CN114731080A - 旋转电机的定子以及旋转电机 - Google Patents

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CN114731080A CN202080075743.9A CN202080075743A CN114731080A CN 114731080 A CN114731080 A CN 114731080A CN 202080075743 A CN202080075743 A CN 202080075743A CN 114731080 A CN114731080 A CN 114731080A
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Abstract

定子(14A)的绕组具有多个分割线圈，分割线圈具有一对槽内收纳部(21)，该一对槽内收纳部分别收纳于在定子的相邻的齿之间形成的多个槽(S)中的不同的槽(S)，在将与定子(14A)一起使用的转子的极数设为P、将向旋转电机施加的交流电源的相数设为M(M为3以上的整数)、将槽(S)的数量设为Sn时，由q＝Sn/(P×M)表示的每极每相槽数q为最简分数，分割线圈存在大分割线圈(20L)和小分割线圈(20S)这两种，该大分割线圈的一对槽内收纳部(21)分别单独地收纳于槽(S)，该小分割线圈的一对槽内收纳部(21)分别与其他分割线圈的槽内收纳部(21)一起收纳于槽(S)。

Description

旋转电机的定子以及旋转电机
技术领域
本申请涉及旋转电机的定子以及旋转电机。
背景技术
在将旋转电机的转子的极数设为P、将交流电源的相数设为M、将插入定子的绕组的槽数设为Sn时，每极每相槽数q由q＝Sn/(P×M)表示，一般选择使q为整数的槽数Sn。但是，已知有选择使q成为最简分数的槽数Sn的分数槽卷绕这样的线圈的绕线方法。分数槽卷绕用于减少转矩脉动或者用于极数转换(双重绕组)电动机等。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-005409号公报
发明内容
发明要解决的课题
分数槽卷绕由于形成不同相的线圈在同一槽内以重叠卷绕的方式进行绕线，因此，分割线圈的数量多，存在向槽内的绕组插入工序变得复杂的课题。
本申请是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到一种能够削减分割线圈的数量、降低分割线圈的制造成本、并且简化向槽内的绕组插入工序的旋转电机的定子以及旋转电机。
用于解决课题的手段
本申请所公开的旋转电机的定子是一种旋转电机的定子，其中，
所述定子的绕组具有多个分割线圈，
所述分割线圈具有一对槽内收纳部，所述一对槽内收纳部分别收纳于在所述定子的相邻的齿之间形成的多个槽中的不同的槽，
在将与所述定子一起使用的转子的极数设为P、将向所述旋转电机施加的交流电源的相数设为M(M为3以上的整数)、将所述槽的数量设为Sn时，由q＝Sn/(P×M)表示的每极每相槽数q为最简分数，
所述分割线圈存在大分割线圈和小分割线圈这两种，所述大分割线圈的一对所述槽内收纳部分别单独地收纳于所述槽，所述小分割线圈的一对所述槽内收纳部分别与其他分割线圈的槽内收纳部一起收纳于所述槽。
另外，本申请所公开的旋转电机具备上述的定子和配设成使外周面与所述定子的内周面相向的转子。
发明的效果
根据本申请所公开的旋转电机的定子以及旋转电机，能够得到能够削减分割线圈的数量、降低分割线圈的制造成本、并且简化向槽内的绕组插入工序的旋转电机的定子以及旋转电机。
附图说明
图1是实施方式1的旋转电机的单侧剖视主视示意图。
图2是实施方式1的旋转电机的单侧剖视主视示意图。
图3是实施方式1的旋转电机的单侧剖视主视示意图。
图4是比较例的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图5是实施方式1的一个槽的详细剖视图。
图6是实施方式1的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图7是实施方式2的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图8是实施方式3的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图9是实施方式4的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图10是比较例的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图11是实施方式5的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图12是比较例的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图13是实施方式6的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图14是比较例的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图15是实施方式7的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图16是比较例的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图17是实施方式8的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图18是比较例的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图19是实施方式9的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图20是比较例的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图21是实施方式10的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
