单位线圈11的两端部的位置相比较，U2相单位线圈11的两端部的位置逆时针移位了下述角度(90度)，该角度是通过将360度除以U相单位线圈11的数目(四个，与图4中的并联数目相同)而得到的。

在U2相单位线圈11的卷绕构型中，类似于U1相单位线圈11，在第一0.5匝中，全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照13号槽、19号槽、24号槽、30号槽、37号槽的顺序重复，并且线圈侧11a在从13号槽移位了180度的37号槽中设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第二层上。类似地，U2相单位线圈11的第二0.5匝使全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照37号槽、43槽、48号槽、6号槽和13号槽的顺序重复，并且线圈侧11a在从37号槽移位了180度的13号槽中设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第三层上。此外，相同的卷绕构型重复一圈(1匝)，并且U2相单位线圈11的线圈侧11a设置在13号槽的第三层和第五层上。U2相单位线圈11的大致第五0.5匝从13号槽的第五层至30号槽的第五层按全节距卷绕、短节距卷绕和全节距卷绕的顺序设置，并且U2相单位线圈11的另一端部(相端子U2s)被从全节距卷绕的端部引出。

图7示出了U3相单位线圈11的卷绕构型。U3相单位线圈11的一端部(中性点U3n)是25号槽的第一层，并且U3相单位线圈11的另一端部(相端子U3s)是42号槽的第五层。也就是说，与U2相单位线圈11的两端部的位置相比较，U3相单位线圈11的两端部的位置逆时针移位了下述角度(90度)，该角度是通过将360度除以U相单位线圈11的数目(四个，与图4中的并联数目相同)而得到的。

在U3相单位线圈11的卷绕构型中，类似于U1相单位线圈11，在第一0.5匝中，全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照25号槽、31号槽、36号槽、42号槽和1号槽的顺序重复，并且线圈侧11a在从25号槽移位了180度的1号槽中设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第二层上。类似地，U3相单位线圈11的第二0.5匝使全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照1号槽、7号槽、12号槽、18号槽和25号槽的顺序重复，并且线圈侧11a在从1号槽移位了180度的25号槽中设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第三层上。此外，相同的卷绕构型重复一圈(1匝)，并且U3相单位线圈11的线圈侧11a设置在25号槽的第三层和第五层上。U3相单位线圈11的大致第五0.5匝从25号槽的第五层至42号槽的第五层按全节距卷绕、短节距卷绕和全节距卷绕的顺序设置，并且U3相单位线圈11的另一端部(相端子U3s)被从全节距卷绕的端部引出。

图8示出了U4相单位线圈11的卷绕构型。U4相单位线圈11的一端部(中性点U4n)是37号槽的第一层，并且U4相单位线圈11的另一端部(相端子U4s)是6号槽的第五层。也就是说，与U3相单位线圈11的两端部的位置相比较，U4相单位线圈11的两端部的位置逆时针移位了下述角度(90度)，该角度是通过将360度除以U相单位线圈11的数目(四个，与图4中的并联数目相同)而得到的。

在U4相单位线圈11的卷绕构型中，类似于U1相单位线圈11，在第一0.5匝中，全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照37号槽、43号槽、48号槽、6号槽和13号槽的顺序重复，并且线圈侧11a在从37号槽移位了180度的13号槽中设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第二层上。类似地，U4相单位线圈11的第二0.5匝使全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕以该顺序按照13号槽、19号槽、24号槽、30号槽和37号槽的顺序重复，并且线圈侧11a在从13号槽移位了180度的37号槽中设置在槽32的沿向内径向方向Y1移位了一层的第三层上。此外，相同的卷绕构型重复一圈(1匝)，并且U4相单位线圈11的线圈侧11a设置在37号槽的第三层和第五层上。U4相单位线圈11的大致第五0.5匝从37号槽的第五层至6号槽的第五层按全节距卷绕、短节距卷绕和全节距卷绕的顺序设置，并且U4相单位线圈11的另一端部(相端子U4s)被从全节距卷绕的端部引出。

如上所述，对于两匝，U相单位线圈11的卷绕构型重复由全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕构成的0.5匝，并且最终形状与大致0.5匝中的全节距卷绕、短节距卷绕和全节距卷绕相同(参见图9的展开图)。此外，如图5至图8中所示，多个同相单位线圈11具有相同的螺旋形状，该螺旋形状是通过使两端部的位置沿周向方向X移位90度构造而成的。因此，即使在U1相至U4相单位线圈11并联地电连接的情况下，各个单位线圈11之间也不会产生电位差，并且可以防止循环电流的产生。

