旋转电机及风力发电系统的制作方法
【专利摘要】该旋转电机(1)具备通过集中卷绕而卷绕于定子(11)的齿(14)的绕组(15)，并构成为，每极每相槽数q为满足1/4＜q＜1/2的分数，所述每极每相槽数q是槽(13)的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值，并且，在1个槽配置有1个绕组的卷绕部分。
【专利说明】旋转电机及风力发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转电机及风力发电系统，特别涉及具备卷绕于定子的绕组的旋转电机及风力发电系统。
【背景技术】
[0002]以往，已知具备卷绕于定子的绕组的旋转电机。例如在日本特许第4725684号公报中公开了这样的旋转电机。
[0003]在上述日本特许4725684号公报所公开的发电机(旋转电机)中，以使每极每相槽数q满足I < q < 3/2的方式，将绕组分布卷绕(以每极每相的线圈分布于多个槽的方式进行卷绕)于定子的槽中，所述每极每相槽数q是槽的数量除以磁极的数量即极数和电压的相数而得到的值。而且，构成为在I个槽配置有同相或异相的2个绕组(绕组的卷绕部分)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第4725684号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题。
[0008]然而，在如上述日本特许第4725684号公报的旋转电机那样，在I个槽配置有2个绕组(绕组的卷绕部分)的旋转电机中，在槽的内部需要对2个绕组之间进行绝缘，另一方面，在配置于槽的内部的2个绕组之间的间隔比较小的情况下(施加于绕组的电压比较高的情况下)，存在难以对2个绕组充分绝缘的情况。在该情况下，以往，需要在每2个绕组间配置绝缘部件，因此需要配置多个绝缘部件，相应地，部件数量和组装工序增加。因此，以往，期望在不配置绝缘部件的情况下使绕组间的绝缘性提高。
[0009]本发明是为了解决如上所述的课题而完成的，本发明的I个目的在于提供能够在不配置绝缘部件的情况下使绕组间的绝缘性提高的旋转电机及风力发电系统。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]为了达成上述目的，第I方面的旋转电机具备:定子，所述定子具有槽和设置于槽之间的齿；以及绕组，所述绕组通过集中卷绕而卷绕于定子的齿，所述旋转电机构成为，每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值，并且，在I个槽配置有I个绕组的卷绕部分。
[0012]在第I方面的旋转电机中，如上所述，通过构成为在I个槽配置I个绕组的卷绕部分，从而在相邻的2个绕组之间配置有齿，因此能够增大绕组间的间隔。由此，能够在不配置绝缘部件的情况下使绕组间的绝缘性提高。其结果为，不需要配置绝缘部件、相应地也能够抑制部件数量和组装工序的增加。并且，通过构成为在I个槽配置I个绕组的卷绕部分，与在I个槽配置2个绕组(绕组的卷绕部分)的情况相比，能够将绕组的数量减少为一半，因此能够减少旋转电机的部件数量。由此，能够使旋转电机的制造工程简化。
[0013]第2方面的风力发电系统具备发电机和与发电机的旋转轴连接的叶片，所述发电机包括:定子，所述定子具有槽和设置于槽之间的齿；以及绕组，所述绕组通过集中卷绕而卷绕于定子的齿，所述发电机构成为，每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值，并且，在I个槽配置有I个绕组的卷绕部分。
[0014]在第2方面的风力发电系统中，如上所述，通过构成为在I个槽配置I个绕组的卷绕部分，从而在相邻的2个绕组之间配置有齿，因此能够增大绕组间的间隔。由此，能够提供能够在不配置绝缘部件的情况下使绕组间的绝缘性提高的风力发电系统。其结果为，能够提供不需要配置绝缘部件、相应地也能够抑制部件数量和组装工序的增加的风力发电系统。并且，通过构成为在I个槽配置I个绕组的卷绕部分，与在I个槽配置2个绕组(绕组的卷绕部分)的情况相比，能够将绕组的数量减少为一半，因此能够减少发电机的部件数量。由此，能够使发电机(风力发电系统)的制造工程简化。
