旋转电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转电机。
【背景技术】
[0002]为了机械装置的高性能化，要求在机械装置中使用的旋转电机具有低扭矩脉动和低振动化。在永磁铁型旋转电机和感应型旋转电机的扭矩中含有由感应电压的高次谐波成分(磁动势高次谐波成分)引起而产生的脉动成分。
[0003]在专利文献I中记载有下述技术，S卩，在电枢绕组中，使各相的每个槽的匝数以5、13、21、28、28、21、13、5变化而构成同心形状的线圈。由此，根据专利文献1，能够使绕组的磁动势分布成为正弦波状，能够大幅度地减小高次谐波绕组系数。
[0004]在专利文献2中记载有下述技术，S卩，在电枢绕组中，使各相的每个槽的匝数以31、18、12、12、18、31变化而构成同心形状的绕组。由此，根据专利文献2，能够使绕组的磁动势分布成为大致正弦波状，能够大幅度地减小高次谐波绕组系数。
[0005]专利文献1:日本特开平6 - 261479号公报
[0006]专利文献2:日本特开平9 - 121491号公报
【发明内容】
[0007]专利文献1、2所记载的技术是使各相的每个槽的匝数正弦波状地变化的技术，电枢(旋转电机)的绕组结构作为整体是复杂的。由此，认为专利文献1、2所记载的技术难以使旋转电机的生广性提尚。
[0008]另外，在专利文献1、2所记载的技术中，6n±I次的高次谐波绕组系数是超过0.01的值，残留有在实际应用中不能忽略的水平的高次谐波绕组系数。由此，认为难以将由6n± I次的高次谐波引起的扭矩脉动和振动噪音减小至在实际应用中能够忽略的水平。
[0009]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种旋转电机，该旋转电机能够以简易的结构将高次谐波的绕组系数减小至在实际应用中能够忽略的水平。
[0010]为了解决上述课题，实现目的，本发明的一个技术方案所涉及的旋转电机具有分布卷绕方式的定子，该定子具有:多个第I槽，其分别配置有同相的多个绕组或I个相的绕组；以及多个第2槽，其分别配置有异相的多个绕组，该旋转电机的特征在于，所述多个第I槽各自的总匝数彼此相同，所述多个第2槽各自的总匝数彼此相同，所述第I槽内的总匝数和所述第2槽内的总匝数彼此不同。
[0011]发明的效果
[0012]根据本发明，由于共计使用2种匝数，因此与使各相的每个槽的匝数正弦波状地变化的情况相比，能够使旋转电机中的绕组结构简单。另外，由于第I槽和第2槽关于相的结构彼此不同，因此通过使第I槽内的总匝数和第2槽内的总匝数彼此不同，从而在6n±l次的高次谐波的绕组系数中，例如能够将5次、7次、17次、19次的高次谐波的绕组系数减小至在实际应用中能够忽略的水平。即，能够以简单的结构将高次谐波的绕组系数减小至在实际应用中能够忽略的水平。
【附图说明】
[0013]图1是表示实施方式I所涉及的旋转电机的剖视图的图。
[0014]图2是表示实施方式I所涉及的各槽内部的线圈配置的图。
[0015]图3是表示实施方式I所涉及的各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。
[0016]图4是表示实施方式I所涉及的#1绕组?M绕组的感应电压的基波成分的相位关系的矢量图。
[0017]图5是表示实施方式I所涉及的#1绕组?M绕组的感应电压的高次谐波成分的相位关系的矢量图。
[0018]图6是表示实施方式I所涉及的旋转电机的绕组系数的图。
[0019]图7是表示实施方式I所涉及的旋转电机的绕组的连接的图。
[0020]图8是表示实施方式I所涉及的旋转电机的绕组的连接的图。
[0021]图9是表示实施方式2所涉及的旋转电机的剖视图的图。
[0022]图10是表示实施方式2所涉及的各槽内部的线圈配置的图。
[0023]图11是表示实施方式2所涉及的各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。