图22是实施方式11的旋转电机的供双层线圈插入的定子的槽的剖视图。
图23是实施方式11的旋转电机的供单层线圈插入的定子的槽的剖视图。
图24是实施方式12的旋转电机的供单层线圈插入的定子的槽的剖视图。
图25是实施方式13的旋转电机的供单层线圈插入的定子的槽的剖视图。
图26是实施方式14的分数槽卷绕的绕组的展开剖视图。
具体实施方式
实施方式1
以下，使用附图说明实施方式1的旋转电机的定子以及旋转电机。在以下的说明中，在仅称为“轴向”、“径向”、“周向”时，是指定子的“轴向”、“径向”、“周向”。另外，分割线圈是指构成旋转电机的定子的绕组的最小单位的线圈，且是指具有收纳于不同的槽内的一对槽内收纳部的线圈。另外，单层线圈、大分割线圈是指在同一槽内仅单独收纳一个分割线圈的槽内收纳部的分割线圈。另外，双层线圈、小分割线圈是指在同一槽内2个分割线圈的槽内收纳部在径向上重叠地一起收纳的各个分割线圈。
此外，图4和图6至图9、图13至图25的附图使用将旋转电机的圆筒状的定子的绕组切开并排列成直线状的展开剖视图来表示。另外，在各图所示的线圈的阴影线中，从左上向右下的斜线表示U相的分割线圈，从右上向左下的斜线表示V相的分割线圈，横线表示W相的分割线圈。
图1是实施方式1的旋转电机100A的单侧剖视主视示意图。
旋转电机100A具备：外壳11A，其由有底圆筒状的框架12A和将框架12A的开口部封闭的托架13构成；定子14A，其嵌合于框架12A的圆筒部的内侧；以及转子17A，其经由轴承15以能够绕旋转轴16的轴心Q旋转的方式支承于框架12A的底部(在图1中为上侧)和托架13的中央部，并配设成使外周面与定子14A的内周面相向。
旋转电机100A是具备由笼型导体和铁芯构成的转子17A作为转子的笼型感应旋转电机。此外，作为旋转电机100A，也可以是如下旋转电机中的任一方式：在转子设置有绕组的绕组型感应旋转电机、在转子的表面配置有永久磁铁的表面磁铁型旋转电机、在转子的内部嵌入有永久磁铁的嵌入磁铁型旋转电机、或者具有以在层叠的电磁钢板上形成圆弧状的槽等的形状对电感设置凸极性并利用磁阻转矩进行旋转的转子的同步磁阻型旋转电机。
图2是旋转电机100B的单侧剖视主视示意图。
旋转电机100B是旋转电机100A的其他例子。外壳11B由不是有底圆筒状的圆筒状的框架12B和将其轴向的两端的开口部封闭的2个托架13构成。另外，转子17B示出了上述转子中的用于同步磁阻型旋转电机的例子。
图3是旋转电机100C的单侧剖视主视示意图。
旋转电机100C是旋转电机100A的其他例子。
旋转电机100C是外转子型旋转电机。另外，转子17C是表面磁铁型的转子。
定子14C以外嵌状态固定于托架13C。转子17C具有有底圆筒状的框架12C和在框架12C的内侧以与定子14C的径向外侧相向的方式配设的永久磁铁Mg。转子17C经由轴承15被支承为能够绕旋转轴16旋转。
图4是比较例的分数槽卷绕的绕组20的展开剖视图。图4是将呈圆筒状地组装于定子的绕组20在收纳于各槽中的部分处与轴向垂直地切断并沿轴向切开而展开的剖视图。图的上侧为定子的内侧，图的下侧为定子的外侧(背轭侧)。#1～#36分别表示槽S的编号。在实际的截面中，#1和#36的槽S相邻而形成圆环状。
在各个槽S中，插入有内侧槽内收纳部21in(上口线圈)和外侧槽内收纳部21out(下口线圈)。内侧槽内收纳部21in侧配置于与转子相向的间隙面侧，外侧槽内收纳部21out侧配置于槽S的底即定子的背轭部侧。
在该例中，旋转电机的转子的极数P＝8，施加的交流电源的相数M＝3，插入定子的绕组的槽数Sn＝36。因此，每极每相槽数q为q＝Sn/(P×M)＝36/(8×3)＝1+1/2、即作为最简分数的3/2，绕组20为每极每相槽数q不是整数的分数槽卷绕。另外，绕组20是各相的分割线圈按槽#1～#6、#2～#7、#3～#8…依次卷绕的全节距卷绕的分数槽卷绕，所有分割线圈的线圈节距(跨越的齿的数量)为5节距(以下同样标记为数字+节距)，由各相12个分割线圈、全部36个分割线圈构成。
在图4中，为了使图便于理解，仅对于U相的8极中的1/4、即相当于2极的#1～#6、#2～#7、#6～#11这3个分割线圈用斜线表示线圈端部23的重叠卷绕的连接状态，对于剩余的线圈端部省略图示。
此外，用“·”、“×”表示向绕组20通电的方向。“·”的通电方向是在与纸面垂直的方向上从纸面里侧向近前侧靠近的方向，“×”的通电方向相反，是从纸面近前侧向里侧远离的方向。
图5是1个槽S的详细剖视图。槽S形成在定子的未图示的相邻的齿之间。在#1的槽S中，作为内侧槽内收纳部21in收纳有U相+(+表示径向内侧)的分割线圈，作为外侧槽内收纳部21out收纳有V相-(-表示径向外侧)的分割线圈。
另外，插入有：槽单元25，其用于使定子的铁芯和绕组20绝缘；槽楔26，其用于按压分割线圈的槽内收纳部以避免其从铁芯向外脱出；以及分隔件27，其用于确保内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out的相间绝缘。对于槽单元25、槽楔26、分隔件27，在图6以后的展开剖视图中未图示。