[0015]发明效果
[0016]根据上述旋转电极及风力发电系统，能够在不配置绝缘部件的情况下使绕组间的绝缘性提尚。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示出一个实施方式的风力发电系统的整体结构的图。
[0018]图2是一个实施方式的风力发电系统的发电机的平面图。
[0019]图3是一个实施方式的风力发电系统的发电机的放大平面图。
[0020]图4是用于说明比较例的风力发电系统的发电机的绕组的配置的图。
[0021]图5是用于说明一个实施方式的风力发电系统的发电机的绕组的配置的图。
[0022]图6是示出一个实施方式的风力发电系统的各相的绕组的位置和电气相位的关系的图。
[0023]图7是示出变形例的风力发电系统的整体结构的图。
【具体实施方式】
[0024]以下，基于附图对实施方式进行说明。
[0025]首先，参照图1至图6，对本实施方式的风力发电系统100的结构进行说明。另外，以下，每极每相槽数q的分子(分母)的意思是每极每相槽数q的最简分数的分子(分母)。
[0026]如图1所示，风力发电系统100由发电机1、用于收纳发电机I的舱室2、转子轮毂3、叶片4和塔(支承柱)5构成。发电机I收纳于舱室2。并且，转子轮毂3安装于发电机I的旋转轴6。并且，在转子轮毂3上安装有多个叶片4。并且，舱室2被安装于塔5。另外，发电机I是“旋转电机”的一个例子。
[0027]如图2所示，发电机I具备定子11和转子12。这里，在本实施方式中，发电机I是以包围定子11的外周的方式来配置转子12的外转子形式。
[0028]并且，如图2及图3所示，在定子11上设置有多个槽13。在本实施方式中构成为，槽的数量Ns是感应产生的电压的相数m乘以4η (η为I以上的自然数)而得到的值。具体地说，发电机I感应产生的电压的相数m是3相(U相、V相、W相)，槽的数量Ns是96 (=3X4X8)。96个槽13以朝向外周侧开口的方式设置于定子11。另外，在图3中，示出了槽编号为#1?#24的槽13。并且，在相邻的槽13之间设置有齿14。
[0029]并且，在槽13卷绕有绕组15。在本实施方式中构成为，绕组15为将绕组15卷绕于相邻的槽13之间的齿14的集中卷绕。
[0030]并且，在转子12上设置有多个永磁铁16。在本实施方式中构成为，槽的数量Ns (=96)与磁极的数量即极数P的差(Ns-P)满足Ns-P= ±4n(n为整数)。具体地说，永磁铁16设置有100个。即，极数P为100，槽的数量Ns与极数P的差(Ns-P)为-4 ( = 96-100)。这样，本实施方式的发电机I是极数P为20以上的中低速(例如，每分钟转数为10以上且400以下)的发电机。
[0031]这里，在本实施方式中，发电机I构成为每极每相槽数q是满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值。具体地说，发电机I构成为，每极每相槽数q为8/25 ( = Ns/ (mXP) = 96/ (3 X 100))。并且，发电机I构成为，用极数P除以每极每相槽数q的最简分数的分母而得到的值为4以上(例如，4、6、8、10或12)。具体地说，发电机I构成为，用极数P( = 100)除以每极每相槽数q的最简分数的分母(=25)而得到的值为4 ( = 100/25)。
[0032]并且，在本实施方式中，如图2所示，各含有多个同相(U相、V相或W相)的绕组15的绕组15的组构成为，与用极数P除以每极每相槽数q的最简分数的分母而得到的值相等的数量(在本实施方式中为4个)，绕组15的组分别以相互分开的状态配置于定子11。具体地说，各含有8个同相(U相、V相或W相)的绕组15的绕组15的组构成为4个(组1、2、3和4)，4个绕组的组以相互分开的状态配置于定子11。
