CN110943561B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机，定子包括定子芯和定子绕组，上述定子芯设置有沿周向方向布置的槽，上述定子绕组具有绕着槽缠绕的相位线圈。转子布置成在径向方向上与定子相对，并且在周向方向上具有磁极。每个相位线圈构造成第一端与外部端子连接，第二端与中性点连接，并且2n(n为自然数)个环绕线圈布置成环绕定子芯且串联连接。中性点侧线圈容纳在第一槽中，在第一槽中容纳有端子侧线圈。端子侧线圈是布置在相位线圈中的第一相位线圈的外部端子侧的环绕线圈。中性点侧线圈是布置在相位线圈中的第二相位线圈的中性点侧的环绕线圈。第二相位线圈的相位与第一相位线圈的相位不同。

Description

旋转电机

技术领域

本公开涉及一种旋转电机。

背景技术

通常，已知有一种包括定子芯和定子绕组的旋转电机。定子芯具有圆形环状的形状，并且在周向方向上设置有多个槽。定子绕组绕着槽缠绕。在诸如这样的旋转电机中，已知会发生如下情况。即，当施加方波电压时，因方波电压的高频分量，会在定子绕组中发生谐振现象，并且电压被放大(参考JP-A-2013-081356)。当最大相间电压因电压放大而增大时，可能发生短路。因此，需要改善相间绝缘性能。然而，为了提高相间绝缘性能，可以使绝缘膜变厚等。其结果是，相间距离的增大成为问题。即，绕组的占空系数(密度)的减小、尺寸的增大等成为问题。

在此，在JP-A-2013-081356的旋转电机中，当相同相位的相绕组从一端到另一端被分成四个绕组，并且被分开的绕组是第一部分绕组、第二部分绕组、第三部分绕组和第四部分绕组时，从一端开始依次将第一部分绕组和第四部分绕组容纳在相同相位的不同槽中。其结果是，减弱了第一部分绕组a与第四部分绕组d之间的磁性耦合。互感可以设置为接近0，并且谐振可以被抑制。因此，可以减小所需的绝缘性能，并且可以减小相间距离。

然而，为了进一步获得旋转电机的尺寸减小和密度增大，有时可能需要使相间距离进一步减小、多极化等。在这种情况下，不管绕组容纳在槽中的方式如何，绕组之间的距离变得接近。因此，绕组之间的磁性耦合(互感)的增大是不可避免的。因此，在JP-A-2013-081356的构造中，难以实现相间距离的减小效果以及旋转电机的尺寸减小和密度增大这两者。

发明内容

因此，希望提供一种旋转电机，其能够实现绕组的尺寸减小和密度增大，同时抑制最大相间电压。

本实施例的示例性实施例提供了一种旋转电机，包括：定子，上述定子具有定子芯和定子绕组，上述定子芯具有圆柱形状并且设置有沿周向方向布置的多个槽，上述定子绕组具有绕着槽缠绕的多个相位线圈；以及转子，上述转子布置成在径向方向上与定子相对，并且在周向方向上具有多个磁极。在旋转电机中，每个相位线圈构造成第一端连接到外部端子，第二端连接到中性点，并且2n(n是自然数)个环绕线圈被布置成环绕定子芯且串联连接。中性点侧线圈被容纳在第一槽中，在上述第一槽中容纳有端子侧线圈。端子侧线圈是布置在相位线圈中的第一相位线圈的外部端子侧的环绕线圈。中性点侧线圈是布置在相位线圈中的第二相位线圈的中性点侧的环绕线圈。第二相位线圈与第一相位线圈的相位不同。

当方波电压因切换等而施加到定子绕组时，由于方波电压的高频分量而发生谐振现象(浪涌)。此时，流向端子侧线圈的谐振电流和流向中性点侧线圈的谐振电流处于相反的方向。在此，第二相位线圈的中性点侧线圈容纳在第一槽中，在上述第一槽中容纳有第一相位线圈的端子侧线圈。其结果是，在第一相位线圈的端子侧线圈与第二相位线圈的中性点侧线圈之间产生相互磁感应。能够减小在每个环绕线圈中产生的浪涌电压。其结果是，可以抑制最大相间电压。因这一减小效果，能够缩短用于绝缘的相间距离。能够获得绕组的尺寸减小和密度增大。另外，由于绕组之间的距离变短，并且相互磁感应增大，因此，能够获得更大的减小效果。

附图说明

在附图中：

图1是根据第一实施例的驱动电机的整体结构的剖视图；

图2A是驱动电机的电路图；

图2B是设置在驱动电机中的定子的定子绕组的电路图；

图3是定子的定子芯的立体图；

图4是定子绕组的环绕线圈的绕组图；

图5A至图5C是定子绕组的每个相位线圈的环绕线圈的绕组图；

图6是传统构造中的环绕线圈的绕组图；

图7A至图7C是传统构造中的每个相位线圈的环绕线圈的绕组图；

图8是传统构造中的谐振电流和浪涌电压的图；

图9是传统构造中的浪涌电压的图；

图10是传统构造中的U相与V相之间的电势差的图；

图11是第一实施例中的谐振电流和浪涌电压的图；

图12是第一实施例中的浪涌电压的图；

图13是第一实施例中的U相与V相之间的电势差的图；

图14是示出了在传统构造和第一实施例中的浪涌电压随时间变化的行为的图；

图15是根据第二实施例的环绕线圈的绕组图；

图16A至图16C是第二实施例中的每个相位线圈的环绕线圈的绕组图；

图17是第二实施例中的谐振电流和浪涌电压的图；

图18是第二实施例中的浪涌电压的图；以及

图19是第二实施例中的U相与V相之间的电势差的图。

具体实施方式

(第一实施例)