各分割线圈的槽内收纳部重叠地插入到槽S的外侧、内侧。绕组20是在各槽S中必须插入有2个分割线圈的各自一方的槽内收纳部的双层重叠卷绕的方式，存在36个分割线圈、72个插入槽S的槽内收纳部。在组装该绕组20时，依次将分割线圈插入槽S，因此，若组装的分割线圈的数量多，则插入分割线圈所需的作业变长。
另外，由于需要将U相、V相、W相的各相的分割线圈交替地插入槽S中，因此，对于分割线圈的插入刚开始后的5个分割线圈，需要进行提起线圈(在外侧槽内收纳部之前将内侧槽内收纳部插入的槽中，在随后插入外侧槽内收纳部时，先将已插入的内侧槽内收纳部暂时放到槽外，在插入外侧槽内收纳部之后再次插入内侧槽内收纳部的方法)的作业，因此，绕组20的生产率差，不能利用线圈插入器进行自动绕组插入，需要通过手工作业插入分割线圈来制造绕组20。
图6是实施方式1的分数槽卷绕的绕组20A的展开剖视图。图6是将呈圆筒状地组装于定子的绕组20A在收纳于各槽S的部分处与轴向垂直地切断并沿轴向切开而展开的剖视图(以下在同种图中相同)。
绕组20A为3相8极36槽，P＝8、M＝3、Sn＝36，因此，每极每相槽数q为q＝Sn/(P×M)＝1+1/2。绕组20A是每极每相槽数q与图4的绕组20相同的分数槽卷绕。
在此，与图4相同，在图6的槽#1、#4、#7、#10、#13、#16、#19、#22、#25、#28、#31、#34的各槽中，插入有1个分割线圈的内侧槽内收纳部21in和与该内侧槽内收纳部21in对应的其他分割线圈的外侧槽内收纳部21out。关于这些槽，绕组20A是双层重叠卷绕的绕组方式。1个分割线圈的内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out通过线圈端部23连接并卷绕，各个线圈端部在定子的铁芯的轴向端面上堆叠。
另外，由于这些槽S(例如，图6的槽#19)的内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out构成不同的相，因此，在内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out之间，为了相间绝缘，与图4所示的绕组20同样地需要分隔件27。
另一方面，对于剩余的槽，若比较图4和图6，则在图4中，进入相同槽的内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out的相相同，内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out的通电方向也相同。因此，能够将内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out集成为一个，形成使各个分割线圈的匝数为其他分割线圈的2倍的分割线圈(例如，将图6的插入槽#24中的槽内收纳部21A和插入槽#29中的槽内收纳部21B通过同心卷绕的线圈端部22连接并卷绕而成的单层同心卷绕线圈)。
为了展开剖视图的方便，同心卷绕的线圈端部22以向上侧突出的方式图示为“コ”字，但实际上并非向内侧突出，而是在轴向上形成线圈端部22。因此，绕组20A成为重叠卷绕线圈和同心卷绕线圈在1个铁芯内并存的同心重叠卷绕。在图6的例子中，成为双层重叠卷绕的分割线圈为12个、单层同心卷绕的分割线圈为12个、合计24个分割线圈的同心重叠卷绕。因此，与绕组20相比，能够将分割线圈的数量削减12个即33.3％。
此外，用双线表示单层同心卷绕的分割线圈的线圈端部22并不是表示物理上的2根导体，而是表示线圈端部22具有双层重叠卷绕的分割线圈的线圈端部23的2倍的线材数。这样，图6所示的绕组20A与图4所示的绕组20相比，能够将分割线圈的数量削减12个即33.3％。
在使用图4说明的双层重叠卷绕的绕组20的情况下，存在36个5节距(2个内侧槽内收纳部21in跨越5个齿而收纳于2个槽S内。外侧槽内收纳部21out也相同。)的分割线圈，因此，线圈端部23为相当于5×36＝180节距的量的长度。另一方面，在图6的同心重叠卷绕的情况下，存在12个5节距的大分割线圈20L、12个3节距的小分割线圈20S。由于由节距大的12个大分割线圈20L和与大分割线圈20L相比节距小的12个小分割线圈20S构成，因此，线圈端部成为相当于5×12×2+3×12＝156节距的量的长度，与双层重叠卷绕的线圈端部相比，能够缩短13％的线圈端部的周向的长度，能够实现由一次铜损的降低带来的旋转电机的效率提高、由线圈端部的漏电抗的减少带来的旋转电机的特性提高、由铜量的削减带来的轻量化。此外，在大分割线圈20L的线圈端部长度的计算式(5×12×2)中，之所以为2倍，是因为构成各个大分割线圈20L的线材的数量为构成小分割线圈20S的线材的数量的2倍。因此，实施所比较的对象是构成各个线圈端部的线材的数量×线圈端部的长度。
根据实施方式1的旋转电机的定子以及旋转电机，能够削减定子所使用的分割线圈的数量，降低分割线圈的制造成本，并且简化向槽内的绕组插入工序。
另外，由于能够缩短构成线圈端部的线材的总长度，因此，结果是能够降低线圈端部的高度，能够提供轴长短的旋转电机。
此外，图6的例子是每极每相槽数q＝1.5＝1+1/2的例子，但在q＝1+1/3、1+2/3、2+1/3、2+1/2、2+2/3等分母为2或3的任意的分数槽卷绕中也能够得到相同的效果。
实施方式2
以下，使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式2的旋转电机。
图7是分数槽卷绕的绕组220A的展开剖视图。