[0033]如图2所示，在本实施方式中，4个绕组15的组在周向上以大致90度的等角度间隔配置于定子11。并且，U相的绕组15的组、W相的绕组15的组和V相的绕组15的组以按照该顺序相邻的状态配置于定子11。另外，U相是“第I组”的一个例子，W相是“第2相”的一个例子。并且，V相是“第3相”的一个例子。具体地说，U相的绕组15卷绕于槽编号为#2?#9 (组I)、#26?#33 (组2)、#50?#57 (组3)及#74?#81 (组4)的槽13。并且，V相的绕组15卷绕于槽编号为#18?#25、#42?#49、#66?#73及#90?#1的槽13。并且，W相的绕组15卷绕于槽编号为#10?#17、#34?#41、#58?#65及#82?#89的槽13ο
[0034]接下来，参照图4和图5，对于本实施方式的各相(U相、V相、W相)的绕组15 (参照图5)的配置，一边与比较例(参照图4)的定子200的绕组201的配置进行比较一边具体进行说明。
[0035]如图4所示，在比较例的定子200中，构成为在I个槽202配置有2个绕组201。由此，绕组201卷绕于所有的齿203。例如，在槽编号为#1和#2的槽202之间的齿203a卷绕有绕组201，并且在槽编号为#2和#3的槽202之间的齿203b也卷绕有绕组201。由此，在槽编号为#2的槽202配置有2个绕组201。这样，在比较例的定子200中，由于在I个槽202配置有2个绕组201，所以需要在2个绕组201之间配置绝缘部件(未图示)，将2个绕组201之间绝缘。并且，绝缘部件需要配置于所有的槽202。
[0036]与此相对，在本实施方式中，如图5所示，绕组15卷绕于相邻的齿14中的一方，并且在另一方未进行卷绕，由此构成为在I个槽13配置有I个绕组15 (绕组15的卷绕部分)。另外，所谓绕组15的卷绕部分，意思是配置于槽13的内部的绕组15的直线状的部分。具体地说，在相邻的2个槽13中的一方配置有绕组15的一半的绕组，并且在另一方配置有剩余一半的绕组。由此，构成为卷绕有绕组15的齿14(14a)和未卷绕有绕组15的齿14 (14b)交替配置于定子11。具体地说，在槽编号为#2和#3 (#4和#5、#6和#7、#8和#9…)的槽13之间的齿14a卷绕有绕组15。另一方面，在槽编号为#1和#2 (#3和#4、#5和#6、#7和#8…)的槽13之间的齿14b未卷绕有绕组15。其结果为，在I个槽13 (例如槽编号为#2)仅配置有I个U相的绕组15 (U相的绕组15的卷绕部分(一半))。并且，在作为U相和W相的边界的槽编号为#9的槽13仅配置有U相的绕组15 (U相的绕组15的卷绕部分(一半))，并且在槽编号为#10的槽13仅配置有W相的绕组15 (W相的绕组15的卷绕部分(一半))，在两绕组之间配置有齿14(14b)。由此，与上述比较例的定子200不同，在槽13内不必设置对绕组15之间进行绝缘的绝缘部件。另外，由于在I个槽13配置有I个绕组15，所以本实施方式的绕组15的数量是在I个槽202配置有2个绕组201的比较例的绕组201的数量的一半。由此，例如，在对I个绕组配置I个冷却管来冷却绕组(定子)的情况下，在本实施方式中，与比较例相比能够使冷却管的数量为一半，因此能够使发电机I的结构简化。
[0037]并且，在I个槽13配置I个绕组15 (绕组15的卷绕部分(一半))，本实施方式的I个绕组15的匝数是在I个槽202配置2个绕组201的比较例中的I个绕组201的匝数(w)的2倍(2w，参照图6)。并且，虽然未图示，但在上述比较例的定子200和本实施方式的定子11中，用于将绕组15和定子铁芯lla(参照图5)之间绝缘(对地绝缘)的绝缘部件配置于槽内。
[0038]接下来，参照图6，对各相(U相、V相、W相)的绕组15的位置(槽编号)和电气相位之间的关系进行说明。