并联地电连接的多个单位线圈11形成为呈螺旋形状，每个单位线圈11每180度(0.5匝)沿向内径向方向Y1移位一层。一层移位的角度由下述角度限定，该角度是通过将每极每相槽数目(二)与下述值相乘而得到的，该值是通过将360度除以其中多个同相单位线圈11并联地电连接的并联数目(四)而得到的。也就是说，在其中每极每相槽数目为2的该实施方式的马达M中，可以将并联数目增加至高达45度(360度/8个极)，45度是全节距卷绕的线圈节距角度，并且并联连接的数目可以高达16。因此，可以通过增大并联数目来向马达M施加大的电流。

如图9中所示，当单位线圈11展开时，U相单位线圈11全部具有相同的形状，该形状包括10个全节距卷绕和总共9个短节距卷绕或长节距卷绕。与U相类似，V相和W相全部具有相同的形状，该形状包括10个全节距卷绕和总共9个短节距卷绕或长节距卷绕。如上所述，由于所有单位线圈11的形状是相同的，因此可以使单位线圈11的成形工具通用化并降低制造成本。

这里，该实施方式中的单位线圈11的全节距卷绕的线圈端部11b的总数目(F)和短节距卷绕或长节距卷绕的线圈端部11b的总数目(G)可以通过下面的等式(1)和等式(2)来定义。A代表相数目，B代表槽数目，C代表同相单位线圈11的数目(与并联数目相同)，并且D代表槽32的层叠的数目。

表达式(1)F＝(D/C)×(B/2A)

表达式(2)G＝(D/C)×(B/2A)-1

该实施方式的马达M具有3个相、8个极和48个槽(A＝3，B＝48)，同相单位线圈11的数目是4(C＝4)，并且槽32的层叠的数目是5(D＝5)。因此，根据等式(1)，全节距卷绕的线圈端部11b的总数目为F＝(5/4)×(48/6)＝10，并且短节距卷绕或长节距卷绕的线圈端部11b的总数目是G＝(5/4)×(48/6)-1＝9。

图10示出了当从径向方向Y观察时的每个相的卷绕构型的概念图。从图10可以理解的是，在每个相的所有单位线圈11中，在齿31b的一个端面侧(图的上侧)上，短节距卷绕和长节距卷绕交替地重复，并且在齿31b的另一端面侧(图的下侧)上，呈现全部全节距卷绕。由于齿31b的一个端面侧由长节距卷绕和短节距卷绕构成，因此当两个同相单位线圈11被插入相邻的槽32中时，设置线圈端部11b，在线圈端部11b中，一个单位线圈11由长节距卷绕形成并且另一单位线圈11由短节距卷绕形成。因此，线圈端部11b的在径向方向Y上的宽度可以减小而不会干扰同相单位线圈11中的线圈端部11b。另一方面，由于全节距卷绕在齿31b的另一端面侧上重复，因此径向方向Y上的宽度大于一个端面侧处的在径向方向Y上的宽度，这是因为同相单位线圈11中的线圈端部11b彼此干扰。因此，在平面图中，在一个端面侧上沿径向方向Y形成有空间。在该实施方式中，单位线圈11的两端部沿与轴向方向Z相同的方向延伸，并且单位线圈11的两端部被引出至一个端面侧(参见图9和图10)。也就是说，由于一个端面侧——在该端面侧中，在径向方向Y上形成有空间——是单位线圈11的两端部所延伸的相同的方向侧，因此可以通过有效地利用该空间来形成线连接部，并且可以使马达M的直径尺寸紧凑。单位线圈11的两端部可以在轴向方向Z上沿相同的方向延伸，并且单位线圈11的两端部可以被引出至另一端面侧。在这种情况下，另一端面侧中的在径向方向Y上的宽度大于一个端面侧中的在径向方向Y上的宽度，但是在轴向方向Z上创造空间。因此，该空间可以有效地用于形成线连接部，并且可以使马达M的轴尺寸紧凑。

另一实施方式1

图11示出了在具有3个相、8个极和48个槽的马达M中的根据另一实施方式1的U相单位线圈11的构型示例。在该实施方式中，在插入到相邻的槽32中的两个同相单位线圈11当中，在一个单位线圈11中，齿31b的一个端面侧处的线圈端部11b由长节距卷绕形成并且齿31b的另一端面侧处的线圈端部11b由短节距卷绕形成，在另一单位线圈11中，齿31b的一个端面侧处的线圈端部11b由短节距卷绕形成并且齿31b的另一端面侧处的线圈端部11b由长节距卷绕形成。