绕组220A与实施方式1中说明的绕组20、20A相同，是3相8极36槽、每极每相槽数q＝1+1/2的分数槽卷绕，与图6的绕组20A相比，线圈的方向、重叠卷绕的重叠方向、槽内部的线圈位置不同，但所产生的旋转磁场与图6的绕组20A完全相同，因此，起到与图6的旋转电机完全相同的效果。
实施方式3
以下，使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式3的旋转电机。
图8是分数槽卷绕的绕组320A的展开剖视图。
绕组320A与此前说明的绕组20、20A、220A相同，是3相8极36槽、每极每相槽数q＝1+1/2的分数槽卷绕，收纳于各槽S的槽内收纳部21的组合与图7相同。
另一方面，变更槽S内的槽内收纳部的内侧和外侧的配置，例如，首先将W相线圈(以图8中的插入#3的槽S和#7的槽S中的线圈为代表的、用横线的阴影线表示的8个线圈)全部放入槽S中。此时，W相线圈的小分割线圈20S全部插入到径向外侧(图8中的下侧，以下相同)。接下来，在线圈端部实施V相-W相间绝缘VW。与图7的例子不同，由于重叠卷绕和同心卷绕不混合存在，因此，能够在线圈端部实现统一的相间绝缘，绝缘强度、生产率提高。接下来，将V相线圈(以图8中的插入#36的槽S和#4的槽S中的线圈为代表的、用从右上向左下的斜线的阴影线表示的8个线圈)全部放入槽S中。此时，对于要进入已经进入有W相的小分割线圈20S的槽S(例如#8)的V相的小分割线圈20S，配置于W相的小分割线圈20S的径向内侧(图8中的上侧，以下相同)，在未插入W相的小分割线圈20S的槽S(例如#5)中，V相的小分割线圈20S配置于径向外侧。因此，与V相-W相间的相间绝缘VW同样，实施U相-V相间的相间绝缘UV。接下来，将U相线圈(以图8中的插入#6的槽S和#10的槽S中的线圈为代表的、用从左上向右下的斜线的阴影线表示的8个线圈)全部放入槽S中。U相的小分割线圈20S全部配置于槽S的径向内侧。即，作为第一相的W相的小分割线圈20S的一对槽内收纳部配置于槽S(例如#8和#11)内的径向外侧，作为第二相的U相的小分割线圈20S的一对槽内收纳部全部配置于槽S(例如#2和#5)内的径向内侧，作为第三相的V相的小分割线圈20S的一对槽内收纳部中的一方的槽内收纳部全部配置于槽S(例如#5)的径向外侧，另一方的槽内收纳部配置于槽S(例如#8)内的径向内侧。由此，能够将U相、V相、W相线圈的线圈端部从内侧朝向外侧按照U相、V相、W相的顺序在径向上排列。因此，各分割线圈的线圈端部形成为按每相在周向上排列成相同高度(从铁芯沿轴向突出的长度)。由此，能够将构成绕组320A的各分割线圈按每相从高度较低的层开始依次插入槽S，成为不需要重叠卷绕而单层同心卷绕和双层同心卷绕共存的完全同心卷绕的配置，能够利用插入器进行绕组320A的自动卷绕，能够大幅提高绕线工序的生产率。
此时，由于各相的线圈端部在轴向上具有相同的高度，在周向上排成一列，因此，能够容易地插入线圈端部的相间绝缘VW、UV，线圈320A的生产率提高。
根据实施方式3的旋转电机，通过缩小分割线圈的节距，能够缩短线圈端部的轴向的长度，因此，旋转电机的轴向的长度缩短，能够实现旋转电机的小型化、轻量化。
另外，由于是4节距的大分割线圈20L为12个、与大分割线圈20L相比节距小的3节距的小分割线圈20S为12个的结构，因此，线圈端部的周向的长度相当于132节距，与图4的双层重叠卷绕的绕组20相比，能够将线圈端部缩短26.7％，与图6的同心重叠卷绕的绕组20A相比，能够将线圈端部缩短15.4％，能够实现由一次铜损的降低带来的旋转电机的效率提高、由线圈端部的漏电抗的减少带来的旋转电机的特性提高、由铜量的削减带来的旋转电机的轻量化。
实施方式4
以下，使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式4的旋转电机。
图9是实施方式4的分数槽卷绕的绕组420A的展开剖视图。
绕组420A与绕组20、20A、220A、320A相同，是3相8极36槽、每极每相槽数q＝1+1/2的分数槽卷绕，是将图8的U相、V相的槽内收纳部21的插入顺序颠倒的结构。虽然槽#5、#14、#23、#32的内侧槽内收纳部21in和外侧槽内收纳部21out相反，但所产生的旋转磁场与图8的绕组320A完全相同，因此，起到与图8的旋转电机完全相同的效果。
实施方式5
以下，使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式5的旋转电机。
图10是比较例的分数槽卷绕的绕组520的展开剖视图。
图10所示的绕组520表示将采用了每极每相槽数q＝1+1/3的分数槽卷绕的旋转电机的圆筒状的定子的绕组切开并排列成直线状的展开剖视图。
该结构为极数最少的结构即3相6极24槽，1相8个线圈，4个线圈构成3极的极，4节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S有24个。因此，线圈端部的周向的长度为相当于4×24＝96节距的量的长度。
图11是实施方式5的分数槽卷绕的绕组520A的展开剖视图。
与图10同样，表示将圆筒状的定子的绕组520A切开并排列成直线状的展开剖视图。在图的上侧画出的双线的线圈端部表示单层同心卷绕分割线圈(匝数2n)的线圈端部，在下侧画出的单线的线圈端部表示双层同心卷绕分割线圈(匝数n)的线圈端部(在以下的图中相同)。