以下，对将本公开的旋转电机作为车辆的用于产生驱动力的驱动电动机来实施的实施例进行说明。在以下的附图中，附图标记D1、D2、D3分别指示旋转电机的轴向方向、径向方向和周向方向。

首先，将对与根据本实施例的旋转电机对应的驱动电动机10的构造进行描述。图1是根据本实施例的驱动电动机10的整体结构的剖视图。另外，图2是驱动电动机10的电路图。如图1所示，根据本实施例的驱动电动机10包括壳体11、转子20和定子30。驱动电机10是三相交流旋转电机。

转子20包括旋转轴21、转子芯22和永磁体23。转子芯22固定到旋转轴21。另外，旋转轴21经由一组轴承12、13被壳体11支承，从而能自由地旋转。多个永磁体23布置成在转子芯22的周向方向D3上以预定间距埋入。永磁体23被磁化成使得其极性在周向方向D3上交替地不同。在此，例如，转子20的结构可以用各种已知类型来代替，诸如励磁绕组绕着爪极式芯缠绕的绕组励磁类型(winding-field type)。

定子30在径向方向D2上布置在转子20的外侧上。定子30包括定子芯31和定子绕组32。定子芯31具有圆柱形状，并且固定到壳体11的周向壁的内周面。定子绕组32绕着定子芯31的槽35缠绕。另外，定子绕组32的第一线圈端部32a在沿旋转轴21的方向上从定子芯31的轴向方向D1的一个端面突出。定子绕组32的第二线圈端部32b在沿旋转轴21的方向上从定子芯31的轴向方向D1的另一个端面突出。

如图2A和图2B所示，定子绕组32形成为使得U相位线圈32U、V相位线圈32V和W相位线圈32W在中性点N处连接，由此形成Y形连接。如图2B所示，U相位线圈32U由串联连接的十六个环绕线圈(旋转线圈)Ua1至Ua8和Ub1至Ub8形成。以类似的方式，V相位线圈32V由串联连接的十六个环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8形成。W相位线圈32W由串联连接的十六个环绕线圈Wa1至Wa8和Wb1至Wb8形成。

在此，U相位线圈32U的环绕线圈以如下顺序布置在电路中：U相位线圈32U的外部端子320U、环绕线圈Ua1、环绕线圈Ua2、…、环绕线圈Ua8、环绕线圈Ub1、环绕线圈Ub2、...、环绕线圈Ub8以及中性点N。

以类似的方式，V相位线圈32V的环绕线圈以如下顺序布置在电路中：V相位线圈32V的外部端子320V、环绕线圈Va1、环绕线圈Va2、...、环绕线圈Va8、环绕线圈Vb1、环绕线圈Vb2、...、环绕线圈Vb8以及中性点N。

以类似的方式，W相位线圈32W的环绕线圈以如下顺序布置在电路中：W相位线圈32W的外部端子320W、环绕线圈Wa1、环绕线圈Wa2、...、环绕线圈Wa8、环绕线圈Wb1、环绕线圈Wb2、...、环绕线圈Wb8以及中性点N。

逆变器41连接在电池40与外部端子320U、外部端子320V及外部端子320W之间。逆变器41包括六个功率元件42。

具体而言，逆变器41是具有与定子绕组32的相数相同数量的上臂和相同数量的下臂的全桥电路。逆变器41构成三相全波整流电路。逆变器41构成用于通过调节供给到驱动电动机10的电力来对驱动电动机10进行驱动的驱动电路。即，逆变器41具有作为功率元件42的开关Sp和Sn，并且对流至驱动电动机10的通电电流进行调节。逆变器41包括用于每相的上臂开关Sp和下臂开关Sn。根据本实施例，电压控制型半导体开关元件用于开关Sp和Sn中的每一个。具体而言，使用N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。上臂二极管Dp反向并联地连接到上臂开关Sp。下臂二极管Dn反向并联地连接到下臂开关Sn。根据本实施例，使用开关Sn、Sp的各个体二极管(body diode)作为二极管Dp、Dn。在此，二极管不限于体二极管。例如，二极管可以是与开关Sp和Sn分开的部件。

包括每相的开关Sp和Sn的串联连接体的中间连接点连接到对应的相位线圈32U、32V、32W的一端。相位线圈32U、32V、32W通过星形连接(Y形连接)被连接。因此，相位线圈32U、32V、32W的另一端在中性点N处彼此连接。

当车辆被驱动时，基于来自控制器(未示出)的命令适当地执行功率元件42的切换操作。三相交流电压从电池40经由逆变器41施加到定子绕组32。转子20因所施加的电压而旋转。转子20的旋转轴21被直接地连接到发动机的曲轴(未示出)。替代地，旋转轴21与曲轴经由位于两者间的离合器、齿轮等连接。

