CN113452165A - 旋转电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供通过叠绕组结构实现的使用分段导体的分数槽结构的旋转电机,其具备具有多个收纳由分段导体形成的叠绕组结构的线圈的槽的定子和转子2,为分数槽结构,当将每极每相槽数的最简带分数表示设为a+b/c时,环绕a周的线圈由在与转子2的磁极数相同数量的极线圈10在定子的整周上相邻配置的状态下,圆周方向上相邻的极线圈10依次电连接而成的邻极线圈群10A构成,第(a+1)周的线圈由配置有连极线圈且在圆周方向上相邻的磁极数/c个连极线圈依次电连接并环绕的连极线圈群构成,在该连极线圈中,在将整周分为磁极数/c等份的范围内,b个极线圈10与由相当于(c‑b)个极线圈10的空缺形成的极线圈缺失部乱序地相邻,并且圆周方向X上最靠近的极线圈10被电连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备定子和转子的旋转电机,该定子具有收纳由分段导体(segment conductor)形成的线圈的多个槽,该转子与定子相对且具有多个磁极。
背景技术
以往,已知存在一种具备由分段导体形成的叠绕组结构的线圈,并且定子的槽数除以相数以及转子的磁极数所得到的每极每相槽数为自然数的整数槽结构的旋转电机(例如,参见专利文献1~2)。
专利文献1中记载的旋转电机通过配置2n个以指定槽间隔在定子的圆周方向上卷绕的分布绕组结构的单位线圈而形成,第1个单位线圈所插入的两个槽中的一个槽与第n个单位线圈所插入的两个槽中的一个槽相同,第(n+1)个单位线圈所插入的两个槽中的一个槽与第2n个单位线圈所插入的两个槽中的一个槽相同。专利文献1中记载了通过这一结构,能够将配置于相同槽的不同单位线圈之间的电位差设为相内电位差的大约一半。
在专利文献2中记载的旋转电机中,使用U字状的导体段作为在定子的圆周方向上以指定槽间隔卷绕的分布绕组结构的单位线圈,导体段的脚部具有在径向上偏移的状态下折叠的形状,并且径向上相邻的导体段的脚部之间电连接。专利文献2中记载了通过这一结构,卷始端的导体段与卷末端的导体段以在相同的槽内不相邻的方式配置,从而能够减小导体段之间的最大电位差。
此外,已知存在一种具备由分段导体形成的线圈,并且用最简分数表示的每极每相槽数是分母为2以上的分数槽结构的旋转电机(例如,参见专利文献3)。专利文献3中记载的技术通过将分段导体设为波绕组结构,来实现异相的分段导体混和存在于一个槽内的分数槽结构的旋转电机。
专利文献
专利文献1:日本特开2012-16195号公报
专利文献2:日本特开2014-103707号公报
专利文献3:日本特开2008-172926号公报
发明内容
与整数槽结构的旋转电机相比,分数槽结构的旋转电机能够通过较少的槽数来实现良好的转矩波动(torque ripple)特性,因此较有用。然而,专利文献1~2中记载的技术是整数槽结构的旋转电机,无法用于分数槽结构的旋转电机。专利文献3中记载的技术虽然是分数槽结构的旋转电机,但采用了短节距与长节距重复的波绕组结构,总线圈长与主要为短节距的情况下的叠绕组结构相比更长,从而增加了制造成本。
因此,人们期望通过叠绕组结构来实现使用分段导体的分数槽结构的旋转电机。
本发明涉及的旋转电机的特征结构在于以下方面:该旋转电机具备定子和转子,并且为分数槽结构,上述定子具有多个收纳由分段导体形成的叠绕组结构的线圈的槽,上述转子与该定子相向且具有多个磁极,在上述分数槽结构中,上述定子的槽数除以相数以及上述转子的磁极数所得的每极每相槽数超过1/2,并且当用最简分数表示时,分母为2以上,当将上述每极每相槽数的最简带分数表示设为a+b/c(a为0或正整数,b和c为正整数,且b<c)时,环绕a周的上述线圈由邻极线圈群构成,在上述邻极线圈群中,在与上述转子的上述磁极数相同数量的极线圈在上述定子的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向上相邻的上述极线圈依次电连接,第(a+1)周的上述线圈由连极线圈群构成,在上述连极线圈群中配置有连极线圈,并且在上述圆周方向上相邻的上述磁极数/c个上述连极线圈依次电连接并环绕,对于上述连极线圈,在将上述整周分为上述磁极数/c等份的范围内,b个上述极线圈与由相当于(c-b)个上述极线圈的空缺形成的极线圈缺失部乱序地相邻,并且在上述圆周方向上最靠近的上述极线圈被电连接,在上述邻极线圈群中,不被夹于配置于上述槽的最外径侧以及最内径侧并将相邻的上述极线圈电连接的一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的上述极线圈、与被夹于上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的上述极线圈在上述圆周方向上交替排列,在上述极线圈之间的上述空缺的数量全为奇数的情况下,上述连极线圈群仅由不被夹于上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的上述极线圈构成,而在上述极线圈之间的上述空缺的数量全为偶数(包括0)的情况下、或在上述极线圈之间的上述空缺的数量为奇数与偶数(包括0)混合存在的情况下,上述连极线圈群由不被夹于上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的上述极线圈、与被夹于上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的上述极线圈构成。其中,环绕a周为同一方向。
根据本结构,能够通过叠绕组结构来实现使用分段导体的分数槽结构的旋转电机。此外,在本结构中,能够实现占大部分的极线圈的单位线圈的通用化,因此能够降低制造成本。
其他的特征结构在于以下方面:第2周以后的上述邻极线圈群或上述连极线圈群相对于前一周的上述邻极线圈群,向上述环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
根据本结构,能够均等地配置线圈端,从而能够谋求小型化。
其他的特征结构在于以下方面:作为上述槽的径向上的层相带配置,以上述槽的底部的层作为第1层并向上述槽的开口部按升序计数,在此情况下,偶数层通过相对于奇数层在上述圆周方向上移动指定槽数而构成,上述指定槽数由最接近于上述每极每相槽数乘以相数所得的每极槽数的整数构成,在c为4以上的情况下,上述偶数层相对于上述奇数层的上述指定槽数的移动方向为上述环绕a周的方向(a=0时,为环绕(a+1)周的方向)的同一方向,上述偶数层之间或上述奇数层之间的上述层相带配置各自在上述圆周方向上具有相同的结构,上述线圈的相始端从连槽数为最接近于上述每极每相槽数的整数中的较大者的相带的上述环绕a周的方向侧(a=0时,为环绕(a+1)周的方向侧)的一端的上述槽引出,上述连槽数为在上述槽的上述底部中配置有在上述圆周方向上连续的同相的线圈边的上述槽的数量。
根据本结构,能够通过叠绕组结构来实现使用分段导体的分数槽结构的旋转电机。
其他的特征结构在于以下方面:相对于构成上述槽的上述底部的层相带的上述连槽数相对较少的相带(在a=0的情况下,为上述连槽数为0的上述空缺),包含引出上述相始端的上述槽的相带是在上述圆周方向上处于最短距离的奇数编号的上述连槽数相对较多的相带(在a=0的情况下,上述连槽数为1)。
根据本结构,在第(a+1)周的线圈中,能够缩短横跨空缺并电连接连极线圈内或连极线圈间的极线圈的线圈端长度。
其他的特征结构在于以下方面:相对于构成上述槽的上述底部的层相带的上述连槽数相对较少的相带(在a=0的情况下,为上述连槽数为0的上述空缺),包含引出上述相始端的上述槽的相带是在上述环绕a周的方向(a=0时,为环绕(a+1)周的方向)上处于最短距离的奇数编号的上述连槽数相对较多的相带(在a=0的情况下,上述连槽数为1)。
根据本结构,在第(a+1)周的线圈中,能够缩短横跨空缺并电连接连极线圈内或连极线圈间的极线圈的线圈端长度。
其他的特征结构在于以下方面:上述用于连接邻极线圈的相同层连接部配置于上述槽的最外径侧以及最内径侧。
如果像本结构这样,将用于连接邻极线圈的相同层连接部配置于最外径侧以及最内径侧,则能够在不干扰邻极线圈群以及连极线圈群的线圈端的情况下配置用于连接邻极线圈的相同层连接部,从而能够谋求小型化。
其他的特征结构在于以下方面:对于横跨上述空缺并且依次电连接上述连极线圈内或上述连极线圈间的上述极线圈的极线圈连接部,在上述极线圈连接部横跨的上述空缺的数量为奇数的情况下,其连接上述槽的最外径侧的层与最内径侧的层,而在上述极线圈连接部横跨的上述空缺的数量为偶数(不包括0)的情况下,其连接上述槽的最外径侧的层之间、或连接上述槽的最内径侧的层之间。
根据本结构,能够均等地配置连极线圈群的线圈端,从而能够谋求小型化。
其他的特征结构在于以下方面:上述分段导体具有收纳于两个上述槽内的一对线圈边、以及电连接上述一对线圈边并配置于线圈端的一个匝线圈端,上述极线圈的上述匝线圈端以在上述环绕a周的方向(a=0时,为环绕(a+1)周的方向)上从上述槽的外径侧朝向内径侧倾斜或弯曲1层的短节距构成。
如果像本结构这样,将占大部分的极线圈的匝线圈端设为短节距,则能够缩短总线圈长度,从而能够降低制造成本。
附图说明
图1为旋转电机的局部放大剖视图。
图2为表示8极60槽的相配置的一个例子的示意图。
图3为表示8极60槽的U相中的第1周的绕组结构的示意图。
图4为表示8极60槽的U相中的第2周的绕组结构的示意图。
图5为表示8极60槽的U相中的第3周的绕组结构的示意图。
图6为表示8极60槽的全体绕组结构的示意图。
图7为表示最外径侧的用于连接相同层的单位线圈的示意图。
图8为表示极线圈的单位线圈的示意图。
图9为表示最内径侧的用于连接相同层的单位线圈的示意图。
图10为表示连极线圈连接部的单位线圈的示意图。
图11为表示8极36槽的U相中的绕组结构的示意图。
图12为表示8极30槽的U相中的绕组结构的示意图。
图13为表示10极36槽的U相中的绕组结构的示意图。
图14为表示10极42槽的U相中的绕组结构的示意图。
图15为表示8极42槽的U相中的绕组结构的示意图。
图16为表示8极18槽的U相中的绕组结构的示意图。
图17为表示8极60槽的U相中的短节距的绕组结构的示意图。
图18为表示8极60槽的U相中的长节距的绕组结构的示意图。
图19为表示图15的相始端位置的变形例的示意图。
图20为表示图15的相始端位置的变形例的示意图。
具体实施方式
以下,基于附图,对本发明涉及的旋转电机的实施方式进行说明。在本实施方式中,作为旋转电机的一个例子,对三相交流同步电动机(下文中称为电动机M)进行说明。但本发明不局限于以下的实施方式,可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。
[基本结构]
如图1所示,电动机M具备定子3以及转子2,上述定子3具有多个槽32,该多个槽32收纳由分段导体(下文中称为“绕组”)构成的多个单位线圈11(线圈的一个例子)的线圈边11a,上述转子2与定子3相向并具有多个永久磁铁22(磁极的一个例子)。在下文的说明中,将转子2的旋转方向或逆旋转方向称为圆周方向X,将转子2的半径向称为径向Y,将与转子2的旋转轴平行的方向称为轴向Z(正交方向)。此外,在圆周方向X中,将转子2旋转的方向称为旋转方向X1,并将其相反方向称为逆旋转方向X2,在径向Y中,将从定子3朝向转子2的方向(朝向槽32的开口侧的方向)称为径向向内方向Y1,并将从转子2朝向定子3的方向称为径向向外方向Y2(朝向槽32的底部侧的方向)。