4节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为6个，比大分割线圈20L的节距小的3节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为2个，3节距的双层卷绕的小分割线圈20S为4个，4节距的双层卷绕的小分割线圈20S为4个，合计由16个分割线圈构成。线圈端部的周向的长度为相当于4×6×2+3×2×2+4×4+3×4＝88节距的量的长度。
与绕组520相比，能够将分割线圈的数量从24个削减33.3％至16个，能够将线圈端部的周向的长度从96削减8.3％至88，由此，实现由分割线圈的数量的削减带来的生产率的提高、由铜量削减带来的轻量化、由铜损降低带来的效率提高。此外，如12极48槽、18极72槽那样使极数和槽数为整数倍的方式中，也能够起到与本实施方式相同的效果。
实施方式6
以下，使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式6的旋转电机。
图12是比较例的分数槽卷绕的绕组620的展开剖视图。
图12所示的绕组620是将采用了每极每相槽数q＝1+1/2的分数槽卷绕的旋转电机的圆筒状的定子的绕组切开并排列成直线状的展开剖视图。
该结构为极数最少的结构即3相4极18槽，1相6个线圈，3个线圈构成2极的极，4节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S有18个。因此，线圈端部的周向的长度为相当于4×18＝72节距的量的长度。
图13是实施方式6的分数槽卷绕的绕组620A的展开剖视图。
与图12同样，表示将圆筒状的定子的绕组620A切开并排列成直线状的展开剖视图。
5节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为6个，比大分割线圈20L的节距小的3节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S为6个，合计由12个分割线圈构成。线圈端部的周向的长度为相当于5×6×2+3×6＝78节距的量的长度。
与绕组620相比，能够将分割线圈的数量从18个削减33.3％至12个。由此，实现由分割线圈的数量的削减带来的生产率的提高、由铜量削减带来的轻量化、由铜损降低带来的效率提高。此外，如8极36槽、12极54槽那样使极数和槽数为整数倍的方式中，也能够起到与本实施方式相同的效果。
实施方式7
以下，使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式7的旋转电机。
图14是比较例的分数槽卷绕的绕组720的展开剖视图。
图14所示的绕组720表示将采用了每极每相槽数q＝1+2/3的分数槽卷绕的旋转电机的圆筒状的定子的绕组切开并排列成直线状的展开剖视图。
该结构为极数最少的结构即3相6极30槽，1相10个线圈、5个线圈构成3极的极，5节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S有30个。因此，线圈端部的周向的长度为相当于5×30＝150节距的量的长度。
图15是实施方式7的分数槽卷绕的绕组720A的展开剖视图。
与图14同样，表示将圆筒状的定子的绕组720A切开并排列成直线状的展开剖视图。
5节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为7个，4节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为4个，5节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S为8个，合计由19个分割线圈构成。线圈端部的周向的长度为相当于5×7×2+4×4×2+5×8＝142节距的量的长度。
与绕组720相比，能够将分割线圈的数量从30个削减36.7％至19个，能够将线圈端部的周向的长度从150削减5.3％至142。由此，实现由分割线圈的数量的削减带来的生产率的提高、由铜量削减带来的轻量化、由铜损降低带来的效率提高。此外，如12极60槽、18极90槽那样使极数和槽数为整数倍的方式中，也能够起到与本实施方式相同的效果。
实施方式8
以下，使用附图，以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式8的旋转电机。
图16是比较例的分数槽卷绕的绕组820的展开剖视图。
图16所示的绕组720表示将采用了每极每相槽数q＝2+1/3的分数槽卷绕的旋转电机的圆筒状的定子的绕组切开并排列成直线状的展开剖视图。
该结构为极数最少的结构即3相6极42槽，1相14个线圈，7个线圈构成3极的极，7节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S有42个。因此，线圈端部的周向的长度为相当于7×42＝294节距的量的长度。
图17是实施方式8的分数槽卷绕的绕组820A的展开剖视图。
与图16同样，表示将圆筒状的定子的绕组820A切开并排列成直线状的展开剖视图。
9节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为1个，8节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为6个，7节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为2个，6节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为8个，7节距的双层同心卷绕的小分割线圈20S为8个，合计由25个分割线圈构成。线圈端部的周向的长度为相当于9×1×2+8×6×2+7×2×2+6×8+7×8＝246节距的量的长度。