[0024]图12是实施方式3所涉及的旋转电机的斜视图。
[0025]图13是实施方式3所涉及的旋转电机的剖视图。
[0026]图14是表示实施方式4所涉及的旋转电机的剖视图的图。
[0027]图15是表示实施方式4所涉及的各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。
[0028]图16是表示实施方式4所涉及的#1绕组?#8绕组的感应电压的高次谐波成分的相位关系的矢量图。
[0029]图17是表示实施方式4所涉及的旋转电机的绕组系数的图。
[0030]图18是表示实施方式5所涉及的旋转电机的剖视图的图。
[0031]图19是表示实施方式5所涉及的旋转电机的绕组的连接的图。
[0032]图20是表示实施方式6所涉及的各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。
[0033]图21是表示实施方式6所涉及的#1绕组?#6绕组的感应电压的高次谐波成分的相位关系的矢量图。
[0034]图22是表示实施方式6所涉及的旋转电机的绕组系数的图。
[0035]图23是表示实施方式7所涉及的各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。
[0036]图24是表示实施方式7所涉及的#1绕组?#12绕组的感应电压的高次谐波成分的相位关系的矢量图。
[0037]图25是表示实施方式7所涉及的旋转电机的绕组系数的图。
[0038]图26是表示实施方式8所涉及的旋转电机的剖视图的图。
[0039]图27是表示实施方式8所涉及的各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。
[0040]图28是表示实施方式8所涉及的#1绕组?#12绕组的感应电压的高次谐波成分的相位关系的矢量图。
[0041]图29是表示实施方式8所涉及的旋转电机的绕组系数的图。
[0042]图30是表示实施方式9所涉及的绕组比和5、7、17、19次的绕组系数的图。
[0043]图31是表示对比例(q = 2的旋转电机)中的现有的各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。
[0044]图32是表示对比例(q = 2的旋转电机)的绕组的连接的图。
[0045]图33是表示在对比例(q = 2的旋转电机)中以图32的方式连接的情况下的旋转电机的绕组系数的图。
[0046]图34是表示对比例(q = 2的旋转电机)的绕组的连接的图。
[0047]图35是表示在对比例(q = 2的旋转电机)中以图34的方式连接的情况下的旋转电机的绕组系数的图。
【具体实施方式】
[0048]下面，基于附图，对本发明所涉及的旋转电机的实施方式进行详细说明。此外，本发明不受本实施方式限定。
[0049]实施方式I
[0050]对实施方式I所涉及的旋转电机I进行说明。
[0051]旋转电机I具有定子及转子，转子相对于定子旋转，经由固定在转子上的轴(未图示)将旋转动力向机械装置(未图示)传递，使机械装置工作。旋转电机I例如是永磁铁型旋转电机或感应型旋转电机。在旋转电机I中，例如对定子20中的绕组结构实施了改进。
[0052]具体来说，旋转电机I具有图1?图3所示的结构。图1是表示旋转电机I中的与旋转轴RA垂直的剖面结构的图。图2是示意性地表示各槽内部的线圈配置的图。图3是表示各槽内部的绕组的相的分配和匝数比的图。在图1?图3中，例如，作为旋转电机1，例示性地示出极数为8、槽数为48、相数为3、每极每相的槽数q为2的旋转电机。
[0053]旋转电机I如图1所示，具有转子30及定子20。转子30具有转子铁心31及多个永磁铁32。转子铁心31构成为与轴同心，例如，具有大致圆柱形状，该大致圆柱形状具有沿轴的旋转轴RA。多个永磁铁32例如沿转子铁心31的周面配置。
[0054]定子20构成为，与转子30分离，并且收容转子30。例如，定子20具有:定子铁心21、多个齿22、以及多个槽23。定子铁心21构成为与轴同心，例如具有大致圆筒形状，该大致圆筒形状具有沿轴的旋转轴RA。定子铁心21例如由层叠的电磁钢板等形成。