在旋转轴21被直接地连接到曲轴的情况下，发动机因转子20的旋转轴21的旋转而被起动。

接下来，将描述定子30的细节。定子芯31是其中层叠有薄钢板的层叠类型。如图3所示，在定子芯31的内周面上设置有多个齿31a。被齿31a分隔开的空间用作槽35。因此，在定子芯31的内周面上形成有多个槽35。根据本实施例，与转子20的磁极数量对应地形成四十八个槽35，以在其中容纳包括三个相位线圈的定子绕组32。此后，为了描述的目的，对四十八个槽35中的每一个进行编号。即，如图4等所示，槽35沿周向方向D3依次指定为槽S1至槽S48。

接下来，将参照图4和图5A至图5C描述定子绕组32。图4和图5A至图5C是定子绕组32的分解图。图4是从轴向方向D1观察的定子30在周向方向D3上分解的分解图。图4示出了对环绕线圈进行容纳的槽35(槽S1至S48)的位置。图5A至图5C是从径向方向D2观察的定子30在周向方向D3上分解的分解图。图5A示出了对U相位线圈32U的环绕线圈Ua1至Ua8和Ub1至Ub8进行容纳的槽35(槽S1至S48)的位置。图5B示出了对V相位线圈32V的环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8进行容纳的槽35(槽S1至S48)的位置。图5C示出了对W相位线圈32W的环绕线圈Wa1至Wa8和Wb1至Wb8进行容纳的槽35(槽S1至S48)的位置。图4和图5A至图5C中所示的每个箭头指示缠绕方向。箭头的基端侧指示缠绕的开始，前端侧指示缠绕的结束。

如图4和图5A至图5C所示，定子绕组32的每个相位线圈32U、32V、32W由引线形成，该引线是通过叠绕(lap winding)而绕着槽35缠绕的单根连续线材。根据本实施例，环绕线圈Ua1至Ua8、Ub1至Ub8、Va1至Va8、Vb1至Vb8、Wa1至Wa8、Wb1至Wb8被设置成以预定磁极距(根据本实施例，等于五个槽)间隔开。相位线圈32U、32V、32W设置成沿预定方向(例如顺时针方向)绕着定子芯31大致形成两圈。即，每个相位线圈32U、32V、32W设置成在径向方向D2上重叠成两层、即内层和外层。

另外，当在环绕线圈Ua1至Ua8被设置成绕着定子芯31形成圈之后设置用作第二圈的环绕线圈Ub1至Ub8时，环绕线圈Ub1至Ub8布置成在周向方向D3上从环绕线圈Ua1至Ua8偏移单个槽。

例如，环绕线圈Ub1被设置成在逆时针方向(图4中的向左方向)上从环绕线圈Ua1偏移单个槽。环绕线圈Ub2至Ub8也被类似地设置成分别从环绕线圈Ua2至Ua8沿逆时针方向偏移单个槽。这也类似地适用于V相位线圈32V和W相位线圈32W。

另外，V相位线圈32V的环绕线圈Va1被设置成在顺时针方向(图4中的向右方向)上从U相位线圈32U的环绕线圈Ua1偏移两个槽。V相位线圈32V的环绕线圈Va2至Va8和Vb1至Vb8也类似地分别从环绕线圈Ua2至Ua8和Ub1至Ub8偏移。此外，V相位线圈32V的环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8的缠绕方式与U相位线圈32U的环绕线圈Ua1至Ua8和Ub1至Ub8的缠绕方式相反。即，其极性(电流方向)相反。

此外，W相位线圈32W的环绕线圈Wa1被设置成在逆时针方向(图4中的向左方向)上从U相位线圈32U的环绕线圈Ua1偏移两个槽。W相位线圈32W的环绕线圈Wa2至Wa8和Wb1至Wb8也类似地分别从环绕线圈Ua2至Ua8和Ub1至Ub8偏移。此外，W相位线圈32W的环绕线圈Wa1至Wa8和Wb1至Wb8的缠绕方式与U相位线圈32U的环绕线圈Ua1至Ua8和Ub1至Ub8的缠绕方式相反。即，其极性(电流方向)相反。

由于如上所述的构造，环绕线圈Ua1至Ua8、Ub1至Ub8、Va1至Va8、Vb1至Vb8、Wa1至Wa8、Wb1至Wb8容纳在槽35中，使得在每个槽35中容纳两个环绕线圈。即，在各槽35中，引线被容纳成在径向方向D2的内侧和外侧形成两层。

例如，U相位线圈32U的环绕线圈Ua1形成为从第二槽S2朝向第七槽S7缠绕在第二槽S2与第七槽S7之间。以类似的方式，U相位线圈32U的环绕线圈Ua2形成为从第十三槽S13朝向第八槽S8缠绕在第八槽S8与第十三槽S13之间。

以类似的方式，U相位线圈32U的环绕线圈Ub1形成为从第一槽S1朝向第六槽S6缠绕在第一槽S1与第六槽S6之间。以类似的方式，U相位线圈32U的环绕线圈Ub2形成为从第十二槽S12朝向第七槽S7缠绕在第七槽S7与第十二槽S12之间。

以类似的方式，V相位线圈32V的环绕线圈Vb1形成为从第八槽S8朝向第三槽S3缠绕在第三槽S3与第八槽S8之间。以类似的方式，W相位线圈32W的环绕线圈Wa2形成为从第六槽S6朝向第十一槽S11缠绕在第六槽S6与第十一槽S11之间。

因此，U相位线圈32U的环绕线圈Ua1和环绕线圈Ub2容纳在第七槽S7中。另外，U相位线圈32U的环绕线圈Ub1和W相位线圈32W的环绕线圈Wa2容纳在第六槽S6中。此外，U相位线圈32U的环绕线圈Ua2和V相位线圈32V的环绕线圈Vb1容纳在第八槽S8中。

