专利名称：旋转电动机械及其电枢绕组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转电动机械及其电枢绕组。
背景技术：
现有技术的一种旋转电动机械如图42的剖视图所示包括定子铁芯3，其中绕组槽10沿转子旋转轴延伸；电枢绕组2，它包括上线圈2c和下线圈2d，二者分别由埋在和堆在绕组槽10中的很多绞线导体5构成；以及沿定子铁芯3径向布置的多个通风管。形成绞线导体5时在处于绕组槽10的部分中朝绕组槽10的延伸方向或纵向连续扭转并转置(transpose)360度，并且绞线导体5在从定子铁芯3侧面向外突出的电枢绕组2端部是短路的。
当AC电流流过这种结构的绞线导体时，出现在圆周方向与绕组槽10交叉的漏磁通，从而在纵向的多绞线导体的每个部分处在绞线导体之间感应EMP引起的电压。如果在一对绞线导体中，在整个长度的绞线导体上出现各个绞线导体感应电压的极大差异，则大的环流流入闭环形的这对绞线导体，从而电流损耗增大，绞线导体内产生的热量也增大。
因此，为了使整个长度的绞线导体上在绞线导体之间感应的电压几乎相等，并且为了防止环流的流动，采用不同方法转置绞线导体。
这里，参考图43和44解释现有技术的绞线导体的转置。绞线导体的转置是通过沿线圈槽延伸方向扭转绞线导体，随后改变各个绞线导体的旋转位置。在绞线导体的横截面上，认为某个绞线导体按圆形图案绕导体横截面中心运动，并且转置度用其旋转角表示。各个绞线导体经过所有绞线导体横截面位置并回到绕组槽相反端与其开始的位置相同的位置，称为360度转置。
图43是表示360度转置的绞线结构的示意图，其中包括具有沿转子(未图示)旋转轴中心延伸的多个绕组槽的定子铁芯3，由埋在并堆在绕组槽中的很多绞线导体5构成的电枢绕组2，以及沿定子铁芯3的径向布置的多个通风管4。形成绞线导体5时在处于绕组槽的部分中朝绕组槽的延伸方向或纵向连续扭转并转置360度，并且绞线导体5在从定子铁芯3侧面向外突出的电枢绕组2端部是短路的。
图43表示穿过两个代表性绞线导体5a和5b之间的磁通。在图中，在铁芯载面3中的交叉磁通是16a到16c，并且，例如，磁通16a和16c之和等于磁通16b，并且由在绕组槽交叉的磁通在绞线导体5a和5b之间感应的电压被抵消。
但是，360度转置已经用于绕组槽中，但未作用于绕组槽外部。因此，由于旋转电动机械端部部分的漏磁通16x和16y而出现不平衡电压，并且在绞线导体5a和5b中出现环流。
如上所述，由于在这种旋转电动机械的槽端部部分具有漏磁通，在绞线导体端部部分感应电压，环流流入绞线导体，并出现电流损耗。为了减小这种损耗，仅仅需要绞线导体端部部分的绞线导体旋转位置或相位反向，在相同绞线导体端部部分感应的相应电压的方向反向，从而抵消它们。这是由绕组槽中绞线导体的540度转置实现的，即，一圈半转置。
图44是表示540度转置的绞线结构的示意图，与图43功能相同的部分用相同的参考数字表示，并省略对其的重复说明。
在图45中，在距离端部部分1/4铁芯长度的区域内的转置节距是中间部分的一半，即，在端部部分1/4铁芯长度的区域内，并且在中心部分是在1/2铁芯长度的区域内，相应地实现180度转置。在绞线导体5a和5b之间的交叉磁通16a和16e之和等于16c，16b和16f之和等于16d，因此绞线5a和5b之间的感应电压在绕组中是抵消的。交叉磁通16x和16y在绕组槽外部也是彼此抵消，可以减小由于绞线导体端部部分的漏磁通产生的环流。
此外，可以通过450度转置减小由于端部部分的漏磁通产生的不平衡电压，并且原则上可以考虑360+90n度的转置，其中n是除0以外的整数。
并且，另一种现有技术披露，绞线导体的过度间隔在槽中是不均匀的，并且在周向和径向位置转置的部分和不转置的部分用于在槽内的绞线导体中产生不平衡电压，因此在槽外部的绞线导体中出现的不平衡电压由槽内不平衡电压抵消(参见现有技术文献1日本专利申请58-14141)。
在此文献1的发明中，由于未转置的部分位于槽中，因此转置节距变短，这样就可能破坏绞线导体的绝缘，可以使绞线导体短路。
并且，在现有技术文献2中披露，为了改进第一例子的问题，形成绞线导体时，除两个端部部分外，朝槽延伸方向被连续地扭转和转置，其堆积方向的厚度不同，绞线导体的布置使在端部部分离开转子旋转中心的径向上布置的厚绞线导体占据靠近转子的区域(参见现有技术文献2日本专利申请2002-78265)。