定子3具有筒状的定子铁芯31,定子铁芯31通过层叠多个磁性钢板而形成。定子铁芯31由轭部31a、多个齿部31b以及凸缘部31c构成,上述轭部31a在径向向外方向Y2侧形成为环状,上述多个齿部31b从轭部31a朝向径向向内方向Y1突出,上述凸缘部31c沿圆周方向X配置于多个齿部31b的突出端。在相邻的齿部31b之间形成有槽32,该槽32收纳由绕组构成的单位线圈11的线圈边11a,并且多个槽32设置为与多个齿部31b的数量相同。
转子2具有层叠多个磁性钢板而形成的筒状的转子铁芯21、以及埋设于转子铁芯21的多个永久磁铁22。该转子铁芯21由未图示的轴部件支承,转子2能够相对于定子3在旋转方向X1和逆旋转方向X2上相对旋转。永久磁铁22由稀土类磁石等构成,N极与S极沿圆周方向X交替配置。应予说明,也可以使多个永久磁铁22的外周面从转子铁芯21露出。
对于本实施方式的电动机M,定子3的槽32的数量除以相数(在本实施方式中为三相)以及转子2的磁极数所得的值(以下,也称为每极每相槽数或Nspp)大于1/2,并且当用最简分数来表示每极每相槽数时,由分母为2以上的分数槽构成。下面,在用最简带分数来表示每极每相槽数的情况下,表达为a+b/c(a是整数部分,b/c是最简分数部分,且b<c,其中,a是0或正整数,b和c是正整数)。例如,在8极60槽的电动机M中,每极每相槽数为5/2(a=2,b=1,c=2)。
卷绕于多个槽32的绕组例如由用以绝缘层来覆盖铜线的分段导体构成。该绕组可以使用截面为矩形的扁线、截面为圆形的圆线、截面为多边形的各种导线。本实施方式中的绕组相对于槽32的卷绕方式为叠绕组。
如图1所示,在各个相(U相、V相、W相)的线圈中的每个线圈中,在槽32内沿径向Y层叠多个单位线圈11。在为分数槽的情况下,具有多组双层单元11U,上述双层单元11U由层叠两个单位线圈11而成的2层的单位线圈11的线圈边11a构成(例如,沿径向Y重复图2的1层~2层的4组)。对于本实施方式中的各相的线圈,使多个单位线圈11在径向Y上层叠多个并将其收纳于槽32内。然后,三相的线圈通过Y接线电连接。应予说明,也可以通过Δ接线来电连接三相的线圈,并没有特别限定。应予说明,标注有相同编号的“层”在槽32的深度方向(径向Y)上位于相同的位置,并在转子2的旋转方向X1上相连。
在为分数槽中的叠绕组的情况下,线圈节距优选为最接近定子3的槽32的数量除以转子2的磁极数所得的每极槽数的整数。例如,在8极60槽(每极槽数为7.5)的电动机M的情况下,该线圈节距是短节距的7个槽(短节距绕组)或长节距的8个槽(长节距绕组)。
图2示出了本实施方式涉及的卷绕于多个槽32的绕组的线圈边11a的相配置与一对转子2的磁极(N极,S极)之间的磁极相向状态的一个例子。应予说明,在该图中,为了方便而将图1表示成直线状(为了方便而扩大内径侧),并省略了轭部31a、齿部31b以及绕组的图示,记载在附图顶部的连续的编号表示各个槽32的槽编号。U相的线圈、V相的线圈以及W相的线圈各自依次在旋转方向X1上以120°的电角度错开相位。由于各个相(U相、V相、W相)除了相位的错开之外均为相同的相配置,因此,在下文中以U相的线圈为代表来进行说明。在附图中,“U”的标记与具有下划线的“U”的标记表示电流方向互为反方向,如果为相同的标记,则表示为电流方向相同的线圈边11a。此外,在径向Y上,随着从最靠近径向向外方向Y2的线圈边11a朝向径向向内方向Y1的线圈边11a,依次表示为第1层、第2层……即,作为槽32的径向Y的层相带配置,将槽32的底部的层设为第1层,并向槽32的开口部按升序计数(下同)。此时,槽32的偶数层相对于槽32的奇数层在圆周方向X上移动指定槽数(在此,为7或8)而构成,该指定槽数为最接近于每极每相槽数Nspp乘以相数(3)所得的每极槽数的整数。在此,在c=2的情况下,偶数层相对于奇数层的指定槽数的移动方向为旋转方向X1或逆旋转方向X2中的任一方向。此外,偶数层之间或奇数层之间的层相带配置各自在圆周方向X上为相同的结构(参照后述的图3~图6)。
在本实施方式中的8极60槽的电动机M中,第一相带群与第二相带群在圆周方向X上交替排列,上述第一相带群具有4组(第1层至第8层)由两层的单位线圈11的线圈边11a构成的双层单元11U,该两层的单位线圈11为在第1层层叠3个线圈边11a并在第2层层叠2个线圈边11a而成,上述第二相带群具有4组(第1层至第8层)由两层的单位线圈11的线圈边11a构成的双层单元11U,该两层的单位线圈11为在第1层层叠2个线圈边11a并在第2层层叠3个线圈边11a而成(参见图2,但图2中仅示出了第1层至第2层)。
图3~图6示出了在8极60槽(Nspp=2.5,a=2,b=1,c=2)的电动机M的情况下,作为绕组对于槽32的卷绕方式的一个例子的U相的叠绕组。在此,示出了一层收纳一个由分段导体构成的线圈边11a,一个槽收纳8个线圈边11a,并且相内所有单位线圈都以串联的方式连接,因此一个相的串联匝数为80的情况。应予说明,图中顶部的数字表示槽编号,图中的带圆圈的数字表示各匝的卷绕顺序,与卷绕顺序1连接的图中的白色圆点(参见图3)表示卷始端,与卷绕顺序80连接的图中的黑色圆点(参见图5)表示卷末端。此外,图中的记号×表示通过焊接等方式使一对单位线圈11电连接的单位线圈连接部(匝线圈端11b)。在每个槽编号的8层中排列的○表示U相的线圈边11a,△表示V相的线圈边11a,□表示W相的线圈边11a,实线表示配置于定子3的上表面(纸面外侧)的线圈端,虚线表示配置于定子3的下表面(纸面内侧)的线圈端。此后,将图中的由带圆圈的数字相同的两个线圈边11a形成的1匝定义为一个单位线圈11,将与转子2的1个磁极相向的多个单位线圈11的集合体定义为一个极线圈10。
如图3~图4所示,环绕a周(由于a=2,因此为图3~图4所示的第1周或第2周)的线圈由邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,极线圈10在分别相邻地配置的状态下电连接,对于该极线圈10,在转子2的磁极的每极中同相且在转子2的磁极的邻极中电流方向相反,即,在转子2的磁极的隔极(间隔1个极)中电流方向相同。换言之,环绕a周的线圈由环绕1周的邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,在与转子2的磁极数相同数量的极线圈10在定子3的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向X上相邻的极线圈10依次电连接。在此,环绕a周的环绕方向相同。如图5所示,第(a+1)周(第(a+1)=3周)的线圈具备连极线圈群10B,在该连极线圈群10B中,连极线圈10d在圆周方向X上配置有磁极数(8极)/c个(由于c=2,因此为4个),该连极线圈10d包含与c个(c=2个)磁极相向并电连接的b个(b=1个)极线圈10,并且,在圆周方向X上相邻的各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C电连接。换言之,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中,配置有连极线圈10d,并且在圆周方向X上相邻的磁极数/c个(c=2,因此为4个)连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分成磁极数(8极)/c等份(由于c=2,因此为4等份)的范围内,b个(b=1个)极线圈10、以及由与(c-b)个(c-b=1个)极线圈10相当的空缺(空白)形成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且在圆周方向X上最靠近的极线圈10被电连接。在此,在连极线圈10d中,当极线圈10为两个以上时,依次电连接在圆周方向X上相邻的最靠近的极线圈10。此外,连极线圈群10B构成为磁极数/c个(c=2,因此为4个)连极线圈10d在圆周方向X上等节距地配置,并且各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C而电连接。如上所述,通过环绕a周的邻极线圈群10A与第(a+1)周的连极线圈群10B串联而形成相线圈。
如图7~图10所示,由分段导体构成的单位线圈11具有收纳于两个槽32的一对线圈边11a、以及电连接一对线圈边11a的一个匝线圈端11b。本实施方式中的匝线圈端11b是指电连接图3~图5的带圆圈的数字所示的相同卷绕顺序(以下,称为“匝顺序”,在各个相中具有1匝~80匝)的线圈边11a而构成1匝所需要的线圈端。应予说明,包含图3~图5的标记×所示的单位线圈连接部的虚线的线圈端是电连接相同匝顺序的匝线圈端11b,电连接匝顺序相互错开一个的线圈边11a之间的实线的线圈端(连接1匝之间的线圈端),为了方便说明,不包含于匝线圈端11b。即,如图7~图10所示,在单位线圈11中,预先连接一对线圈边11a的线圈端不包含于匝线圈端11b。
]如图3~图4所示,在构成环绕a周的线圈的邻极线圈群10A中,第一极线圈10e与第二极线圈10f在圆周方向X上交替排列,上述第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置于最外径侧以及最内径侧,并将相邻的极线圈10电连接,上述最外径侧是槽32的最靠近径向向外方向Y2的一侧,上述最内径侧是最靠近径向向内方向Y1的一侧。即,在邻极线圈群10A中,第一极线圈10e配置于每个相隔1个磁极的隔极,该第一极线圈10e仅由不含连接槽32的径向Y上的相同层的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的极线圈10构成,并且,第二极线圈10f配置于每个相隔1个磁极的隔极,该第二极线圈10f包含连接槽32的径向Y上的相同层的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A。
如图5所示,在第(a+1)周(第(a+1)=3周)的连极线圈群10B中,在极线圈10之间的空缺的数量都为奇数(1)的情况下,多个连接线圈10d在圆周方向X上以相隔1个磁极的方式(隔极的一个例子)配置,上述连接线圈10d仅由不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的b个(b=1个)第一极线圈10e构成。此外,连极线圈连接部10C将磁极数(8极)/c个(c=2,因此为4个)连极线圈10d分别电连接。在该空缺的数量为奇数(1)的情况下,横跨该空缺的连极线圈连接部10C将槽32的最内径侧的第8层与最外径侧的第1层电连接,上述最内径侧是最靠近槽的径向向内方向Y1的一侧,上述最外径侧是最靠近径向向外方向Y2的一侧。
综上所述,在本实施方式中的相线圈结构中,使通过用于连接邻极线圈的相同层连接部11A将在圆周方向X上相邻的极线圈10电连接而成的结构沿旋转方向X1环绕a周,接着,以连极线圈群10B沿旋转方向X1旋转1周,在该连极线圈群10B中,磁极数/c个连极线圈10d在圆周方向X上通过连极线圈连接部10C依次电连接,在该连极线圈10d中,对于每c个连极,b个极线圈10与由相当于(c-b)个极线圈10的空缺(空白)形成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且将在圆周方向X上最靠近的极线圈10电连接。通过这样的结构,第2周以后的邻极线圈群10A或连极线圈群10B相对于前一周的邻极线圈群10A向环绕a周的方向(旋转方向X1)的相反方向(逆旋转方向X2)错开1个槽距。例如,如图3~图4所示,相对于第4匝(同配置槽3、10),第36匝(线圈边配置槽2、9)向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距,如图4~图5所示,相对于第36匝,第68匝(同配置槽1、8)向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