根据前面的描述，在相位线圈32U、32V、32W中的第一相位线圈的端子侧线圈Ua1至Ua8、Va1至Va8、Wa1至Wa8中的一个端子侧线圈以及在中性点侧线圈Ub1至Ub8、Vb1至Vb8、Wb1至Wb8中的一个中性点侧线圈被容纳在每个奇数编号的槽S1、S3、S5、...、S47(对应于第二槽)中。在此，端子侧线圈Ua1至Ua8、Va1至Va8、Wa1至Wa8是相位线圈32U、32V、32W的比中间点M更朝向外部端子侧的环绕线圈，并且可以称为端子侧线圈Ua、Va、Wa。另外，中性点侧线圈Ub1至Ub8、Vb1至Vb8、Wb1至Wb8是相位线圈32U、32V、32W的比中间点M更朝向中性点侧的环绕线圈，并且可以称为中性点侧线圈Ub、Vb、Wb。

同时，在相位线圈32U、32V、32W中预先确定的第一相位线圈的一个端子侧线圈Ua、Va、Wa以及与第一相位线圈的相位不同的第二相位线圈的一个中性点侧线圈Ub、Vb、Wb被容纳在每个偶数编号的槽S2、S4、S6、...、S48(对应于第一槽)中。

另外，在定子30中，不存在其中第一相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa和第二相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa容纳在一起的槽35。以类似的方式，不存在其中第一相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb和第二相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb容纳在一起的槽35。即，不存在容纳两个或更多个端子侧线圈Ua、Va、Wa的槽。以类似的方式，不存在其中容纳两个或更多个中性点侧线圈Ub、Vb、Wb的槽。

根据前面的描述，在位于周向方向D3上的奇数编号的槽35两侧的第一槽中的一个，容纳有第一相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa和第二相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb。另外，在位于周向方向D3上的奇数编号的槽35两侧的第一槽中的另一个，容纳有第一相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb和第三相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa。第三相位线圈不同于第一相位线圈和第二相位线圈。例如，位于第七槽S7的周向方向D3上的两侧中的一侧的槽S8中，容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua2和V相位线圈32V的中性点侧线圈Vb1。另外，在另一侧的槽S6中，容纳有U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub1和W相位线圈32W的端子侧线圈Wa2。

另外，因如上所述的构造，在相位线圈32U、32V、32W中预先确定的第一相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa与第二相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb一起容纳在槽35中预先确定的第一槽中。同时，第一相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa与第一相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb一起容纳在第二槽中。例如，U相位线圈32U的环绕线圈Ua1与V相位线圈32V的环绕线圈Vb8一起容纳在第二槽S2(对应于第一槽)中。另外，U相位线圈32U的环绕线圈Ua1与U相位线圈32U的环绕线圈Ub2一起容纳在第七槽S7(对应于第二槽)中。

在此，相位线圈32U、32V、32W每个通过使用连续线材设置。然而，相位线圈32U、32V、32W可以通过将导体部段插入到槽35中并且将导体部段的端部连接来设置。导体部段是其中具有大致矩形的剖面(直角剖面)和固定厚度的电导体形成为大致U形的导体部段。

接下来，对如上所述构造成的驱动电动机10中的、电压从外部端子320U经由逆变器41施加到定子绕组32的瞬间产生的浪涌电压进行描述。首先，对具有传统构造并用作与如上所述的构造的驱动电动机10进行比较的驱动电动机的定子绕组132进行描述。此时，主要描述与如上所述的构造的不同之处。图6和图7是传统构造的定子绕组132的分解图。图6是以与图4类似的方式从轴向方向D1观察的、定子30在周向方向D3上分解的分解图。图7是以与图5类似的方式从径向方向D2观察的、定子30在周向方向D3分解的分解图。

如图6和图7所示，定子绕组132的每个相位线圈132U、132V、132W形成为使作为单根连续线材的引线通过叠绕而绕着槽35缠绕。在传统构造的定子绕组132中，环绕线圈Ua1至Ua8、Ub1至Ub8、Va1至Va8、Vb1至Vb8、Wa1至Wa8、Wb1至Wb8被设置成以预定磁极距(等于五个槽)间隔开。

另外，在传统构造中，与如上所述的定子绕组32不同，环绕线圈Ua1和环绕线圈Ua2设置在相同的槽35之间(第一槽S1与第六槽S6之间)。这类似地适用于U相位线圈132U中的其他环绕线圈Ua3至Ua8和Ub1至Ub8。另外，这类似地适用于V相位线圈132V和W相位线圈132W。

因如上所述的构造，U相位线圈132U的端子侧线圈Ua(X+1)容纳槽在35(槽S1、S6、S7、S12、S13、S18、S19、S24)中，在其中容纳有U相位线圈132的端子侧线圈Ua(X)。在此，(X)是1、3、5、7中的任意一个，而(X+1)是2、4、6、8中的任意一个。

另外，U相位线圈132的中性点侧线圈Ub(X+1)容纳在槽35(槽S25、S30、S31、S36、S37、S42、S43或S48)中，在其中容纳有U相位线圈132U的中性点侧线圈Ub(X)。这类似地适用于容纳有V相位线圈132V和W相位线圈132W的槽35。