与绕组820相比，能够将分割线圈的数量从30个削减16.7％至25个，能够将线圈端部的周向的长度从294削减16.3％至246。由此，实现由分割线圈的数量的削减带来的生产率的提高、由铜量削减带来的轻量化、由铜损降低带来的效率提高。此外，如12极84槽、18极126槽那样使极数和槽数为整数倍的方式中，也能够起到与本实施方式相同的效果。
实施方式9
以下，使用附图以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式9的旋转电机。
图18是比较例的分数槽卷绕的绕组920的展开剖视图。
图18所示的绕组920是将采用了每极每相槽数q＝2+1/2的分数槽卷绕的旋转电机的圆筒状的定子的绕组切开并排列成直线状的展开剖视图。
该结构为极数最少的结构即3相4极30槽，1相10个线圈，5个线圈构成2极的极，7节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S有30个。因此，线圈端部的周向的长度为相当于7×30＝210节距的量的长度。
图19是实施方式9的分数槽卷绕的绕组920A的展开剖视图。
与图18同样，表示将圆筒状的定子的绕组920A切开并排列成直线状的展开剖视图。
8节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为6个，6节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为6个，比大分割线圈20L的节距小的5节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S为6个，合计由18个分割线圈构成。线圈端部的周向的长度为相当于8×6×2+6×6×2+5×6＝198节距的量的长度。
与绕组920相比，能够将分割线圈的数量从30个削减40％至18个，能够将线圈端部的周向的长度从210削减5.7％至198，实现由分割线圈的数量的削减带来的生产率的提高、由铜量削减带来的轻量化、由铜损降低带来的效率提高。此外，如8极60槽、12极90槽那样使极数和槽数为整数倍的方式中，也能够起到与本实施方式相同的效果。
实施方式10
以下，使用附图以与实施方式1不同的部分为中心说明实施方式10的旋转电机。
图20是比较例的分数槽卷绕的绕组1020的展开剖视图。
图20所示的绕组1020是将采用了每极每相槽数q＝2+2/3的分数槽卷绕的旋转电机的圆筒状的定子的绕组1020切开并排列成直线状的展开剖视图。
该结构为极数最少的结构即3相6极48槽，1相16个线圈，8个线圈构成3极的极，8节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S有48个。因此，线圈端部的周向的长度为相当于8×48＝384节距的长度。
图21是实施方式10的分数槽卷绕的绕组1020A的展开剖视图。
与图20同样，表示将圆筒状的定子的绕组1020A切开并排列成直线状的展开剖视图。
9节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为9个，7节距的单层同心卷绕的大分割线圈20L为9个，与9节距的大分割线圈20L相比节距小的8节距的双层重叠卷绕的小分割线圈20S为12个，合计由24个分割线圈构成。线圈端部的周向的长度为相当于9×9×2+7×9×2+8×12＝384节距的量的长度。
与绕组1020相比，能够将分割线圈的数量从48个削减37.5％至30个，实现由分割线圈的数量的削减带来的生产率的提高、由铜量削减带来的轻量化、由铜损降低带来的效率提高。
此外，如12极96槽、18极144槽那样使极数和槽数为整数倍的方式中，也能够起到与本实施方式相同的效果。
实施方式11
以下，使用附图，以与实施方式1至实施方式10不同的部分为中心说明实施方式11的旋转电机。
图22是本实施方式11的旋转电机的供双层分割线圈(小分割线圈)插入的定子的槽S的剖视图。
图23是本实施方式11的旋转电机的供单层分割线圈(大分割线圈)插入的定子的槽S的剖视图。
对于图22所示的小分割线圈20S，例如卷绕24匝的绕组时，在实施方式1至10中，大分割线圈20L卷绕48匝的绕组，匝数比为1:2。在大分割线圈20L的槽内收纳部21中，由于不需要分隔件27，因此，占空系数(绕组面积相对于除了绝缘材料等的截面积以外的能够卷绕绕组的槽面积的比例)低。
因此，如图23所示，在大分割线圈20L中，利用没有分隔件27的富余部分，使用直径比小分割线圈20S的线材W1大的线材W2作为大分割线圈20L的线材。由此，能够降低大分割线圈20L的电阻值，降低铜损，提高旋转电机的效率。
实施方式12
以下，使用附图，以与实施方式1至实施方式10不同的部分为中心说明实施方式12的旋转电机。
图24是本实施方式12的旋转电机的供单层分割线圈插入的定子的槽S的剖视图。
在本实施方式中，在实施方式1～10中不需要分隔件27而空出的空间追加绕组并卷绕，例如，在小分割线圈20S(双层线圈)分别为24匝的绕组时，将大分割线圈20L(单层线圈)增加5匝，形成53匝的绕组。由此，能够提高旋转电机的效率。
实施方式13
以下，使用附图，以与实施方式1至实施方式10不同的部分为中心说明实施方式13的旋转电机。
图25是本实施方式13的旋转电机的供单层线圈插入的定子的槽S的剖视图。
在本实施方式中，利用实施方式1～10中不需要分隔件27而空出的空间，使用比小分割线圈20S的线材的直径大的线材作为大分割线圈20L的线材。并且，将大分割线圈20L的匝数比实施方式1至10的情况减少2匝，降低大分割线圈20L的电阻值而实现降低铜损、提高效率。这样，从线径和占空系数的兼顾来看，可以增加匝数，考虑到所要求的特性，也可以减少匝数而加粗线径。