在图6中,示出了基于上述规定,在将U相、V相以及W相这三相的线圈卷绕于槽32的情况下,省略配置于定子铁芯31上侧(纸面外侧)端面用于连接邻极线圈的相同层连接部11A以及连极线圈连接部10C的概略平面图(图示了配置于定子铁芯31下侧(纸面内侧)端面的线圈端)。从该图中可以目视确认,通过焊接等方式使一对单位线圈11电连接的单位线圈(匝线圈端11b)连接部能够在不被其他线圈以及其他线圈匝间连接部(线圈边连接部11c)干扰的情况下均等地配置。由此,在将由U相、V相以及W相这三相的分段导体构成的单位线圈11的线圈边11a全部插入槽32后,进行线圈匝间连接部(匝线圈端11b)的弯曲加工,并且通过焊接等方式来连接一对单位线圈11的操作变得非常容易。应予说明,在a≥2的情况下,在各个相中,向下一周的连接部比其他同等相邻极线圈间连接部短1个槽距。这是因为第2周以后的环绕的极线圈10相对于前一周的极线圈在环绕a周的方向的相反方向上沿圆周方向X错开1个槽距。因此,在该处调节弯曲加工位置等,以使线圈匝间连接部以及中性点引出部形成与其他部位均等的配置关系。
在图7~图10中,示出了担当最内径侧以及最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11、不担当用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的极线圈10的单位线圈11、担当最外径侧(环绕变更部分除外)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11、以及担当连极线圈连接部10C的单位线圈11。如图3~图5所示,在8极60槽的电动机M的U相中,使用10个担当最内径侧以及最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11、60个不担当用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的极线圈10的单位线圈11、6个担当最外径侧(环绕变更部分除外)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11、3个担当连极线圈连接部10C的单位线圈11、以及1个合并卷始端和卷末端的各半匝并将其看为实质上的一个整体的单位线圈11,由此,一共使用80个单位线圈11。下面,通过图3~图10对使用单位线圈11的绕组结构进行说明。应予说明,对于图3~图6的顶部所示的槽编号,称为第1槽~第60槽。此外,将图7~图10所示的具有匝线圈端11b的一侧设为下方(图3所示的Z方向的纸面内侧),并将其相反侧(图3所示的Z方向的纸面外侧)设为上方来进行说明,在图3~图6中,实线表示配置于定子3的上表面的线圈端,虚线表示配置于定子3的下表面的线圈端。
如图7的左图所示,担当最内径侧的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A以及最外径侧(2个环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11在以短节距构成的线圈边连接部11c的两端连接有直线状的一对线圈边11a。此外,最内径侧的线圈边连接部11c在从一端延伸出短节距/2的槽距的中央部分(基准位置Zk)朝向径向向内方向Y1弯曲,并且在从中央部分延伸出的另一端向径向向外方向Y2弯曲。最外径侧(环绕变更部分)的线圈边连接部11c在从一端延伸出短节距/2的槽距的中央部分(基准位置Zk)朝向径向向外方向Y2弯曲,并且在从中央部分延伸出的另一端向径向向内方向Y1弯曲。
如图8的左图所示,对于不担当用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的极线圈10的单位线圈11,在以短节距构成的线圈边连接部11c的两端连接有直线状的一对线圈边11a。此外,线圈边连接部11c在从一端延伸出短节距/2的槽距的中央部分(基准位置Zk)朝向径向向外方向Y12弯曲。
如图9的左图所示,担当最外径侧(除环绕变更部分外的6个)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11在以长节距构成的线圈边连接部11c的两端连接有直线状的一对线圈边11a。此外,线圈边连接部11c在从一端延伸出长节距/2的槽距的中央部分朝向径向向外方向Y2弯曲,并且在从中央部分延伸出的另一端向径向向内方向Y1弯曲。即,相对于上述以短节距构成的线圈边连接部11c,在以长节距构成的线圈边连接部11c中,使中央部分(基准位置Zk)仅在圆周方向X上延长1/2个槽距,并使线圈边连接部11c的另一端仅在圆周方向X上延长1个槽距。
如图10的左图所示,担当连极线圈连接部10C的单位线圈11,在以长节距构成的线圈边连接部11c的两端连接有直线状的一对线圈边11a。此外,线圈边连接部11c在从一端延伸出长节距/2的槽距的中央部分朝向径向向外方向Y2弯曲,并且在从中央部分延伸出的另一端朝向弯曲径向向内方向Y1弯曲。即,相对于上述以短节距构成的线圈边连接部11c,在以长节距构成的线圈边连接部11c中,使中央部分(基准位置Zk)仅在圆周方向X上延长1/2个槽距,并使线圈边连接部11c的另一端仅在圆周方向X上延长1个槽距。
接着,对使用上述单位线圈11的匝顺序进行说明。如图3和图8所述,对于作为第1周的开始匝的第1匝~第2匝,在极线圈10的单位线圈11中,将线圈边11a插入第3槽的第3层以及第10槽的第2层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。并且,如图8的中间图所示,使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组朝向匝内侧弯折,并使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组朝向匝内侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。另一方面,如图8的右图所示,使半匝的线圈边11a的直线状的一端朝向匝内侧弯折,并通过焊接等方式与位于第1匝~第2匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第1匝的匝线圈端11b,半匝的线圈边11a的直线状的另一端的前端可以与相始端电连接,也可以构成相始端。本实施方式中的线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp(2.5)的整数(2或3)中的较大者(3)的相带的环绕a周的方向侧的一端的槽32(第3槽)引出,上述连槽数为在槽32的底部(第1层)中配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。此外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为2的第54、55槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为3的第1、2、3槽)。
如图3、图8所示,对于第2匝~第3匝,在极线圈10的单位线圈11中,将线圈边11a插入第3槽的第5层以及第10槽的第4层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。然后,如图8的中间图所示,使包含与线圈边连接部11c的一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝内侧弯折,并使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝内侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。位于第2匝~第3匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第1匝~第2匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端连接,由此形成第2匝的匝线圈端11b。
如图3、图8所示,对于第3匝~第4匝,在极线圈10的单位线圈11中,使线圈边11a插入第3槽的第7层以及第10槽的第6层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。然后,如图8的中间图所示,使包含与线圈边连接部11c的一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝内侧弯折,并使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝内侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。位于第3匝~第4匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第2匝~第3匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端连接,由此形成第3匝的匝线圈端11b。
如图3、图7所示,对于第4匝~第5匝,在担当最内径侧的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11中,将线圈边11a插入第10槽的第8层以及第17槽的第8层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c(用于连接邻极线圈的相同层连接部11A)配置于定子3的上侧。然后,如图7的中间图所示,使包含与线圈边连接部11c的一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝外侧弯折,并使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝内侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。位于第4匝~第5匝的线圈边连接部11c(用于连接邻极线圈的相同层连接部11A)的一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第3匝~第4匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端连接,由此形成第4匝的匝线圈端11b。通过以上方式,形成由从第1至第4的匝顺序构成的第一极线圈10e。
位于第4匝~第5匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第5匝~第6匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端连接,由此形成第5匝的匝线圈端11b。在第5匝至第8匝中,重复进行与第1匝至第4匝同样的设置,因此省略说明。