在此，对从相位线圈132U、132V、132W的上臂开关Sp处于导通状态时直到V相位线圈132V和W相位线圈132W的下臂开关Sn进入导通状态的瞬时的U相位线圈132U与V相位线圈132V之间的电势差进行描述。首先，对传统构造的定子绕组132中的电势差进行描述。

在传统构造的定子绕组132中，在V相位线圈132V和W相位线圈132W的下臂开关Sn进入导通状态的瞬时，因包括在基于切换施加的电压(方波电压)中的高频分量而发生谐振现象。

即，如图8所示，在相邻的环绕线圈之间存在寄生电容36。在此，在环绕线圈与定子芯31之间也存在寄生电容。然而，在图8中省略了该寄生电容。因此，在通过逆变器41实施切换的瞬时，谐振电流Ir(浪涌电流)经由寄生电容36流到每个环绕线圈，并且发生谐振现象。在此，图8中的箭头方向指示谐振电流Ir的方向。

箭头的粗细指示谐振电流Ir的大小。此时，已知对称的谐振电流Ir在端子侧线圈Ua、Va、Wa与中性点侧线圈Ub、Vb、Wb之间流动。即，流向端子侧线圈Ua、Va、Wa的谐振电流Ir流动的方向与流向中性点侧线圈Ub、Vb、Wb的谐振电流Ir流动的方向相反。另外，谐振电流Ir随着环绕线圈靠近外部端子(320U、320V、320W)或中性点N而增大。

随着环绕线圈靠近中间点M，谐振电流Ir减小。因此，如图8和图9所示，在相位线圈32U、32V、32W中，在外部端子320U、320V、320W附近或中性点N附近的环绕线圈中产生的浪涌电压Vs大于在中间点M附近的环绕线圈中产生的浪涌电压Vs。在此，由于谐振电流Ir的方向不同，因此，端子侧线圈Ua、Va、Wa的浪涌电压Vs的极性与中性点侧线圈Ub、Vb、Wb的浪涌电压Vs的极性不同。在图8中，在每个环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8中产生的浪涌电压Vs的方向(极性和施加方向)由箭头的方向指示。浪涌电压Vs的大小由箭头的粗细指示。另外，在图9中，在环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8中产生的浪涌电压Vs由实线指示。在此，在U相位线圈32U的每个环绕线圈Ua1至Ua8和Ub1至Ub8中产生的浪涌电压Vs的方向与在每个环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8中产生的浪涌电压Vs的方向相反。

在这种情况下，U相位线圈132U与V相位线圈132V之间的电势差能够通过经由中性点N相加的图8和图9所示的每个环绕线圈的浪涌电压Vs的总和来计算。U相位线圈132U与V相位线圈132V之间的电势差如图10所示。如图10所示，在传统构造的定子绕组132中，U相位线圈132U与V相位线圈132V之间的电势差在中间点M处最大。

接下来，对根据本实施例的定子绕组32的电势差进行描述。在根据本实施例的定子30中，也在执行切换的瞬时，基于与传统构造类似的原理，诸如图11所示的谐振电流Ir流动。另外，在环绕线圈中产生诸如图11中的实线箭头和图12中的虚线所示的那些的浪涌电压Vs。

然而，在本实施例的定子30中，U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub容纳在槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43中，在其中容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua。因此，在端子侧线圈Ua与中性点侧线圈Ub之间发生磁性耦合。即，在端子侧线圈Ua中产生因中性点侧线圈Ub的谐振电流Ir而产生的感应电压Vi(Ub)。另外，端子侧线圈Ua的谐振电流Ir流动的方向与中性点侧线圈Ub的谐振电流Ir流动的方向相反。因此，因相互磁感应，当产生基于中性点侧线圈Ub的谐振电流Ir的感应电压Vi(Ub)时，端子侧线圈Ua的浪涌电压Vs(Ua)减小。即，从端子侧线圈Ua的浪涌电压Vs(Ua)中减去感应电压Vi(Ub)。在此，还建立了相反的关系。基于中性点侧线圈Ub的浪涌电压Vs(Ub)因端子侧线圈Ua的感应电压Vi(Ua)而减小。

例如，根据本实施例，U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub2容纳在第二槽S2中，在其中容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua1。因此，在端子侧线圈Ua与中性点侧线圈Ub2之间发生磁性耦合。即，在端子侧线圈Ua1中产生因中性点侧线圈Ub2而产生的感应电压Vi(Ub2)。因此，端子侧线圈Ua1的浪涌电压Vs(Ua1)通过基于中性点侧线圈Ub2的感应电压Vi(Ub2)而减小。

以类似的方式，V相位线圈32V的中性点侧线圈Vb容纳在槽S3、S9、S15、S21、S27、S33、S39、S45中，其中容纳有V相位线圈32V的端子侧线圈Va。因此，以与U相位线圈32U中类似的方式，端子侧线圈Va的浪涌电压Vs(Va)通过感应电压Vi(Vb)而减小。在此，还建立了相反的关系。

以类似的方式，W相位线圈32W的中性点侧线圈Wb容纳在槽S5、S11、S17、S23、S29、S35、S41、S47中，其中容纳有W相位线圈32W的端子侧线圈Wa。因此，以与U相位线圈32U中类似的方式，端子侧线圈Wa的浪涌电压Vs(Wa)通过感应电压Vi(Wb)而减小。在此，还建立了相反的关系。