[0055]多个齿22从定子铁心21朝向旋转轴RA沿辐射方向延伸。多个齿22的根侧端部与定子铁心21环状地连结。在相邻的齿22之间分别形成有槽23。例如，在图1中，在沿定子铁心21的槽编号N0.1?N0.48所示的位置处分别配置有槽23。
[0056]例如，如图2所示，相邻的齿22的凸缘部221、221之间形成有槽23的槽入口 231。各槽23内的空间从槽入口 231沿辐射方向延伸。并且，在各槽23内的空间中，各相的绕组25?27沿辐射方向多级地配置。例如，在图1中，以无阴影线示出的绕组25表示U相的绕组，以交叉阴影线示出的绕组26表示V相的绕组，以斜线阴影线示出的绕组27表示W相的绕组。
[0057]多个槽23例如具有多个第I槽23a以及多个第2槽23b。在各第I槽23a处配置同相的多个绕组。例如，在位于槽编号N0.2的第I槽23a处，2个U相的绕组25沿辐射方向配置2级。例如，在位于槽编号N0.4的第I槽23a处，2个W相的绕组27沿辐射方向配置2级。例如，在位于槽编号N0.6的第I槽23a处，2个V相的绕组26沿辐射方向配置2级。
[0058]在各第2槽23b处配置有异相的多个绕组。例如，在位于槽编号N0.1的第2槽23b处，U相的绕组25和V相的绕组26从旋转轴RA侧沿辐射方向配置2级。例如，在位于槽编号N0.3的第2槽23b处，W相的绕组27和U相的绕组25从旋转轴RA侧沿辐射方向配置2级。例如，在位于槽编号N0.5的第2槽23b处，V相的绕组26和W相的绕组27从旋转轴RA侧沿辐射方向配置2级。
[0059]第I槽23a和第2槽23b，在每极每相的槽数q为2i (i是大于或等于I的整数)的情况下，在沿定子铁心21的槽编号N0.1?N0.48中，以i个为单位交替配置。例如，在图1所示的情况下，由于i = 1，因此第I槽23a和第2槽23b以I个为单位交替配置。即，第I槽23a和第2槽23b分别以2个为周期地配置在槽编号中，并且配置的间距为彼此错开I个的宽度。例如，第I槽23a配置于槽编号为奇数编号的位置，第2槽23b配置于槽编号为偶数编号的位置。
[0060]另外，在定子20中，作为绕组的卷绕方式，采用分布卷绕方式。在分布卷绕方式中，例如如图2所示，以各相的绕组25?27分布于多个槽23中的方式，即横跨多个齿22的方式卷绕。
[0061]例如，U相的绕组25 — I (#1绕组)，以从位于槽编号N0.1的槽23 (第2槽23b)中的旋转轴RA侧向位于槽编号N0.7的槽23 (第2槽23b)中的旋转轴RA侧分布的方式卷绕。
[0062]例如，W相的绕组25 — 2 (#2绕组)，以从位于槽编号N0.2的槽23 (第I槽23a)中的旋转轴RA侧向位于槽编号N0.8的槽23 (第I槽23a)中的旋转轴RA侧分布的方式卷绕。
[0063]例如，U相的绕组25 — 3 (#3绕组)，以从位于槽编号N0.2的槽23 (第I槽23a)中的定子铁心21侧向位于槽编号N0.8的槽23(第I槽23a)中的定子铁心21侧分布的方式卷绕。
[0064]例如，U相的绕组25 - 4 (#4绕组)，以从位于槽编号N0.3的槽23 (第2槽23b)中的定子铁心21侧向位于槽编号N0.9的槽23(第2槽23b)中的定子铁心21侧分布的方式卷绕。
[0065]例如，V相的绕组26 — 1，以从位于槽编号N0.6的槽23(第I槽23a)中的定子铁心21侧向位于槽编号N0.12的槽23(第I槽23a)中的定子铁心21侧分布的方式卷绕。
[0066]例如，V相的绕组26 — 2，以从位于槽编号N0.7的槽23(第2槽23b)中的定子铁心21侧向位于槽编号N0.13的槽23(第2槽23b)中的定子铁心21侧分布的方式卷绕。
[0067]例如，W相的绕组27 — 1，以从位于槽编号N0.3的槽23(第2槽23b)中的旋转轴RA侧向位于槽编号N0.9的槽23 (第2槽23b)中的旋转轴RA侧分布的方式卷绕。<