另一方面，有一种情况是，如图43所示，为了在端部部分抵消漏磁通，转置角略低于或略高于上述的360+90n度。在这种情况下，通常，转置角度的确定使端部部分一侧漏磁通感应的电压形成的环流损耗，与绕组槽中交叉磁通感应电压形成的环流损耗之和变成一个小数值。
接着参考图45解释机器中冷却气体通风管路。图45是诸如涡轮发电机的旋转电动机械中冷却气体通风管路的基本结构例子。
其中穿孔铁芯板是层叠的并且以指定间隔插入内间隔片的旋转电动机械的定子铁芯形成径向通风管。通风管在轴向分成一外或多个部分，并分离成使空气从铁芯外围侧流入内侧的空气供应部分，以及使空气从内侧流到外围侧的空气排出部分。图45表示一个结构例子，其中定子铁芯3分成两个空气供应部分4a和三个空气排出部分4b。
冷却气体或空气由装在转子端部的转子风扇11供应，并分成三个方向进入转子1、气隙9和电枢绕组端部部分2b。
向定子供应冷却气体是由从风扇11直接流到气隙9的通风管路，并且通过将已经冷却电枢绕组端部部分2b的冷却气体引导到定子铁芯3的空气供应部分4a。
供应到空气供应部分4a的冷却气体从外侧通过通风管路流到内侧，使定子铁芯3和电枢绕组2得到冷却，接着流到气隙9。在气隙9，从风扇11直接流到气隙的冷却气体与转子1的排出气体汇合在一起，接着通过空气排出部分4b从内侧排到外侧，使定子铁芯3和电枢绕组2冷却，并在定子外侧交流。已经冷却定子和转子并变热的冷却气体通过冷却气体水冷器12冷却，并经过空气通道回到转子风扇11。
电枢绕组和磁场绕组的温度上限根据构成电枢绕组和磁场绕组的绝缘材料的耐热性能严格限制。在设计旋转电动机械时，设计必须使这些温度保持在额定值或更小。
为了有效冷却电枢绕组，优选的是将少量冷却气体供应到绕组温度低的部分，并对温度高的部分增大供应冷却气体，从而均衡绕组温度。
作为调节冷却气体供应量的一个措施，一种方法是将定子铁芯管在轴向按不均等布置。作为例子，图46表示一种定子铁芯的结构例子，其中通风管以不均等节距布置。
由于从定子端部部分流入气隙的冷却气体直接由风扇供应，因此其温度低于其它部分的温度，并且有利于冷却。因此，铁芯端部部分的通风管4已经以比其它部分大的节距布置。
此外，空气供应部分的冷却气体温度低于空气排出部分，从而空气供应部分的管节距在一些情况下大于空气排出部分。
在上述电动机械和其电枢绕组中，当定子的通风管非均匀地沿轴向分布，则出现在铁芯部分的漏磁通在轴向是不均匀的，并且穿过绞线导体之间的磁通之间的平衡丧失。因此，在绞线导体之间出现不平衡的电压，并出现环流，结果，导致绞线导体中出现损耗分布，导体受到局部过热，这是现有技术的一个问题。
发明内容
本发明的提出是解决现有技术的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种旋转电动机械及其电枢绕组，它能减小由于定子通风管不均匀分布而在绞线导体之间的环流，并抑制电枢绕组中的局部过热。
根据本发明第一方面，提供一种旋转电动机械，包括旋转轴可旋转地支撑在其上的转子；定子铁芯，其中多个绕组槽分别沿转子的旋转轴延伸，并且多个通风管沿径向布置，由存放并堆积在每个绕组槽中的多个绞线导体构成的电枢绕组，绞线导体形成为朝绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的一个部分上连续地被扭转和转置，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其中与绞线导体180度转置节距对应的定子铁芯长度设定为一个铁芯单元区，并提供子铁芯部分(sub core section)，子铁芯部分包括具有不同空间因子的部分，从而从定子铁芯一个端部部分在奇数铁芯单元区的绞线导体中感应的绞线间电压的总和抵消从该定子铁芯端部部分在偶数铁芯单元区的绞线导体中感应的绞线间电压的总和。
根据本发明第二方面，提供一种旋转电动机械的电枢绕组，其中相应堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的绕组槽中，定子铁芯包括沿径向的多个通风管以及沿轴向的多个绕组槽，绞线导体形成为朝每个绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的一个部分上连续地被扭转和转置，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其中子铁芯部分具有定子铁芯，子铁芯部分包括具有不同空间因子的部分，绞线导体的转置节距是变化的，从而抵消子铁芯部分感应的不平衡电压。