如图3、图9所示,对于第8匝~第9匝,在担当最外径侧(环绕变更部分除外)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11中,使线圈边11a插入第10槽的第1层以及第18槽的第1层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。然后,如图9的右图所示,使包含与线圈边连接部11c的一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝内侧弯折,并使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝外侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。位于第8匝~第9匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第7匝~第8匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第8匝的匝线圈端11b。位于第8匝~第9匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第9匝~第10匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第9匝的匝线圈端11b。同样地,在第9匝至第16匝中,重复进行与第1匝至第8匝同样的设置,因此省略说明。
在第17匝至第24匝、第25匝至第32匝中重复进行第9匝至第16匝的重复设置,从而完成第1周。但如后文所述,第32匝~第33匝的最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A以短节距形成。
如图3~图4、以及图7所示,对于作为第2周的开始匝的第32匝~第33匝,在担当最外径侧的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A(环绕变更部分)的单位线圈11中,将线圈边11a插入第55槽的第1层以及第2槽的第1层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c(用于连接邻极线圈的相同层连接部11A)配置于定子3的上侧。然后,如图7的右图所示,使包含与线圈边连接部11c的一端连接的线圈边11a的直线状的绕组朝向匝内侧弯折,并使包含与匝线圈端11b的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组朝向匝外侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。此时,对于第32匝~第33匝,由于形成了连接第1周与相对于第1周向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距的第2周的单位线圈11,因此用于连接邻极线圈的相同层连接部11A(环绕变更部分)相对于用于连接邻极线圈的相同层连接部11A(环绕变更部分除外)在圆周方向X上仅缩短1个槽距。而且,位于第32匝~第33匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第31匝~第32匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第32匝的匝线圈端11b。位于第32匝~第33匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第33匝~第34匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第33匝的匝线圈端11b。
在第33匝至第64匝中,重复进行与第1匝至第32匝同样的设置,从而完成第2周。
如图4~5、以及图7所示,对于作为第3周的开始匝的第64匝~第65匝,在担当最外径侧的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A(环绕变更部分)的单位线圈11中,将线圈边11a插入第54槽的第1层以及第1槽的第1层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。然后,如图7的右图所示,使包含与线圈边连接部11c的一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝内侧弯折,并使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝外侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。此时,对于第64匝~第65匝,由于形成了连接第2周与相对于第2周向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距的第3周的单位线圈11,因此用于连接邻极线圈的相同层连接部11A(环绕变更部分)以短节距形成。而且,位于第64匝~第65匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端通过焊接等方式与第63匝~第64匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第64匝的匝线圈端11b。位于第64匝~第65匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第65匝~第66匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第65匝的匝线圈端11b。
在第65匝至第68匝中,重复进行与上述第1匝至第4匝同样的设置,因此省略说明。
如图5、图10所示,对于第68匝~第69匝,在担当连极线圈连接部10C的单位线圈11中,将线圈边11a插入第8槽的第8层以及第16槽的第1层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。然后,如图10的右图所示,使包含与线圈边连接部11c的一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝外侧弯折,并使包含与线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组向匝外侧弯折,从而形成另一侧的线圈端。而且,位于第68匝~第69匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第67匝~第68匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端连接,由此形成第68匝的匝线圈端11b。位于第68匝~第69匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端通过焊接等方式与位于第69匝~第70匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第69匝的匝线圈端11b。
同样地,对于第69匝至第72匝以及第73匝至第76匝,重复进行与第65匝至第68匝同样的设置,因此省略说明。
除了不存在连极线圈连接部10C外,第77匝至第80匝与第65匝至第68匝相同,因此省略说明。最后,图5、图8的右图所示,使半匝的线圈边11a的直线状的一端向匝内侧弯折,并通过焊接等方式与位于第79匝~第80匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端连接,由此形成第80匝的匝线圈端11b,半匝的线圈边11a的直线状的另一端的前端与作为相末端的中性点电连接。
电动机M的绕组结构的制造方法如下:将图7所示的担当最内径侧以及最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11、图8所示的极线圈10的单位线圈11、图9所示的担当最外径侧(环绕变更部分除外)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11以及图10所示的担当连极线圈连接部10C的单位线圈11作为按照上述匝顺序排列的线圈群而配置于定子3的上侧,将单位线圈11的线圈边11a一并插入槽32。接着,使除包含与第1匝以及第80匝的半匝的线圈边11a的直线状的另一端之外的包含插入于槽32的单位线圈11的线圈边11a的直线状的绕组弯折,并制造通过焊接等方式使一对单位线圈11的线圈端电连接的匝线圈端11b。然后,将U相、V相以及W相的包含与第1匝的线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组与各相的相始端电连接或者在此直接形成相始端,使U相、V相以及W相的包含与第80匝的线圈边连接部11c的另一端连接的线圈边11a的直线状的绕组之间电连接而形成中性点。结果,完成了三相的线圈通过Y接线而电连接的电动机M。
如上所述,在图7所示的10个担当最内径侧以及最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11、以及图8所示的60个极线圈10的单位线圈11中,匝线圈端11b以在环绕a周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的短节距构成,线圈边连接部11c也以短节距构成。此外,在图9所示的6个担当最外径侧(环绕变更部分除外)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11、图10所示的3个担当连极线圈连接部10C的单位线圈11、以及图8所示的合并卷始端和卷末端的各半匝并将其看为实质上的一个整体的单位线圈11中,匝线圈端11b以在环绕a周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的短节距构成,除图8所示的卷始端以及卷末端的各半匝外,线圈边连接部11c以长节距构成。由此,80个单位线圈11具有短节距的匝线圈端11b,70个单位线圈11具有短节距的线圈边连接部11c,9个单位线圈11具有长节距的线圈边连接部11c,因而虽然需要2个半匝的单位线圈11,但大部分以短节距的单位线圈11构成,电动机M的总线圈长与波绕组的情况相比更短。如此,对于本实施方式中的电动机M,能够缩短总线圈长,并能够降低制造成本。
此外,虽然在图6中未示出,但通过使图7以及图9所示的担当用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的线圈端在Y方向上弯曲1层左右,从而将其配置于最外径侧或最内径侧,因此,不会干扰单位线圈11的匝线圈端11b。此外,在图10所示的连极线圈连接部10C的线圈端中,除了定子3的上表面的Y方向的横断部分,通过使线圈端在Y方向上弯曲1层左右,从而将其配置于最外径侧或最内径侧,因而不会干扰单位线圈11的匝线圈端11b。另外,U相、V相和W相的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间、以及U相、V相和W相的连极线圈连接部10C之间在圆周方向X上错开槽编号,因而互不干扰。应予说明,定子3的上表面的Y方向的横断部分通过横跨单位线圈11的线圈边连接部11c的更上侧来避免干扰。因此,线圈端能够均等地配置于定子3的Y方向上下表面、内周面以及外周面,从而能够使电动机M的外形小型化。而且,在本实施方式中,由于能将卷始端配置于最外径侧,并将中性点配置于最内径侧,因而能够使径向Y的尺寸进一步小型化。
以下,使用图11~图16,对作为8极60槽的电动机M以外的电动机M,且每极每相槽数大于1/2,当用最简分数来表示每极每相槽数时,分母为2以上的分数槽的绕组结构例进行说明。图中的顶部的数字表示槽编号,向图中的Y2方向引出的白色圆点表示卷始端,向图中的Y1方向引出的黑色圆点表示卷末端。此外,连接收纳于图中的两个槽32的线圈边11a的实线示意性地表示配置于定子3的上表面的线圈端,连接两个收纳于槽32的线圈边11a的虚线示意性地表示配置于定子3的下表面的线圈端。