也就是说，在插入1号槽的U1相单位线圈11和U3相单位线圈11中，齿31b的一个端面侧(图的前侧)上的线圈端部11b由长节距卷绕形成，并且齿31b的另一端面侧(图的后侧)上的线圈端部11b由短节距卷绕形成。另一方面，在插入与1号槽相邻的48号槽中的U2相单位线圈11和U4相单位线圈11中，齿31b的一个端面侧(图的前侧)上的线圈端部11b由短节距卷绕形成，并且齿31b的另一端面侧(图的后侧)上的线圈端部11b由长节距卷绕形成。

也就是说，在该实施方式中，在设置于齿31b的一个端面侧或另一端面侧处的两个单位线圈11(例如，U1相单位线圈11和U2相单位线圈11)中，长节距卷绕和短节距卷绕重复地设置。因此，在齿31b的两个端面处的线圈端部11b的沿径向方向Y的宽度可以减小，而不会干扰同相单位线圈11中的线圈端部11b。

另一实施方式2

图12至图14示出了在具有3个相、8个极和48个槽的马达M中的根据另一实施方式2的U相单位线圈11的构型示例。

在该实施方式中，其中多个(在该实施方式中为两个)同相单位线圈11并联地电连接的并联数目是二。同样在该实施方式中，如在上述实施方式中那样，单位线圈11形成为呈螺旋形状，该螺旋形状在每个下述角度(360度)处沿径向方向Y移位一层，该角度是通过将每极每相槽数目(二)与下述值相乘而获得的，该值是通过将360除以并联数目(二)而获得的(参见图13和图14)。

在该实施方式中，由于并联数目和每极每相槽数目是相同的，因此对于一个槽32，可以设置一个单位线圈11的多个(在本实施方式中为五个)线圈侧11a。因此，不需要如图3中所示的示例那样将U1相单位线圈11的端部和U3相单位线圈11的端部设置成移位180度。

在该实施方式中，如图12中所示，U1相线圈侧11a的一端部(中性点U1n)用作1号槽的第一层，并且U2相线圈侧11a的一端部(中性点U2n)用作与1号槽相邻的48号槽的第一层。此外，U1相线圈侧11a的另一端部(相端子U1s)用作42号槽的第五层，并且U2相线圈侧11a的另一端部(相端子U2s)用作与42号槽相邻的43号槽的第五层。

因此，两个U相单位线圈11的端部从相邻的槽32引出。由此，可以缩短相端子连接线，并且可以防止每个相的相端子连接线的错误布线。

此外，所有单位线圈11总共大致具有5匝，并且在齿31b的一个端面侧(图的前侧)上，短节距卷绕和长节距卷绕交替地重复。在齿31b的另一端面侧(图的后侧)上，呈现全部全节距卷绕(参见图13和图14)。

这里，单位线圈11的全节距卷绕的线圈端部11b的总数目(F)和短节距卷绕或长节距卷绕的线圈端部11b的总数目(G)可以定义如下。本实施方式的马达M具有3个相、8个极和48个槽(A＝3，B＝48)，同相单位线圈11的数目为2(C＝2)，并且槽32的层叠的数目是5(D＝5)。因此，根据上述等式(1)，全节距卷绕的线圈端部11b的总数目为F＝(5/2)×(48/6)＝20，并且根据等式(2)，短节距卷绕或长节距卷绕的线圈端部11b的总数目为G＝(5/2)×(48/6)-1＝19。

另一方面，在U1相与U2相当中，单位线圈11的形状是不同的。如图13中所示，对于4.5匝，U1相单位线圈11重复由全节距卷绕、短节距卷绕、全节距卷绕和长节距卷绕构成的0.5匝，并且最后的大致0.5匝由全节距卷绕、短节距卷绕和全节距卷绕构成。如图14中所示，对于4.5匝，U2相单位线圈11重复由全节距卷绕、长节距卷绕、全节距卷绕和短节距卷绕构成的0.5匝，并且最后的大致0.5匝由全节距卷绕、长节距卷绕和全节距卷绕构成。

如上所述，在本实施方式中，尽管需要准备两种类型的形状的单位线圈11，但是可以缩短相端子连接线，并且可以防止相端子连接线的错误布线。另外在图3的示例中，如在该实施方式中那样，U3相单位线圈11的两端部和U4相单位线圈11的两端部可以被从相邻的槽32拉出，而U1相单位线圈11的两端部和U2相单位线圈11的两端部可以被从相邻的槽32引出。