[0039]首先，本实施方式的发电机I的电气上的槽距角是187.5度(=(π XP)/Ns)=(180 X 100) /96) ο另外，机械上的槽距角是3.75度(=2 π /Ns = 360/96)，并且极距是3.6度(=360/100)。而且，卷绕于槽编号为#3的U相的绕组15和卷绕于槽编号为#4的U相的绕组15的电气相位相差187.5度。同样地，卷绕于槽编号为#5的U相的绕组15和卷绕于槽编号为#6的U相的绕组15的电气相位相差187.5度。其结果为，槽编号为#3、#5、#7、#9、#26、#28、#30、#32、#51、#53、#55、#57、#74、#76、#78 及 #80 的 U 相的绕组 15 面向 N 极磁场。另外，卷绕于槽编号为#3和#51的绕组15的电气相位相同。同样地，卷绕于槽编号为 #26 和 #74 (#28 和 #76、#5 和 #53、#30 和 #78、#7 和 #55、#32 和 #80、#9 和 #57)的绕组15的电气相位相同。即，U相的面向N极磁场的槽矢量(slot vector)的个数是8(参照图6的粗箭头)。即，槽矢量的个数与每极每相槽数q(8/25)的分子8对应。
[0040]并且，槽编号为#2、#4、#6、#8、#27、#29、#31、#33、#50、#52、#54、#56、#75、#77、#79及#81的U相的绕组15面向S极磁场。另外，卷绕于槽编号为#2和#50的绕组15的电气相位相同。同样地，卷绕于槽编号为#27和#75 (#4和#52、#29和#77、#6和#54、#31和#79、#8和#56、#33和#81)的绕组15的电气相位相同。
[0041]U相的绕组15如上所述地包括面向N极磁场的绕组15和面向S极磁场的绕组15这2个组。而且，针对I个槽矢量分配了 2个槽(例如槽编号为#3和#51)，如图2所示，4个(=2组X2)绕组15的组在周向上以大致90度的等角度间隔配置于定子11。
[0042]并且，如图6所示，U相的绕组的磁动势的中心轴线(通过电流流过U相的绕组而产生的磁通的中心轴线)位于槽编号为#5的槽13的电气角和槽编号为#30的槽13的电气角之间。另外，当槽距角(电气角)为λ8时，从磁动势的中心轴线至各槽13的电气角由(As/2)+nX λ s (η是从磁动势的中心轴线起的槽距角的相位倍数)来表示。
[0043]并且，V相的绕组 15 中，槽编号为 # 19、#21、#23、#25、#42、#44、#46、#48、#67、#69、#71、#73、#90、#92、#94及#96的绕组15面向N极磁场。并且，V相的绕组15中，槽编号为#18、#20、#22、#24、#43、#45、#47、#1、#66、#68、#70、#72、#91、#93、#95 及 #49 的绕组 15面向S极磁场。
[0044]并且，W相的绕组 15 中，槽编号为 #11、#13、#15、#17、#34、#36、#38、#40、#59、#61、#63、#65、#82、#84、#86及#88的绕组15面向N极磁场。并且，W相的绕组15中，槽编号为#10、#12、#14、#16、#35、#37、#39、#41、#58、#60、#62、#64、#83、#85、#87 及 #89 的绕组 15
面向S极磁场。并且，如图2所示，V相和W相的绕组15也是同样，4个绕组15的组在周向上以大致90度的等角度间隔配置于定子11。
[0045]接下来，对本申请的发明人特别地锐意研宄后发现的每极每相槽数q的分子的范围进行详细说明。
[0046]在每极每相槽数q的分子为3的情况(例如，槽的数量Ns是54，极数P是48，每极每相槽数q是3/8 = 54/ (3 X 48))下，通过用极数P除以槽的数量Ns而得到的值的最简分数(=48/54 = 8/9)的分子与分母的乘积(=8X9)算出齿槽的周期。即，可知在每极每相槽数q为3的情况下，齿槽的周期为72周期。另一方面，可知在每极每相槽数q的分子为4的情况(例如，槽的数量Ns是48，极数P是44，每极每相槽数q是4/11 = 48/(3X44))下，极数P除以槽的数量Ns而得到的值的最简分数为11/12( = 44/48)，齿槽的周期为132周期( = 11X12)。另外，齿槽是产生速度波动(速度的脉动)的主要原因，速度波动与齿槽的周期成反比例的关系。即，每极每相槽数q的分子为4的情况与每极每相槽数q的分子为3的情况相比，波动的周期为大约2倍(132周期/72周期)，因此可知:每极每相槽数q为4的情况下的速度波动与每极每相槽数q为3的情况相比，减轻了大约一半。