在图11中，V相位线圈32V的环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8的感应电压Vi(Va1至Va8和Vb1至Vb8)的方向和大小由虚线箭头指示。另外，在图12中，V相位线圈32V的环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8的浪涌电压Vs(Va1至Va8和Vb1至Vb8)由虚线指示。此外，V相位线圈32V的环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8的感应电压Vi(Va1至Va8和Vb1至Vb8)由单点划线指示。此外，环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8的最终浪涌电压(Vs-Vi)由实线指示。在此，在图12中，示出了V相位线圈32V的浪涌电压Vs。然而，这类似地适用于U相位线圈32U和W相位线圈32W的浪涌电压Vs。

因此，考虑到由环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8的感应电压Vi引起的减小效果，U相位线圈32U与V相位线圈32V之间的电势差如图13中的实线所示。如图13中的实线所示，在环绕线圈Ua4与环绕线圈Ua5之间以及在环绕线圈Ub4与环绕线圈Ub5之间的电势差最大。因此，如图14所示，在本构造(实线)的定子30中，与传统构造(虚线)相比，切换期间的浪涌电压的影响减小。

另外，在根据本实施例的定子绕组32中，V相位线圈32V的中性点侧线圈Vb容纳在槽S2、S8、S14、S20、S26、S32、S38、S44中，其中容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua。因此，在端子侧线圈Ua与中性点侧线圈Vb之间发生磁性耦合。即，在端子侧线圈Ua中产生基于中性点侧线圈Vb的谐振电流Ir的感应电压Vi(Vb)。另外，端子侧线圈Ua的缠绕方式(电流方向)与中性点侧线圈Vb的缠绕方式(电流方向)相反。因此，因相互磁感应，当在端子侧线圈Ua中产生基于中性点侧线圈Vb的谐振电流Ir的感应电压Vi(Vb)时，端子侧线圈Ua的浪涌电压Vs(Ua)减小。即，感应电压Vi(Ub)和感应电压Vi(Vb)被最终从端子侧线圈的浪涌电压Vs(Ua)中减去。在此，还建立了相反的关系。基于中性点侧线圈Vb的浪涌电压Vs(Vb)通过因端子侧线圈Ua而产生的感应电压Vi(Ua)而减小。

例如，V相位线圈32V的中性点侧线圈Vb8容纳在第二槽S2中，其中容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua1。因此，当发生相互磁感应时，端子侧线圈Ua1的浪涌电压Vs(Ua1)通过基于中性点侧线圈Vb2的感应电压Vi(Vb8)而减小。

另外，在容纳有W相位线圈32W的端子侧线圈Wa和U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub的槽S6、S12、S18、S24、S30、S36、S42、S48中发生类似的现象。即，中性点侧线圈Ub的浪涌电压Vs(Ub)通过因端子侧线圈Wa而产生的感应电压Vi(Wa)而减小。另外，端子侧线圈Wa的浪涌电压Vs(Wa)通过因中性点侧线圈Ub而产生的感应电压Vi(Ub)而减小。

因此，在槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43中，U相位线圈32U的端子侧线圈Ua的浪涌电压Vs(Ua)最终通过基于中性点侧线圈Ub的感应电压Vi(Ub)而减小。在槽S2、S8、S14、S20、S26、S32、S38、S44中，U相位线圈32U的端子侧线圈Ua的浪涌电压Vs(Ua)通过基于中性点侧线圈Vb的感应电压Vi(Vb)而进一步减小。

例如，端子侧线圈Ua1的浪涌电压Vs(Ua1)最终通过基于槽S7中的中性点侧线圈Ub2的感应电压Vi(Ub2)而减小。端子侧线圈Ua1的浪涌电压Vs(Ua1)通过基于槽S2中的中性点侧线圈Vb8的感应电压Vi(Vb8)而进一步减小。

另外，在槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43中，U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub的浪涌电压Vs(Ub)最终通过基于端子侧线圈Ua的感应电压Vi(Ua)而减小。在槽S6、S12、S18、S24、S30、S36、S42、S48中，U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub的浪涌电压Vs(Ub)通过基于中性点侧线圈Wa的感应电压Vi(Wa)而进一步减小。

例如，中性点侧线圈Ub1的浪涌电压Vs(Ub1)最终通过基于槽S1中的端子侧线圈Ua8的感应电压Vi(Ua8)而减小。中性点侧线圈Ub1的浪涌电压Vs(Ub1)通过基于槽S6中的端子侧线圈Wa2的感应电压Vi(Wa2)而进一步减小。

在此，端子侧线圈Va和中性点侧线圈Wb容纳在槽S4、S10、S16、S22、S28、S34、S40、S46中。因此，在端子侧线圈Va与中性点侧线圈Wb之间也可能发生磁性耦合。可能产生感应电压。此外，谐振电流Ir的方向在端子侧线圈Va与中性点侧线圈Wb之间是相同的。因此，无法获得减小效果，并且该关系使得感应电压Vi被叠加。

然而，如上所述，中性点侧线圈Vb容纳在槽S3、S9、S15、S21、S27、S33、S39、S45中，其中容纳有端子侧线圈Va。因此，在端子侧线圈Va中，基于中性点侧线圈Wb的感应电压Vi(Wb)通过基于中性点侧线圈Vb的感应电压Vi(Vb)而抵消。因此，端子侧线圈Va的浪涌电压Vs(Va)最终与传统构造中的浪涌电压不变。