在图11中,示出了8极36槽(Nspp=1.5,a=1,b=1,c=2)的电动机M的绕组结构。8极36槽的电动机M的每极槽数为4.5,因此短节距为4个槽(短节距绕组)、长节距为5个槽(长节距绕组)。在本实施方式中的极线圈10的单位线圈11中,匝线圈端11b(虚线部分)以在环绕a周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的短节距构成。如上所述,槽32的偶数层通过在圆周方向X上相对于槽32的奇数层,移动由最接近每极槽数的整数构成的指定槽数(在此为4或5)而构成。在此,在c=2的情况下,偶数层相对于奇数层的指定槽数的移动方向为旋转方向X1或逆旋转方向X2的中的任一方向。此外,偶数层彼此间或奇数层彼此间的层相带配置各自在圆周方向X上具有相同的结构。
如该图所示,环绕a周(a=1)的线圈由邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,极线圈10在分别相邻地配置的状态下电连接,该极线圈10在转子2的磁极的每极中同相,并且在转子2的磁极的邻极中,电流方向相反,即,在转子2的磁极的隔极(相隔1个磁极)中电流方向相同。换言之,环绕a周的线圈由环绕1周的邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,在与转子2的磁极数相同数量的极线圈10在定子3的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向X上相邻的极线圈10依次电连接。此外,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的线圈具备连极线圈群10B,在该连极线圈群10B中,在圆周方向X上配置有磁极数(8极)/c个(c=2,因此为4个)连极线圈10d,该连极线圈10d包含与c(c=2)个磁极相向并电连接的b(b=1)个极线圈10,并且,在圆周方向X上相邻的各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C而电连接。换言之,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中配置有连极线圈10d,并且在圆周方向X上相邻的磁极数/c个(c=2,因此为4个)连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分为磁极数(8极)/c等份(c=2,因此为4等份)的范围内,b个(b=1个)极线圈10、和由相当于(c-b)个(c-b=1个)极线圈10的空缺(空白)构成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且在圆周方向X上最靠近的极线圈10被电连接。
在构成环绕a(a=1)周的线圈的邻极线圈群10A中,第一极线圈10e与第二极线圈10f在圆周方向X上交替排列,上述第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置在槽32的最外径侧以及最内径侧并将相邻的极线圈10电连接,上述第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间。此外,连接槽32的径方向Y上的相同层的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置于槽32的最外径侧以及最内径侧。另外,线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp(1.5)的整数(1或2)中的较大者(2)的相带的环绕a周的方向侧的一端的槽32(第2槽)引出,该连槽数是在槽32的底部(第1层)配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。此外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为1的第6槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为2的第1槽、第2槽)。
在极线圈10之间的空缺的数量全为奇数(1)的情况下,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的连极线圈群10B仅由b(b=1)个不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第一极线圈10e构成。对于横跨空缺的连极线圈连接部10C,在磁极数(8极)/c个(c=2,因此为4个)连极线圈10d中该空缺的数量为奇数(1)的情况下,分别电连接槽32的最外径侧的层与最内径侧的层。此外,第2周以后的连极线圈群10B相对于前一周(第1周)的邻极线圈群10A,向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
在图12中,示出了8极30槽(Nspp=1.25,a=1,b=1,c=4)的电动机M的绕组结构。8极30槽的电动机M的每极槽数为3.75,因此短节距为3个槽(短节距绕组)、长节距为4个槽(长节距绕组)。在本实施方式中的极线圈10的单位线圈11中,匝线圈端11b(虚线部分)以在环绕a周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的长节距构成。如上所述,槽32的偶数层通过在圆周方向X上相对于槽32的奇数层,移动由最接近每极槽数的整数构成的指定槽数(在此为4或5)而构成。在此,在c=4以上(c=4)的情况下,偶数层相对于奇数层的指定槽数的移动方向为与环绕a周的方向(旋转方向X1)相同的方向(旋转方向X1)。此外,偶数层彼此间或奇数层彼此间的层相带配置各自在圆周方向X上具有相同的结构。
如该图所示,环绕a周(a=1)的线圈由邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,极线圈10在分别相邻地配置的状态下电连接,该极线圈10在转子2的磁极的每极中同相,并且在转子2的磁极的邻极中,电流方向相反,即,在转子2的磁极的隔极(相隔1个磁极)中电流方向相同。换言之,环绕a周的线圈由环绕1周的邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,在与转子2的磁极数相同数量的极线圈10在定子3的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向X上相邻的极线圈10依次电连接。此外,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的线圈具备连极线圈群10B,在该连极线圈群10B中,在圆周方向X上配置有磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d,该连极线圈10d包含与c(c=4)个磁极相向并电连接的b(b=1)个极线圈10,并且,在圆周方向X上相邻的各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C而电连接。换言之,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中配置有连极线圈10d,并且在圆周方向X上相邻的磁极数/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分为磁极数(8极)/c等份(c=2,因此为4等份)的范围内,b个(b=1个)极线圈10、和由相当于(c-b)个(c-b=3个)极线圈10的空缺(空白)构成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且在圆周方向X上最靠近的极线圈10被电连接。
在构成环绕a(a=1)周的线圈的邻极线圈群10A中,第一极线圈10e与第二极线圈10f在圆周方向X上交替排列,上述第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置在槽32的最外径侧以及最内径侧并将相邻的极线圈10电连接,上述第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间。此外,连接槽32的径方向Y上的相同层的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置于槽32的最外径侧以及最内径侧。另外,线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp(1.25)的整数(1或2)中的较大者(2)的相带的环绕a周的方向侧的一端的槽32(第2槽)引出,该连槽数是在槽32的底部(第1层)配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。此外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为1的第5槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为2的第1槽、第2槽)。
在极线圈10之间的空缺的数量全为奇数(3)的情况下,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的连极线圈群10B仅由b(b=1)个不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第一极线圈10e构成。对于横跨空缺的连极线圈连接部10C,在磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d中该空缺的数量为奇数(3)的情况下,分别电连接槽32的最外径侧的层与最内径侧的层。此外,第2周以后的连极线圈群10B相对于前一周(第1周)的邻极线圈群10A,向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
在图13中,示出了10极36槽(Nspp=1.2,a=1,b=1,c=5)的电动机M的绕组结构。10极36槽的电动机M的每极槽数为3.6,因此短节距为3个槽(短节距绕组)、长节距为4个槽(长节距绕组)。在本实施方式中的极线圈10的单位线圈11中,匝线圈端11b(虚线部分)以在环绕a周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的长节距构成。如上所述,槽32的偶数层通过在圆周方向X上相对于槽32的奇数层,移动由最接近每极槽数的整数构成的指定槽数(在此为4或5)而构成。在此,在c=4以上(c=5)的情况下,偶数层相对于奇数层的指定槽数的移动方向为与环绕a周的方向(旋转方向X1)相同的方向(旋转方向X1)。此外,偶数层彼此间或奇数层彼此间的层相带配置各自在圆周方向X上具有相同的结构。