实施方式14
以下，使用附图，以与实施方式1至实施方式10不同的部分为中心说明实施方式14的旋转电机。
图26是本实施方式14的旋转电机的供极数转换(双重绕组)线圈插入的定子的槽S的展开剖视图。
在本实施方式中，在定子的槽S中施加至少2个极数不同的独立的绕组1420A、1420B，其中至少一个绕组施加实施方式1至实施方式10的绕组。
通过向至少2个独立的绕组1420A、1420B中的任1个绕组通电，旋转电机旋转，转子以与通电的绕组的极数成反比的旋转速度(∝绕组中通电的电流的电角频率/(绕组的极数/2))旋转。通过切换通电的绕组，能够变更电动机的旋转速度。
图26是在槽的径向内侧施加实施方式3的结构的8极绕组并在槽的径向外侧施加4极绕组(2-1同心卷绕，一般使用的现有技术的绕组)的绕组的例子。在向8极绕组通电时，能够使旋转电机以向4极绕组通电时的大致一半的旋转速度旋转。因此，通过切换通电的绕组，能够利用相同的电角频率的电流将旋转速度切换为高速旋转(4极绕组)和低速旋转(8极绕组)。
本申请记载了各种例示性的实施方式和实施例，但在一个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能不限于特定的实施方式的应用，而是能够单独或以各种组合的方式应用于实施方式。
因此，在本申请中公开的技术的范围内可设想未例示的无数变形例。例如，包括对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况、还包括提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。
附图标记说明
100A、100B、100C旋转电机，11A、11B外壳，12A、12B、12C框架，13、13C托架，14A、14C定子，15轴承，16旋转轴，17A、17B、17C转子，20、20A、220A、320A、420A、520、520A、620、620A、720、720A、820、820A、920、920A、1020、1020A、1420A、1420B绕组，21、21A、21B槽内收纳部，21in内侧槽内收纳部，21out外侧槽内收纳部，22、23线圈端部，25槽单元，26槽楔，27分隔件，UV、VW相间绝缘，Mg永久磁铁，W1、W2线材，S槽。

Claims (11)

1.一种旋转电机的定子，其中，
所述定子的绕组具有多个分割线圈，
所述分割线圈具有一对槽内收纳部，所述一对槽内收纳部分别收纳于在所述定子的相邻的齿之间形成的多个槽中的不同的槽，
在将与所述定子一起使用的转子的极数设为P、将向所述旋转电机施加的交流电源的相数设为M、将所述槽的数量设为Sn时，由q＝Sn/(P×M)表示的每极每相槽数q为最简分数，其中，M为3以上的整数，
所述分割线圈存在大分割线圈和小分割线圈这两种，所述大分割线圈的一对所述槽内收纳部分别单独地收纳于所述槽，所述小分割线圈的一对所述槽内收纳部分别与其他分割线圈的槽内收纳部一起收纳于所述槽。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的定子，其中，
所述小分割线圈的线圈节距小于所述大分割线圈的线圈节距。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其中，
所述小分割线圈形成为重叠卷绕。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机的定子，其中，
具备3相的所述分割线圈，
第一相的所述小分割线圈的一对所述槽内收纳部全部配置于所述槽内的径向外侧，
第二相的所述小分割线圈的一对所述槽内收纳部全部配置于所述槽内的径向内侧，
第三相的所述小分割线圈的一对所述槽内收纳部中的一方的所述槽内收纳部配置于所述槽内的径向外侧，另一方的所述槽内收纳部配置于所述槽内的径向内侧。
5.根据权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其中，
所有的所述分割线圈形成为同心卷绕。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转电机的定子，其中，
所述大分割线圈与所述小分割线圈的线径不同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转电机的定子，其中，
所述小分割线圈与所述大分割线圈的构成各自的所述分割线圈的线材的匝数比为1:2。
8.根据权利要求6所述的旋转电机的定子，其中，
所述小分割线圈与所述大分割线圈的构成各自的线圈的线材的匝数比不是1:2。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的旋转电机的定子，其中，
所述每极每相槽数q为4/3、3/2、5/3、7/3、5/2、8/3中的任一个。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的旋转电机的定子，其中，
在各所述槽中施加极数不同的至少两种独立的所述绕组，
至少一种所述绕组具有所述大分割线圈和所述小分割线圈。
11.一种旋转电机，其中，具备：
权利要求1至10中任一项所述的旋转电机的定子；以及
转子，其配设成使外周面与所述定子的内周面相向。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021158873A (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 株式会社アイシン 回転電機