[0047]上述研宄的结果是，本申请的发明人发现优选使每极每相槽数q的分子比3大(为4以上)。基于该发现，在本实施方式中，使每极每相槽数q的分子为8 ( > 3)。
[0048]接下来，对本申请的发明人锐意研宄后发现的组数的范围进行说明。
[0049]例如可知，在组数为2的集中卷绕的发电机中，在绕组中流过电流的情况下，电磁力沿着彼此为相反方向的2个方向发挥作用(对于转子，电磁力作用于2个作用点)。因此可知，发电机的转子变形成椭圆形，因此发电机随着转子旋转而振动。另外可知，即使在组数为I的情况下，由于电磁力沿着I个方向作用于转子，所以转子发生变形，发电机随着转子的旋转而振动。
[0050]并且可知，在组数为3的情况下，在绕组中流过电流的情况下，电磁力沿着3个方向中的各个方向发挥作用(对于转子，电磁力作用于3个作用点)。而且，在沿3个方向发挥作用的电磁力的大小产生差异的情况下，力会不均等地作用于转子，从而转子发生变形。因此可知，在组数为3的情况下，发电机随着转子的旋转而振动。
[0051]另一方面，如图2所示，在本实施方式的发电机I中，组数为4，因此可知，在发电机I旋转时，例如在U相的绕组中流过电流的情况下，电磁力如图2的箭头所示地沿着4个方向发挥作用(对于转子12，电磁力作用于4个作用点)。由此可知，电磁力容易均等地作用于转子12，能够抑制发电机I的转子12发生变形。其结果是，可知能够抑制转子12的变形引起的振动。并且，确认到:在组数为6、8、10和12的情况下，也能够与上述组数4的情况同样地，抑制发电机的转子发生变形，因此，能够抑制转子的变形引起的振动。其结果是，可知抑制了在发电机的轴承部施加有异常的力的情况，因此能够延长发电机的寿命。
[0052]并且可知，在组数比12大的情况下，每极每相槽数q的分子变小(变为I或2)，绕组的分布效果变小。即，可知从发电机输出的电压的波形较大地偏离正弦波。上述研宄的结果是，本申请的发明人发现优选使组数为4、6、8、10和12。基于该发现，在本实施方式中，使组数为4。
[0053]并且，如上所述，通过使组数为4、6、8、10和12，能够将多个绕组的组(例如，组I?4)全部串联连接(将组I?4串联连接)、全部并联连接(将组I?4并联连接)、或者将并联连接后的组之间串联连接(将组I和2串联连接，将组3和4串联连接，并将它们并联连接)等，提高绕组的设计的自由度。
[0054]接下来，对本实施方式的发电机I的绕组系数进行说明。可知本实施方式的发电机I的基波(Fundamental)的绕组系数是0.956。另一方面，在图4所示的比较例的I个槽202配置有2个绕组201的结构中，可知绕组系数是0.954。其结果为，确认了本实施方式的发电机I的绕组系数比比较例大。另外，所谓绕组系数是相对于将得到最大输出的绕组的配置或结构时的输出值作为I的情况下的输出的值(输出比)，越接近I越好。
[0055]在本实施方式中，如上所述，通过构成为在I个槽13配置I个绕组15的卷绕部分(一半)，从而在相邻的2个绕组15之间配置有齿14，因此，能够增大绕组15之间的间隔。由此，能够在不配置绝缘部件的情况下提高绕组15之间的绝缘性。其结果为，不需要配置绝缘部件，相应地也能够抑制部件数量和组装工序的增加。并且，通过构成为在I个槽13配置I个绕组15的卷绕部分(一半)，与在I个槽13配置2个绕组15的情况相比，能够将绕组15的数量减少为一半，因此能够减少发电机I的部件数量。由此，能够使发电机I的制造工序简化。
[0056]并且，在本实施方式中，如上所述，将绕组15卷绕于相邻的齿14中的一方，并且在另一方不进行卷绕，由此构成为在I个槽13配置I个绕组15的卷绕部分(一半)。由此，能够容易地构成为在I个槽13配置I个绕组15。