如该图所示,环绕a周(a=1)的线圈由邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,极线圈10在分别相邻地配置的状态下电连接,该极线圈10在转子2的磁极的每极中同相,并且在转子2的磁极的邻极中,电流方向相反,即,在转子2的磁极的隔极(相隔1个磁极)中电流方向相同。换言之,环绕a周的线圈由环绕1周的邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,在与定子3的磁极数相同数量的极线圈10在定子3的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向X上相邻的极线圈10依次电连接。此外,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的线圈具备连极线圈群10B,在该连极线圈群10B中,在圆周方向X上配置有磁极数(10极)/c个(c=5,因此为2个)连极线圈10d,该连极线圈10d包含与c(c=5)个磁极相向并电连接的b(b=1)个极线圈10,并且,在圆周方向X上相邻的各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C而电连接。换言之,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中配置有连极线圈10d,并且在圆周方向X上相邻的磁极数(10极)/c个(c=5,因此为2个)连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分为磁极数(10极)/c等份(c=5,因此为2等份)的范围内,b个(b=1个)极线圈10、和由相当于(c-b)个(c-b=4个)极线圈10的空缺(空白)构成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且在圆周方向X上最靠近的极线圈10被电连接。
在构成环绕a(a=1)周的线圈的邻极线圈群10A中,第一极线圈10e与第二极线圈10f在圆周方向X上交替排列,上述第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置在槽32的最外径侧以及最内径侧并将相邻的极线圈10电连接,上述第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间。此外,连接槽32的径方向Y上的相同层的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置于槽32的最外径侧以及最内径侧。另外,线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp(1.2)的整数(1或2)中的较大者(2)的相带的环绕a周的方向侧的一端的槽32(第2槽)引出,该连槽数是在槽32的底部(第1层)配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。此外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为1的第5槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为2的第1槽、第2槽)。
在极线圈10之间的空缺的数量全为偶数(4)的情况下,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的连极线圈群10B由不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第一极线圈10e、以及被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第二极线圈10f构成。对于横跨空缺的连极线圈连接部10C,在磁极数(10极)/c个(c=5,因此为2个)连极线圈10d中该空缺的数量为偶数(4)的情况下,连接槽32的最内径侧的层之间。此外,第2周以后的连极线圈群10B相对于前一周(第1周)的邻极线圈群10A,向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
在图14中,示出了10极42槽(Nspp=1.4,a=1,b=2,c=5)的电动机M的绕组结构。10极42槽的电动机M的每极槽数为4.2,因此短节距为4个槽(短节距绕组)、长节距为5个槽(长节距绕组)。在本实施方式中的极线圈10的单位线圈11中,匝线圈端11b(虚线部分)以在环绕a周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的短节距构成。如上所述,槽32的偶数层通过在圆周方向X上相对于槽32的奇数层,移动由最接近每极槽数的整数构成的指定槽数(在此为4或5)而构成。在此,在c=4以上(c=5)的情况下,偶数层相对于奇数层的指定槽数的移动方向为与环绕a周的方向(旋转方向X1)相同的方向(旋转方向X1)。此外,偶数层彼此间或奇数层彼此间的层相带配置各自在圆周方向X上具有相同的结构。
如该图所示,环绕a周(a=1)的线圈由邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,极线圈10在分别相邻地配置的状态下电连接,该极线圈10在转子2的磁极的每极中同相,并且在转子2的磁极的邻极中,电流方向相反,即,在转子2的磁极的隔极(相隔1个磁极)中电流方向相同。换言之,环绕a周的线圈由环绕1周的邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,在与转子2的磁极数相同数量的极线圈10在定子3的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向X上相邻的极线圈10依次电连接。此外,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的线圈具备连极线圈群10B,在该连极线圈群10B中,在圆周方向X上配置有磁极数(10极)/c个(c=5,因此为2个)连极线圈10d,该连极线圈10d包含与c(c=5)个磁极相向并电连接的b(b=2)个极线圈10,并且,在圆周方向X上相邻的各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C而电连接。换言之,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中配置有连极线圈10d,并且在圆周方向X上相邻的磁极数(10极)/c个(c=5,因此为2个)连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分为磁极数(10极)/c等份(c=5,因此为2等份)的范围内,b个(b=2个)极线圈10、和由相当于(c-b)个(c-b=3个)极线圈10的空缺(空白)构成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且在圆周方向X上最靠近的极线圈10被电连接。在此,在连极线圈10d中,当极线圈10为2个以上时,在圆周方向X上相邻的最靠近的极线圈10依次电连接。
在构成环绕a(a=1)周的线圈的邻极线圈群10A中,第一极线圈10e与第二极线圈10f在圆周方向X上交替排列,上述第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置在槽32的最外径侧以及最内径侧并将相邻的极线圈10电连接,上述第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间。此外,在由包含连接槽32的径方向Y的相同层的匝线圈端11b的单位线圈11构成的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A中,匝线圈端11b配置于槽32的最外径侧以及最内径侧。另外,线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp(1.4)的整数(1或2)中的较大者(2)的相带的环绕a周的方向侧的一端的槽32(第2槽)引出,该连槽数是在槽32的底部(第1层)配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。此外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为1的第5槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为2的第1槽、第2槽)。
在极线圈10之间的空缺的数量为奇数(1)与偶数(2)混合存在的情况下,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的连极线圈群10B由不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第一极线圈10e、以及被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第二极线圈10f构成。对于横跨空缺的连极线圈连接部10C,在磁极数(10极)/c个(c=5,因此为2个)连极线圈10d中该空缺的数量为奇数(1)的情况下,分别电连接槽32的最外径侧的层与最内径侧的层。此外,在该空缺的数量为偶数(2)的情况下,连接槽32的最外径侧的层之间(第22槽与第34槽的第1层之间)、或槽32的最内径侧的层之间(第5槽与第17槽的第8层之间)。此外,第2周以后的连极线圈群10B相对于前一周(第1周)的邻极线圈群10A,向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
在图15中,示出了8极42槽(Nspp=1.75,a=1,b=3,c=4)的电动机M的绕组结构。8极42槽的电动机M的每极槽数为5.25,因此短节距为5个槽(短节距绕组)、长节距为6个槽(长节距绕组)。在本实施方式中的极线圈10的单位线圈11中,匝线圈端11b(虚线部分)以在环绕a周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的短节距构成。如上所述,槽32的偶数层通过在圆周方向X上相对于槽32的奇数层,移动由最接近每极槽数的整数构成的指定槽数(在此为5或6)而构成。在此,在c=4以上(c=4)的情况下,偶数层相对于奇数层的指定槽数的移动方向为与环绕a周的方向(旋转方向X1)相同的方向(旋转方向X1)。此外,偶数层彼此间或奇数层彼此间的层相带配置各自在圆周方向X上具有相同的结构。
如该图所示,环绕a周(a=1)的线圈由邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,极线圈10在分别相邻地配置的状态下电连接,该极线圈10在转子2的磁极的每极中同相,并且在转子2的磁极的邻极中,电流方向相反,即,在转子2的磁极的隔极(相隔1个磁极)中电流方向相同。换言之,环绕a周的线圈由环绕1周的邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,在与转子2的磁极数相同数量的极线圈10在定子3的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向X上相邻的极线圈10依次电连接。此外,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的线圈具备连极线圈群10B,在该连极线圈群10B中,在圆周方向X上配置有磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d,该连极线圈10d包含与c(c=4)个磁极相向并电连接的b(b=3)个极线圈10,并且,在圆周方向X上相邻的各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C而电连接。换言之,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中配置有连极线圈10d,并且在圆周方向X上相邻的磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分为磁极数(8极)/c等份(c=4,因此为2等份)的范围内,b个(b=3个)极线圈10、和由相当于(c-b)个(c-b=1个)极线圈10的空缺(空白)构成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且在圆周方向X上最靠近的极线圈10被电连接。在此,在连极线圈10d中,当极线圈10为2个以上(b=3)时,在圆周方向X上相邻的最靠近的极线圈10依次电连接。