其他实施方式

(1)在上述实施方式中，设置在定子芯31的最外周侧上的单位线圈11的一端部由Y连接的中性点构成，并且设置在定子芯31的最内周侧上的单位线圈的另一端部由Y连接的相端子构成。代替这种构型，设置在定子芯31的最外周侧上的单位线圈11的一端部可以由Y连接的相端子构成，并且设置在定子芯31的最内周侧上的单位线圈11的另一端部可以由Y连接的中性点构成。

(2)在上述实施方式中，单位线圈11从定子芯31的最外周侧以每个预定角度沿向内径向方向Y1移位一层的方式缠绕，但是单位线圈11可以从定子芯31的最内周侧以每个预定角度沿向外径向方向Y2移位一层的方式缠绕。

(3)在上述实施方式中，已经描述了具有8个极和48个槽的马达M作为示例，但是可以使用任何马达M，只要每极每相槽数目是整数即可。此外，马达M不限于其中转子2沿定子芯31的向内径向方向Y1的马达M，而是可以是其中转子2沿定子芯31的向外径向方向Y2设置的马达M。

(4)上述实施方式中的马达M不限于三相交流同步马达，并且可以是具有两相或更多相的交流马达、感应马达、同步马达或类似物。

本公开适用于设置有通过波状卷绕形成的线圈的旋转电机。

在前面的说明书中已经描述了本发明的原理、优选实施方式和操作模式。然而，旨在被保护的本发明不应被解释为限于所公开的特定实施方式。此外，这里描述的实施方式应被视为说明性的而非限制性的。在不背离本发明的精神的情况下，可以由其他人作出变型和改型，并且可以采用等同方案。因此，明确的意图是，由此涵盖落入如权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有这些变型、改型和等同方案。

Claims (7)

1.一种旋转电机(M)，包括：

环形的定子芯(31)，所述环形的定子芯(31)具有多个齿(31b)和分别形成在相邻的所述齿之间的多个槽(32)；

线圈(1)，所述线圈(1)具有多个单位线圈(11)，所述多个单位线圈(11)构造成通过波状缠绕而被缠绕在所述多个槽上；以及

转子(2)，所述转子(2)设置成面向所述定子芯并且通过接收通过对所述线圈通电而产生的磁通而旋转，

其中，在所有的所述单位线圈的两端部当中，一端部设置在所述槽中的所述定子芯的最外周侧上，并且另一端部设置在所述槽中的所述定子芯的最内周侧上。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，

其中，在所述单位线圈中，所述齿的一个端面侧处的线圈端部通过交替重复长节距卷绕和短节距卷绕而形成，所述长节距卷绕具有比通过将所述定子芯的槽数目除以所述转子的极数目得到的每极槽数目更大的线圈节距，所述短节距卷绕具有比所述每极槽数目更小的线圈节距，并且所述齿的另一端面侧处的线圈端部通过全节距卷绕而形成，在所述全节距卷绕中，线圈节距等于所述每极槽数目。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，

其中，所述单位线圈的两端部延伸至所述齿的一个端面侧。

4.根据权利要求2所述的旋转电机，

其中，所述单位线圈的两端部延伸至所述齿的另一端面侧。

5.根据权利要求1所述的旋转电机，

其中，在插入相邻的所述槽中的两个同相单位线圈当中，

在一个单位线圈中，所述齿的一个端面侧处的线圈端部通过长节距卷绕而形成，所述长节距卷绕具有比通过将所述定子芯的槽数目除以所述转子的极数目而获得的每极槽数目更大的线圈节距，并且所述齿的另一端面侧处的线圈端部通过短节距卷绕而形成，所述短节距卷绕具有比所述每极槽数目更小的线圈节距，并且

在另一单位线圈中，所述齿的所述一个端面侧处的线圈端部通过所述短节距卷绕而形成，并且所述齿的所述另一端面侧处的线圈端部通过所述长节距卷绕而形成。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的旋转电机，

其中，所述单位线圈以针对每个下述角度沿径向方向移位一层的螺旋形状形成，该角度是将通过将360度除以多个同相单位线圈并联地电连接的并联数目得到的值与通过将所述定子芯的槽数目除以相数目和所述转子的极数目得到的每极每相槽数目相乘而得到的。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的旋转电机，

其中，所述单位线圈的所述一端部由Y连接的中性点构成。