对通过上面描述的构造获得的有利效果进行描述。

当方波电压因切换等而被施加到定子绕组32时，谐振现象因方波电压的高频分量而发生。在此，V相位线圈32V的中性点侧线圈Vb被容纳在槽S2、S8、S14、S20、S26、S32、S38、S44中，其中容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua。U相位线圈32U用作第一相位线圈。V相位线圈32V用作第二相位线圈。槽S2、S8、S14、S20、S26、S32、S38、S44用作第一槽。此时，流到端子侧线圈Ua的谐振电流Ir和流到中性点侧线圈Vb的谐振电流Ir是相反方向的。其结果是，在端子侧线圈Ua与中性点侧线圈Vb之间能够产生相互磁感应。在各环绕线圈中产生的浪涌电压Vs(Ua)能够通过感应电压Vi(Vb)而减小。因此，能够抑制最大相间电压。

U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub容纳在槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43中，其中容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua。槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43用作第二槽。其结果是，在U相位线圈32U的端子侧线圈Ua与中性点侧线圈Ub之间发生相互磁感应。能够减小在每个环绕线圈中产生的浪涌电压Vs。因此，能够抑制最大相间电压。

在U相位线圈32U的端子侧线圈Ua与V相位线圈32V或W相位线圈32W的端子侧线圈Va、Wa之间，谐振电流Ir的方向是相同的。因此，当互感发生时，浪涌电压Vs可能会增大。在此，在槽35中，不存在第一相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa和第二相位线圈的端子侧线圈Ua、Va、Wa被一起容纳的槽35。以类似的方式，槽35中，不存在第一相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb和第二相位线圈的中性点侧线圈Ub、Vb、Wb被一起容纳的槽35。其结果是，防止了最大相间电压的增大。

(第二实施例)

接下来，将对根据第二实施例的驱动电动机10进行描述。下面，对实施例中相同或相当的部分标注相同的附图标记。具有相同附图标记的部分的描述可适用于其间。

主要关注于与根据第一实施例的定子绕组的不同之处，对根据第二实施例的定子绕组32进行描述。参照图15和图16，对根据第二实施例的定子绕组32进行描述。图15是从轴向方向D1观察的定子30在周向方向D3上分解的分解图。图16是从径向方向D2观察的定子30在周向方向D3上分解的分解图。

如图15和图16所示，定子绕组32的每个相位线圈32U、32V、32W由引线形成，该引线是通过叠绕而绕着槽35缠绕的单根连续线材。根据本实施例，环绕线圈Ua1至Ua8、Ub1至Ub8、Va1至Va8、Vb1至Vb8、Wa1至Wa8、Wb1至Wb8设置成以预定的磁极距(根据本实施例，等于五个槽)间隔开。

U相位线圈32U设置成沿预定方向(例如顺时针方向)绕着定子芯31大致形成单一圈，随着沿与预定方向相反的方向(例如逆时针方向)大致形成单一圈。

另外，当在环绕线圈Ua1至Ua8被设置成绕着定子芯31形成圈之后设置用作第二圈的环绕线圈Ub1至Ub8时，环绕线圈Ub1至Ub8布置成在周向方向D3上从环绕线圈Ua1至Ua8偏移单个槽。

例如，环绕线圈Ub1被设置成在逆时针方向(图15中的向左方向)上从环绕线圈Ua1偏移单个槽。另外，环绕线圈Ub8被设置成在逆时针方向上从环绕线圈Ua2偏移单个槽。环绕线圈Ub7被设置成在逆时针方向上从环绕线圈Ua3偏移单个槽。环绕线圈Ub6至Ub1也被设置成在逆时针方向上分别从环绕线圈Ua4至Ua8偏移单个槽。

其结果是，在槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43中的每一个容纳有环绕线圈Ua1至Ua8中的、从U相位线圈32U的外部端子320U开始的第i个(i是从1至8的自然数)环绕线圈，以及环绕线圈Ub1至Ub8中的第2n+1-i个环绕线圈。例如，U相位线圈32U的环绕线圈Ua1和环绕线圈Ub8容纳在第七槽S7中。在此，类似地，这适用于V相位线圈32V和W相位线圈32W。

接下来，对根据第二实施例的浪涌电压的减小进行描述。

同样在根据第二实施例的定子30中，在执行切换的瞬时，基于与传统构造类似的原理，谐振电流Ir如图17所示流动。另外，在每个环绕线圈中产生诸如由图17中实线箭头和由图18中的虚线所示的浪涌电压Vs。

然而，在本实施例的定子30中，U相位线圈32U的中性点侧线圈Ub容纳在槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43中，其中容纳有U相位线圈32U的端子侧线圈Ua。因此，以与根据第一实施例类似的方式，在端子侧线圈Ua与中性点侧线圈Ub之间发生磁性耦合，并且端子侧线圈Ua的浪涌电压Vs(Ua)通过感应电压Vi(Ub)而减小。

在此，这类似地适用于其中容纳有V相位线圈32V的端子侧线圈Va和中性点侧线圈Vb的槽S3、S9、S15、S21、S27、S33、S39、S45，。另外，这类似地适用于其中容纳有W相位线圈32W的端子侧线圈Wa和中性点侧线圈Wb的槽S5、S11、S17、S23、S29、S35、S41、S47。