在构成环绕a(a=1)周的线圈的邻极线圈群10A中,第一极线圈10e与第二极线圈10f在圆周方向X上交替排列,上述第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置在槽32的最外径侧以及最内径侧并将相邻的极线圈10电连接,上述第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间。此外,在由包含连接槽32的径方向Y的相同层的匝线圈端11b的单位线圈11构成的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A中,匝线圈端11b配置于槽32的最外径侧以及最内径侧。另外,线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp(1.75)的整数(1或2)中的较大者(2)的相带的环绕a周的方向侧的一端的槽32(第2槽)引出,该连槽数是在槽32的底部(第1层)配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。此外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为1的第38槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为2的第1槽、第2槽)。
在极线圈10之间的空缺的数量为奇数(1)与偶数(0)混合存在的情况下,第(a+1)周(第(a+1)=2周)的连极线圈群10B由不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第一极线圈10e、以及被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第二极线圈10f构成。对于横跨空缺的连极线圈连接部10C,在磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d中该空缺的数量为奇数(1)的情况下,分别电连接槽32的最外径侧的层与最内径侧的层。此外,第2周以后的连极线圈群10B相对于前一周(第1周)的邻极线圈群10A,向环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
在图16中,示出了8极18槽(Nspp=0.75,a=0,b=3,c=4)的电动机M的绕组结构。8极18槽的电动机M的每极槽数为2.25,因此短节距为2个槽(短节距绕组)、长节距为3个槽(长节距绕组)。在本实施方式中的极线圈10的单位线圈11中,匝线圈端11b(虚线部分)以在环绕(a+1)周的方向上从外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜或弯曲1层的短节距构成。如上所述,槽32的偶数层通过在圆周方向X上相对于槽32的奇数层,移动由最接近每极槽数的整数构成的指定槽数(在此为2或3)而构成。在此,在c=4以上(c=4)的情况下,偶数层相对于奇数层的指定槽数的移动方向为与环绕(a+1)周的方向(旋转方向X1)相同的方向(旋转方向X1)。此外,偶数层彼此间或奇数层彼此间的层相带配置各自在圆周方向X上具有相同的结构。
如该图所示,不存在环绕a周(a=0)的线圈。此外,第(a+1)周(第(a+1)=1周)具备连极线圈群10B,在该连极线圈群10B中,在圆周方向X上配置有磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d,该连极线圈10d包含b(b=3)个与c(c=4)个磁极相向且电连接的极线圈10,并且,在圆周方向X上相邻的各个连极线圈10d通过连极线圈连接部10C而电连接。换言之,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中配置有连极线圈10d,并且使在圆周方向X上相邻的磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分为磁极数(8极)/c等份(c=4,因此为2等份)的范围内,b个(b=3个)极线圈10、和由相当于(c-b)个(c-b=1个)极线圈10的空缺(空白)构成的极线圈缺失部10g乱序地相邻,并且最靠近的极线圈10电连接。此外,线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp(0.75)的整数(0或1)中的较大者(1)的相带的(a+1)周的环绕方向侧的一端的槽32(第1槽)引出,该连槽数是在槽32的底部(第1层)配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。另外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为0的第16槽和第17槽的中间中央部(即,原本的相配置顺序为在该图中随着朝向右方依次配置UVW相(例如,槽编号1~3的第1层),但在该Nspp(0.75)下,省略了本应该配置于第16槽的V和第17槽的W中间的U相,即通过设为0来使三相结构配置成立。因此,省略的连槽数为0的U相的假设的槽位置在第16槽和第17槽的中间中央部)),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为1的第1槽)。
在极线圈10之间的空缺的数量为奇数(1)与偶数(0)混合存在的情况下,第(a+1)周(第(a+1)=1周)的连极线圈群10B由不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第二极线圈10e、与被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第二极线圈10f构成。关于横跨空缺的连极线圈连接部10C,在磁极数(8极)/c个(c=4,因此为2个)连极线圈10d中,在该空缺的数量为奇数(1)的情况下,分别电连接槽32的最外径侧的层与最内径侧的层。
如此,对于本实施方式的电动机M,在每极每相槽数大于1/2且分母为2以上的分数槽结构中,环绕a周的线圈由环绕1周的邻极线圈群10A构成,在该邻极线圈群10A中,在与转子2的磁极数相同数量的极线圈10在定子3的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向X上相邻的极线圈10依次电连接。在上述构成环绕a周的线圈的邻极线圈群10A中,第一极线圈10e与第二极线圈10f在圆周方向X上交替排列,上述第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,上述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A配置在槽32的最外径侧以及最内径侧并将相邻的极线圈10电连接,上述第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间。此外,线圈的相始端从连槽数为最接近于Nspp的整数中的较大者的相带的环绕a周的方向侧(a=0时,为环绕(a+1)周的方向侧)的一端的槽32引出,该连槽数是在槽32的底部(第1层)配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。另外,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(a=0时,为连槽数为0的空缺),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号的连槽数相对较多的相带(a=0时,连槽数为1)。
此外,对于本实施方式的电动机M,在每极每相槽数大于1/2且分母为2以上的分数槽结构中,第(a+1)周的线圈由连极线圈群10B构成,在该连极线圈群10B中配置有连极线圈10d,并且使在圆周方向X上相邻的磁极数/c个连极线圈10d依次电连接并环绕,在该连极线圈10d中,在将定子3的整周分为磁极数/c等份的范围内,b个极线圈10和由相当于(c-b)个极线圈10的空缺(空白)构成的极线圈缺失部10g乱序地相邻。在极线圈10之间的空缺的数量全为奇数的情况下,该第(a+1)周的连极线圈群10B仅由不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第一极线圈10e构成,而在极线圈10之间的空缺的数量全为偶数(包括0)的情况、或极线圈10之间的空缺的数量为奇数与偶数(包括0)混合存在的情况下,由第一极线圈10e与第二极线圈10f与构成,该第一极线圈10e不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间,该第二极线圈10f被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间。另外,对于横跨空缺并依次电连接连极线圈10d内的极线圈10的极线圈连接部、或依次电连接连极线圈10d之间的极线圈10的极线圈连接部(连极线圈连接部10C),在该空缺的数量为奇数的情况下,连接槽32的最外径侧的层与最内径侧的层,而在该空缺的数量为偶数(不包括0)的情况下,连接槽32的最外径侧的层之间或最内径侧的层之间。
下面,使用图17~图18,对在8极60槽的电动机M中占绕组的大部分的极线圈10中,单位线圈11的匝线圈端11b可取短节距与长节距这两者的情况进行说明。图中的顶部的数字表示槽编号,图中的白色圆点表示卷始端,图中的黑色圆点表示卷末端。此外,图中着色部分的数字表示U相的匝顺序,实线表示配置于定子3的上表面的线圈,虚线表示配置于定子3的下表面的线圈。
图17对应于图3~图5,在极线圈10中,单位线圈11的匝线圈端11b(虚线)以短节距(7个槽距)构成。另一方面,在图18中,在极线圈10中,单位线圈11的匝线圈端11b(虚线)以长节距(8个槽距)构成。
在图18中,构成为将图17所示的4组双层单元11U向旋转方向X1错开长节距(8个槽距),并将各组的双层单元11U的两层在径向Y上对调的相带配置。在图18中,示出了该相带配置中的最佳的单位线圈11的匝顺序。
在作为第1周的开始匝的第1匝~第2匝中,将线圈边11a插入第3槽的第3层与第11槽的第2层,以使在不担当最外径侧的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11中,作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。另一方面,作为第1周的开始匝的剩下的一部分的半匝的线圈边11a插入第3槽的第1层,其另一端通过焊接等方式与位于第1匝~第2匝的线圈边连接部11c的另一端侧的线圈端连接,由此形成第1匝的匝线圈端11b。即,与图17不同,形成为长节距(8个槽距)。