[0057]并且，在本实施方式中，如上所述，构成为卷绕有绕组15的齿14(14a)和未卷绕有绕组15的齿14(14b)交替配置于定子11。由此，定子11整体上构成为在I个槽13配置I个绕组15，因此在定子11整体上，能够在不配置绝缘部件的情况下提高绕组15之间的绝缘性。
[0058]并且，在本实施方式中，如上所述地构成为，使每极每相槽数q的最简分数的分子为比3大的偶数。由此，与每极每相槽数q的最简分数的分子为奇数的情况不同，能够在定子11整体上交替配置卷绕有绕组15的齿14 (14a)和未卷绕有绕组15的齿14 (14b)(不在I个槽13配置2个绕组15)。
[0059]并且，在本实施方式中，如上所述地构成为，槽13的数量Ns为相数m乘以4η (η为I以上的自然数)而得到的值。由此，槽13的数量Ns为4的倍数，因此容易均等地分成4部分，其结果是，能够将4组的绕组15以大致90度的等角度间隔配置于槽13。
[0060]并且，在本实施方式中，如上所述地构成为，使槽13的数量Ns与极数P的差(Ns-PH^MNs-P= ±4η (η为整数)。由此，在槽13的数量Ns为相数m乘以4η而得到的值(即4的倍数)的情况下，极数P也成为4的倍数，因此能够与4组的绕组15分别对应着相等数量的磁极。
[0061]并且，在本实施方式中，如上所述，将发电机20应用于极数P为20以上、且每分钟的转数为10以上且400以下的中低速的发电机I。由此，在集中卷绕有绕组15的中低速的发电机I中，能够抑制部件数量和组装工序的增加。
[0062]并且，在本实施方式中，如上所述，用极数P除以每极每相槽数q的最简分数的分母而得到的值为4以上，并且将各含有多个同相绕组15的绕组15的组构成为与用极数P除以每极每相槽数q的最简分数的分母而得到的值相等的数量，将绕组15的组分别以相互分开的状态配置于定子11。由此，电磁力沿着4个方向以上的方向作用于转子12，因此与电磁力沿着彼此相反方向的2个方向作用于转子12的情况不同，能够抑制转子12变形成椭圆形状。并且，与绕组15的组数为3的情况相比，力容易均等地作用于转子12，因此能够进一步抑制转子12的变形。它们的结果是，通过将绕组15的组数设定为4以上，能够抑制转子12的变形引起的振动，因此能够使集中卷绕有绕组15的发电机I的特性提高。
[0063]并且，在本实施方式中，如上所述，使绕组15的组的数量为4，并将4个绕组15的组以在周向上分开大致90度的等角度间隔的状态配置于定子11。由此，电磁力在周向上以大致90度的等角度间隔沿着4个方向中的各个方向作用于转子12，因此能够抑制转子12变形成椭圆形状。
[0064]并且，在本实施方式中，如上所述，使感应产生的电压的相数m为包括U相、W相和V相的3相，并将U相的绕组15的组、W相的绕组15的组和V相的绕组15的组以按照该顺序相邻的状态配置于定子11。由此，能够将U相、W相和V相的绕组15的组分别以大致90度的等角度间隔沿转子12的周向配置。
[0065]并且，在本实施方式中，如上所述地构成为，每极每相槽数q为8/25。由此，与每极每相槽数q的分子比较小的情况(例如，I或2)相比能够减小高频波成分。其结果是，能够使得由发电机I发电产生的电压的波形接近正弦波，因此能够有效地实现发电机I的高效率化。
[0066]并且，在本实施方式中，如上所述，使感应产生的电压的相数m为3相，使槽13的数量Ns为96，使极数P为100。由此，能够使每极每相槽数q为8/25 = (96/(3X100))。
[0067]并且，在本实施方式中，如上所述，通过以包围定子11的外周的方式配置转子12的外转子形式来构成发电机I。这里，在外转子形式的发电机I中，转子12容易变形，因此在该情况下，通过将4个绕组15的组在周向上以大致90度的等角度间隔配置于定子11，能够有效地抑制转子12变形成椭圆形状。
[0068]另外，应该认为此次公开的实施方式在所有的方面都是例示，而不是作出限制。本发明的范围不由上述实施方式的说明来表示，而是由权利要求书来表示，而且包含与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。