JP7223932B1 (ja) 2022-04-06 2023-02-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固定子、電動機
WO2023135836A1 (ja) * 2022-01-11 2023-07-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固定子及びそれを有する電動機

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS554675U (zh) * 1978-06-26 1980-01-12
US6943477B1 (en) * 2000-04-27 2005-09-13 Denso Corporation Stator of rotary electric machine and method for making the same
JP2006060915A (ja) * 2004-08-19 2006-03-02 Toyota Industries Corp 電動機の電機子
JP4940252B2 (ja) * 2009-02-03 2012-05-30 株式会社日立製作所 回転電機の製造方法
JP6356394B2 (ja) * 2013-08-07 2018-07-11 株式会社東芝 回転電機、及び回転電機の製造方法
CN106030993B (zh) * 2014-02-14 2018-10-09 三菱电机株式会社 旋转电机
JP2017046508A (ja) * 2015-08-28 2017-03-02 三菱電機株式会社 回転電機およびその製造方法
DE112016004389T5 (de) * 2015-09-28 2018-06-14 Mitsubishi Electric Corporation Rotierende elektrische maschine und herstellungsverfahren für eine rotierende elektrische maschine
JP6455725B2 (ja) * 2015-11-03 2019-01-23 株式会社デンソー 回転電機
WO2017111085A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ステータコイル、ステータの製造方法および回転電機
US20190013710A1 (en) * 2015-12-25 2019-01-10 Hitachi Automotive Systems Engineering, Ltd. Rotary Electric Machine
JP7000710B2 (ja) * 2017-06-12 2022-02-04 株式会社アイシン 回転電機
JP7449657B2 (ja) * 2019-08-29 2024-03-14 株式会社小松製作所 モータ
JP2021158850A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 株式会社アイシン 回転電機
US20230127155A1 (en) * 2020-04-28 2023-04-27 Fanuc Corporation Stator having coil structure of distributed winding, and three-phase ac electric motor comprising said stator
US20230179054A1 (en) * 2020-04-28 2023-06-08 Fanuc Corporation Stator having wave-winding coil structure, three-phase ac motor equipped with same, and method for producing stator
CN115699526A (zh) * 2020-05-26 2023-02-03 株式会社爱信 旋转电机用定子
JP7370468B2 (ja) * 2020-07-17 2023-10-27 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、及び空気調和機
WO2022034665A1 (ja) * 2020-08-13 2022-02-17 三菱電機株式会社 電動機、駆動装置、圧縮機、及び空気調和機
CN116076004A (zh) * 2020-09-02 2023-05-05 三菱电机株式会社 定子、电动机、压缩机、空调机和定子的制造方法
JP7365983B2 (ja) * 2020-09-04 2023-10-20 株式会社日立製作所 固定子及び回転電機、並びに電動ホイール及び車両
CN115997330A (zh) * 2020-09-11 2023-04-21 三菱电机株式会社 定子、电动机、压缩机、空调机和定子的制造方法
JP6953608B1 (ja) * 2020-12-22 2021-10-27 株式会社日立製作所 回転電機、電動ホイールおよび車両
CN116998097A (zh) * 2021-03-18 2023-11-03 株式会社电装 励磁绕组型旋转电机

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