与第1匝~第2匝相同的极线圈10从第2匝延续至第4匝,在第4匝~第5匝中,在担当最内径侧的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11中,将线圈边11a插入第11槽的第8层与第18槽的第8层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。即,与图17相同,最内径侧的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A中形成为短节距(7个槽距)。然后,与第1匝~第2匝相同的长节距(8个槽距)的极线圈10从第5匝延续至第8匝,第9匝至第16匝、第17匝至第24匝、以及第25匝至第32匝像第1匝至第8匝这样进行重复。
在作为第2周的开始匝的第32匝~第33匝中,在担当最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11中,将线圈边11a插入第55槽的第1层与第2槽的第1层,以使作为一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。即,与图17相同,最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A中的单位线圈11的匝线圈端11b形成为短节距(7个槽距)。第33匝至第64匝重复进行与第1匝至第32匝相同的设置,从而完成第2周。
在作为第3周的开始匝的第64匝~第65匝中,在担当连极线圈连接部10C的单位线圈11中,将线圈边11a插入第54槽的第1层与第1槽的第1层,以使担当一侧的线圈端的线圈边连接部11c配置于定子3的上侧。
第65匝至第68匝重复进行与上述第1匝至第4匝相同的设置,第69匝至第72匝、以及第73匝至第76匝重复进行与第65匝至第68匝相同的设置。此外,第77匝至第79匝与第65匝至第67匝相同。最后,通过焊接等方式将半匝的线圈边11a的直线状的一端与位于第79匝~第80匝的线圈边连接部11c的一端侧的线圈端连接,由此形成80匝的匝线圈端11b,半匝的线圈边11a的直线状的另一端的前端与作为相末端的中性点电连接。
如上所述,在图18所示的相带配置中,所以匝线圈端11b具有长节距。该匝线圈端11b在环绕a周的方向上从槽32的外径侧朝向内径侧(Y1方向)倾斜1层(示意图表示,实际应用时为如图7等所示的弯曲)。另一方面,在10个担当最内径侧以及最外径侧(环绕变更部分)的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A的单位线圈11以及3个担当连极线圈连接部10C的单位线圈11的用于连接邻极线圈的相同层连接部11A和连极线圈连接部10C中,为短节距的线圈边连接部11c,除此之外的线圈边连接部11c的槽距均为长节距。即,在一共159个线圈端中,有146个为长节距。因此,与图3~图6相同的图17所示的相带配置能够最大限度地缩短总线圈长,从而能够降低制造成本。
下面,使用图19~20,对在图15所示的8极42槽(Nspp=1.75,a=1,b=3,c=4)的电动机M的绕组结构的变形例的相始端位置进行验证。在任何情况下,图19~20所示的相始端都从连槽数为最接近于Nspp(1.75)的整数(1或2)中的较大者(2)的相带的环绕a周的方向侧的一端的槽32(在图19中为第33槽、在图20中为第7槽)引出,上述连槽数为在槽32的底部(第1层)中配置有在圆周方向X上连续的同相的线圈边11a的槽32的数量。
在图19中,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为1的第38槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X处于最短距离的奇数编号(第1)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为2的第32、33槽)。另一方面,在图20中,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少的相带(例如,连槽数为1的第38槽),包含引出相始端的槽32的相带是在圆周方向X上偶数编号(第2)的连槽数相对较多的相带(例如,连槽数为2的第6、7槽)。
在上述所有实施方式中,构成相线圈的极线圈10中的不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第一极线圈10e是从相始端开始数的奇数编号的极线圈10,被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部11A之间的第二极线圈10f是从相始端开始数的偶数编号的极线圈10。在此,在一个极线圈10的圆周方向X上,以指定线圈节距往返,在槽32的深度方向(径向Y)上,相邻层在同一方向上依次连接。另外,对于层相带的槽32的深度方向的配置,从槽32底部开始,偶数层相对于奇数层在圆周方向X上移动最接近每极槽数(Nspp×3)的整数中的任一者的槽数。在此,奇数层之间与偶数层之间的层相带配置在圆周方向X上相同。
在这样的绕组结构中,在图15以及图19的例子中,连极线圈连接部10C的线圈端长度与一个极线圈10相当,在图20的例子中,连极线圈连接部10C的线圈端长度与3个极线圈10相当,图15、图19所示的例子更能够缩短线圈端长度。即,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少相带,包含引出相始端的槽32的相带优选为在圆周方向X上处于最短距离的奇数编号的连槽数相对较多的相带。另外,图15所示的例子能够将连极线圈连接部10C中的一个作为相末端,即,能够使连极线圈连接部10C的总数减少一个,因此进一步优选。也就是说,相对于构成槽32的底部(第1层)的层相带的连槽数相对较少相带,包含引出相始端的槽32的相带进一步优选为在环绕a周的方向上处于最短距离的奇数编号的连槽数相对较多的相带。
[其他实施方式]
(1)上述实施方式中的双层单元11U不限于4组,为1组以上即可。
(2)上述实施方式中的电动机M不限于三相交流同步电动机,也可以为任意相数的交流电动机、感应电动机、同步电动机等。
[产业上的可利用性]
本发明可用于具有由分段导体构成的线圈的分数槽结构的旋转电机。
符号说明
2:转子
3:定子
10:极线圈
10A:邻极线圈群
10B:连极线圈群
10C:连极线圈连接部
10d:连极线圈
10e:第一极线圈(不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的极线圈)
10f:第二极线圈(被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的极线圈)
10g:极线圈缺失部
11:单位线圈
11A:用于连接邻极线圈的相同层连接部
11a:线圈边
11b:匝线圈端
32:槽
M:电动机(旋转电机)
X:圆周方向
Y:径向。
Claims (8)
1.一种旋转电机,其中,
所述旋转电机具备定子和转子,并且为分数槽结构,所述定子具有多个收纳由分段导体形成的叠绕组结构的线圈的槽,所述转子与该定子相向且具有多个磁极,在所述分数槽结构中,所述定子的槽数除以相数以及所述转子的磁极数所得的每极每相槽数超过1/2,并且当用最简分数表示时,分母为2以上,
当将所述每极每相槽数的最简带分数表示设为a+b/c(a为0或正整数,b和c为正整数,且b<c)时,
环绕a周的所述线圈由邻极线圈群构成,在所述邻极线圈群中,在与所述转子的所述磁极数相同数量的极线圈在所述定子的整周上相邻地配置的状态下,在圆周方向上相邻的所述极线圈依次电连接,
第(a+1)周的所述线圈由连极线圈群构成,在所述连极线圈群中配置有连极线圈,并且在所述圆周方向上相邻的所述磁极数/c个所述连极线圈依次电连接并环绕,对于所述连极线圈,在将所述整周分为所述磁极数/c等份的范围内,b个所述极线圈与由相当于(c-b)个所述极线圈的空缺形成的极线圈缺失部乱序地相邻,并且在所述圆周方向上最靠近的所述极线圈被电连接,
在所述邻极线圈群中,不被夹于一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的所述极线圈、与被夹于所述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的所述极线圈在所述圆周方向上交替排列,所述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部配置在所述槽的最外径侧以及最内径侧并将相邻的所述极线圈电连接,
在所述极线圈之间的所述空缺的数量全为奇数的情况下,所述连极线圈群仅由不被夹于所述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的所述极线圈构成,而在所述极线圈之间的所述空缺的数量全为偶数(包括0)的情况、或在所述极线圈之间的所述空缺的数量为奇数与偶数(包括0)混合存在的情况下,所述连极线圈群由不被夹于所述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的所述极线圈、与被夹于所述一对用于连接邻极线圈的相同层连接部之间的所述极线圈构成,
其中,环绕a周为同一方向。
2.如权利要求1所述的旋转电机,其中,
第2周以后的所述邻极线圈群或所述连极线圈群相对于前一周的所述邻极线圈群,向所述环绕a周的方向的相反方向错开1个槽距。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机,其中,
作为所述槽的径向上的层相带配置,以所述槽的底部的层作为第1层并向所述槽的开口部按升序计数,在此情况下,偶数层通过相对于奇数层在所述圆周方向上移动指定槽数而构成,所述指定槽数由最接近于所述每极每相槽数乘以相数所得的每极槽数的整数构成,
在c为4以上的情况下,所述偶数层相对于所述奇数层的所述指定槽数的移动方向为所述环绕a周的方向(a=0时,为环绕(a+1)周的方向)的同一方向,
所述偶数层之间或所述奇数层之间的所述层相带配置各自在所述圆周方向上具有相同的结构,
所述线圈的相始端从连槽数为最接近于所述每极每相槽数的整数中的较大者的相带的环绕a周的方向侧(a=0时,为环绕(a+1)周的方向侧)的一端的所述槽引出,所述连槽数为在所述槽的所述底部中配置有在所述圆周方向上连续的同相的线圈边的所述槽的数量。
4.如权利要求3所述的旋转电机,其中,
相对于构成所述槽的所述底部的层相带的所述连槽数相对较少的相带(在a=0的情况下,为所述连槽数为0的所述空缺),包含引出所述相始端的所述槽的相带是在所述圆周方向上处于最短距离的奇数编号的所述连槽数相对较多的相带(在a=0的情况下,所述连槽数为1)。
5.如权利要求4所述的旋转电机,其中,
所述圆周方向为所述环绕a周的方向(a=0时,为环绕(a+1)周的方向)。
6.如权利要求1~5中任一项所述的旋转电机,其中,
所述用于连接邻极线圈的相同层连接部配置于所述槽的最外径侧以及最内径侧。
7.如权利要求1~6中任一项所述的旋转电机,其中,
对于横跨所述空缺并且依次电连接所述连极线圈内或所述连极线圈间的所述极线圈的极线圈连接部,在所述极线圈连接部横跨的所述空缺的数量为奇数的情况下,其连接所述槽的最外径侧的层与最内径侧的层,而在所述极线圈连接部横跨的所述空缺的数量为偶数(不包括0)的情况下,其连接所述槽的最外径侧的层之间、或连接所述槽的最内径侧的层之间。
8.如权利要求1~4中任一项所述的旋转电机,其中,
所述分段导体具有收纳于两个所述槽内的一对线圈边、以及电连接所述一对线圈边并配置于线圈端的一个匝线圈端,
所述极线圈的所述匝线圈端以在所述环绕a周的方向(a=0时,为环绕(a+1)周的方向)上从所述槽的外径侧朝向内径侧倾斜或弯曲1层的短节距构成。
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