[0069]例如，在上述实施方式中，示出了在所有槽中构成为在I个槽配置I个绕组的卷绕部分(一半)的例子，但例如也可以在所有的槽中的一部分槽中，在I个槽配置2个绕组的卷绕部分。
[0070]并且，在上述实施方式中，示出了构成为绕组的组数为4的例子，但例如也可以构成为绕组的组数为6、8、10或12。另外，在绕组的组数为6、8、10或12的情况下，绕组的组也在周向上以大致等角度间隔配置于定子。
[0071]此外，在上述实施方式中，示出了构成为每极每相槽数q为8/25的例子，但例如也可以构成为:通过使槽的数量Ns为96，使极数P为92，而使每极每相槽数q为8/23( = 96/(3 X 92))。另外，组数为4 ( = 92/23)。并且，也可以构成为:通过使槽的数量Ns为84，使极数P为100，而使每极每相槽数q为7/25( = 84/(3X100))。另外，组数为4 ( = 100/25)。
[0072]此外，在上述实施方式中，示出了使用以包围定子的外周的方式配置转子的外转子形式的发电机的例子，但例如也可以使用在定子的内侧配置转子的内转子形式的发电机。
[0073]此外，在上述实施方式中，示出了将每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数并且绕组的组数为4的结构应用于发电机的例子，但例如也可以将每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数并且绕组的组数为4的结构应用于马达。
[0074]此外，在上述实施方式中，示出了将每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数并且绕组的组数为4的发电机应用于风力发电系统的例子，但例如也可以将该发电机应用于风力发电系统以外的系统。
[0075]此外，在上述实施方式中，示出了电压的相数为3的例子，但例如，电压的相数也可以是3以外(例如单相)。在该情况下，构成为槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P而得到的值Ns/P满足2/3 < Ns/P < 3/2即可。由此，由于槽的数量Ns与极数P的差比较小，因此能够抑制绕组系数变小。
[0076]此外，在上述实施方式中，示出了转子轮毂安装于发电机的旋转轴的例子，但本发明不限于此。例如，也可以如图7所示的变形例的风力发电系统101那样，在转子轮毂3和发电机I之间设置齿轮7。
[0077]标号说明
[0078]1:发电机(旋转电机)；
[0079]4:叶片；
[0080]6:旋转轴；
[0081]11:定子；
[0082]12:转子；
[0083]13:槽；
[0084]14:齿；
[0085]15:绕组；
[0086]100、101:风力发电系统。
【权利要求】
1.一种旋转电机(I)，其具备: 定子(11)，所述定子具有槽(13)和设置于所述槽之间的齿(14);以及 绕组(15)，所述绕组通过集中卷绕而卷绕于所述定子的所述齿， 所述旋转电机构成为， 每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是所述槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值，并且， 在I个所述槽配置有I个所述绕组的卷绕部分。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述绕组卷绕于相邻的所述齿中的一方，并且不卷绕于另一方，从而构成为在I个所述槽配置有I个所述绕组的卷绕部分。
3.根据权利要求2所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机构成为，卷绕有所述绕组的所述齿和未卷绕有所述绕组的所述齿交替配置于所述定子。
4.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机构成为，所述每极每相槽数q的最简分数的分子为比3大的偶数。