在此，感应电压Vi随着谐振电流Ir的增大而增大。另外，谐振电流Ir随着环绕线圈靠近外部端子320U侧或中性点N侧而增大。此外，谐振电流Ir以中间点M为中心对称地流到端子侧线圈Ua、Va、Wa以及中性点侧线圈Ub、Vb、Wb。在此，根据第二实施例，在槽S3、S9、S15、S21、S27、S33、S39、S45中容纳有环绕线圈Va1至Va8中的、从V相位线圈32V的外部端子320V开始的第i个环绕线圈，以及环绕线圈Vb1至Vb8中的第2n+1-i个环绕线圈容纳。即，谐振电流Ir类似的两个环绕线圈被容纳在槽S3、S9、S15、S21、S27、S33、S39、S45中。换言之，如图17和图18所示，两个环绕线圈被容纳成使得浪涌电压Vs和感应电压Vi平衡。

其结果是，如图17和图18所示，基于浪涌电压Vs，感应电压Vi随着环绕线圈靠近外部端子侧或中性点侧而增大。

因此，如图18中的实线所示，浪涌电压Vs通过感应电压Vi而被抵消。因此，当考虑到由环绕线圈Va1至Va8和Vb1至Vb8的感应电压Vi引起的减小效果时，如图19中的实线所示，U相位线圈32U与V相位线圈32V之间的电势差减小为在任意环绕线圈中均类似。

如上所述，在相位线圈32U、32V、32W中，谐振电流Ir趋向于朝向端部侧(外部端子侧或中性点侧)增大。因此，在槽S1、S7、S13、S19、S25、S31、S37、S43中容纳有环绕线圈Ua1至Ua8中的、从U相位线圈32U的外部端子320U开始的第i个环绕线圈，以及环绕线圈Ub1至Ub8中的第2n+1-i个环绕线圈。另外，在槽S3、S9、S15、S21、S27、S33、S39、S45中容纳有环绕线圈Va1至Va8中的、从V相位线圈32V的外部端子320V开始的第i个环绕线圈，以及环绕线圈Vb1至Vb8中的第2n+1-i个环绕线圈。此外，在槽S5、S11、S17、S23、S29、S35、S41、S47中容纳有环绕线圈Wa1至Wa8中的、从W相位线圈32W的外部端子320W开始的第i个环绕线圈，以及环绕线圈Wb1至Wb8中的第2n+1-i个环绕线圈。其结果是，能够产生与浪涌电压Vs平衡的感应电压Vi。能够有效地减小浪涌电压Vs。因此，能够进一步减小最大相间电势差。

(其他实施例)

本公开并不限定于如上所述的实施例。在不背离本公开的精神的情况下的各种实施例都是可能的。例如，槽的数量、磁极对的数量、线圈中的匝数、以及容纳在槽中的线圈的数量可以任意改变。

Claims (6)

1.一种旋转电机，所述旋转电机具有：

定子，所述定子具有定子芯和定子绕组，所述定子芯具有圆柱形状且设置有沿周向方向布置的多个槽，所述定子绕组具有绕着所述槽缠绕的多个相位线圈；以及

转子，所述转子布置成在径向方向上与所述定子相对，并且在所述周向方向上具有多个磁极，其中，

所述多个相位线圈被分为：具有两个以上相位中的某个相位的第一相位线圈；以及具有两个以上相位中的某个相位第二相位线圈，且所述第二相位线圈在相位上不同于第一相位线圈，

每个相位线圈构造成第一端与外部端子连接，第二端与中性点连接，并且2n个环绕线圈布置成环绕所述定子芯且串联连接，n为自然数，

在所述多个相位线圈中，第一槽中容纳有第一相位线圈的端子侧线圈的第一部分和第二相位线圈的中性点侧线圈的第二部分，其中，第一相位线圈的端子侧线圈是布置在第一相位线圈的外部端子侧的环绕线圈，第二相位线圈的中性点侧线圈是布置在第二相位线圈的中性点侧的环绕线圈，

在设置于所述定子芯的所述槽中，不存在将第一相位线圈的端子侧线圈和第二相位线圈的端子侧线圈容纳于单一槽中的槽，

在设置于所述定子芯的所述槽中，不存在将第一相位线圈的中性点侧线圈和第二相位线圈的中性点侧线圈容纳于单一槽中的槽。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

不同于所述第一槽的第二槽中容纳有第一相位线圈的端子侧线圈的第二部分和第一相位线圈的中性点侧线圈的第一部分。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述第二槽中容纳有从第一相位线圈的外部端子开始的第i个环绕线圈和第2n+1-i个环绕线圈，i是自然数。

4.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述第一槽和所述第二槽在周向方向上交替地布置。

5.如权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

所述第一槽和所述第二槽在周向方向上交替地布置。

6.如权利要求2至5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机是三相交流旋转电机，

所述多个相位线圈被分为：具有U相位、V相位和W相位中的某个相位的第一相位线圈；具有U相位、V相位和W相位中的某个相位的第二相位线圈，且所述第二相位线圈在相位上不同于第一相位线圈；以及具有U相位、V相位和W相位中的某个相位的第三相位线圈，且所述第三相位线圈在相位上不同于第一相位线圈和第二相位线圈，

在周向方向上与第二槽相邻的一个第一槽中容纳有第一相位线圈的端子侧线圈的第一部分和第二相位线圈的中性点侧线圈的第二部分，

在周向方向上与第二槽相邻的另一个第一槽中容纳有第一相位线圈的中性点侧线圈的第二部分和第三相位线圈的端子侧线圈的第一部分。

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