5.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机构成为，所述槽的数量Ns为相数m乘以4n(n为I以上的自然数)而得到的值。
6.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机构成为，所述槽的数量Ns与所述极数P的差(Ns-P)满足Ns-P = ±4n(n为整数)。
7.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机应用于所述极数P为20以上、且每分钟的转数为10以上且400以下的中低速的旋转电机。
8.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述极数P除以所述每极每相槽数q的最简分数的分母而得到的值为4以上，构成了所述极数P除以所述每极每相槽数q的最简分数的分母而得到的值那么多的、各含有多个同相绕组的绕组的组，所述绕组的组分别以相互分开的状态配置于所述定子。
9.根据权利要求8所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机构成为，所述绕组的组的数量为4、6、8、10或12， 所述绕组的组的数量那么多的所述绕组的组分别以在周向上分开大致等角度间隔的状态配置于所述定子。
10.根据权利要求9所述的旋转电机，其中， 所述绕组的组的数量为4，所述4个绕组的组以在周向上分开大致90度的等角度间隔的状态配置于所述定子。
11.根据权利要求8所述的旋转电机，其中， 感应产生的电压的所述相数m是包括第I相、第2相和第3相在内的3相， 所述第I相的绕组的组、所述第2相的绕组的组和所述第3相的绕组的组以按照该顺序相邻的状态配置于所述定子。
12.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机构成为，所述每极每相槽数q为8/25。
13.根据权利要求12所述的旋转电机，其中， 感应产生的电压的所述相数m为3相，所述槽的数量Ns为96，所述极数P为100。
14.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机是以包围所述定子的外周的方式配置转子(12)的外转子形式。
15.根据权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述旋转电机由发电机⑴构成。
16.一种风力发电系统(100、101)，其具备发电机(I)和与所述发电机的旋转轴连接的叶片(4)， 所述发电机包括:定子(11)，所述定子具有槽(13)和设置于所述槽之间的齿(14);以及绕组(15)，所述绕组通过集中卷绕而卷绕于所述定子的所述齿，所述发电机构成为，每极每相槽数q为满足1/4 < q < 1/2的分数，所述每极每相槽数q是所述槽的数量Ns除以磁极的数量即极数P和电压的相数m而得到的值，并且，在I个所述槽配置有I个所述绕组的卷绕部分。
17.根据权利要求16所述的风力发电系统，其中， 所述绕组卷绕于相邻的所述齿中的一方，并且不卷绕于另一方，从而构成为在I个所述槽配置有I个所述绕组的卷绕部分。
18.根据权利要求17所述的风力发电系统，其中， 所述风力发电系统构成为，卷绕有所述绕组的所述齿和未卷绕有所述绕组的所述齿交替配置于所述定子。
19.根据权利要求16所述的风力发电系统，其中， 所述风力发电系统构成为，所述每极每相槽数q的最简分数的分子为比3大的偶数。
20.根据权利要求16所述的风力发电系统，其中， 所述风力发电系统构成为，所述槽的数量Ns为相数m乘以4n(n为I以上的自然数)而得到的值。
【文档编号】H02K21/14GK104508958SQ201280074959
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2012年8月23日 优先权日:2012年8月23日
【发明者】宫本恭祐 申请人:株式会社安川电机