根据本发明第三方面，提供一种旋转电动机械的电枢绕组，其中相应堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的槽中，定子铁芯包括沿径向的多个通风管以及沿轴向的多个绕组槽，绞线导体形成为朝每个绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的一个部分上连续地被扭转和转置，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其中子铁芯部分具有定子铁芯，子铁芯部分包括具有不同管空间因子的通风管，定子铁芯中绞线导体的转置角度是变化的，以在定子空间因子在定子铁芯中是均匀的情况下使铁芯绞线中或者铁芯的绞线与铁芯端部部分的绞线之间交叉磁通在绞线中产生的不平衡电压达到最小，从而抵消由于定子铁芯的磁阻在绞线中出现的不平衡电压，磁阻由子铁芯部分改变。
根据本发明第四方面，提供一种旋转电动机械的电枢绕组，其中相应堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的槽中，定子铁芯包括沿径向的多个通风管以及沿轴向的多个绕组槽，绞线导体形成为朝每个绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的一个部分上连续地被扭转和转置，提供多个绞线导体转置节距使绞线的不平衡电压最小，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其中空间因子不同的子铁芯部分设置在部分定子铁芯中，并且绞线导体的转置节距的拐点从此位置移开，从而在定子空间因子在定子铁芯中是均匀的情况下使铁芯绞线中或者铁芯的绞线与铁芯端部部分的绞线之间交叉磁通在绞线中产生的不平衡电压达到最小，从而抵消由于定子铁芯的磁阻在绞线中出现的不平衡电压，磁阻由子铁芯部分改变。
根据本发明第五方面，提供一种旋转电动机械的电枢绕组，其中相应堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的槽中，定子铁芯包括沿径向的多个通风管以及沿轴向的多个绕组槽，绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其中具有通风管的不同管空间因子的子铁芯部分设置在部分定子铁芯中，绞线导体具有朝绕组槽延伸方向被扭转和转置的部分，以及在存放于每个绕组槽中的一个部分上未转置的部分，从而抵消由于定子铁芯的磁阻在绞线中出现的不平衡电压，磁阻由子铁芯部分改变。
根据本发明，可以提供一种旋转电动机械及其电枢绕组，它能减小定子中通风管不均匀分布产生的绞线导体中的环流，并抑制电枢绕组的局部过热。
图1是表示根据本发明第一实施例的旋转电动机械的基本结构图；图2是表示根据本发明第一实施例的旋转电动机械的基本结构图；图3是表示本发明第一实施例中绞线导体中的损耗分布的数字分析结果图；图4是图3中数字分析的通风管节距的分布图；图5是表示根据本发明第一实施例的旋转电动机械的通风结构的基本结构图；图6是表示本发明第一实施例中定子铁芯的基本结构图；
图7是表示本发明第一实施例第一修改的定子铁芯的基本结构图；图8是表示本发明第一实施例第二修改的定子铁芯的基本结构图；图9是表示本发明第一实施例第二修改的穿孔铁片芯的基本结构图；图10是表示本发明第二实施例的旋转电动机械的基本结构图；图11是表示本发明第二实施例中绞线导体中的损耗分布的数字分析结果图；图12是图11中数字分析时通风管节距的分布图；图13是表示本发明第二实施例的旋转电动机械的通风结构的基本结构图；图14是表示本发明第三实施例的旋转电动机械的基本结构图；图15是表示本发明第三实施例的绞线导体中损耗分布的数字分析结果图；图16是图15中数字分析时通风管节距的分布图；图17是表示本发明第四实施例的旋转电动机械的基本结构图；图18是表示本发明第四实施例的绞线导体中损耗分布的数字分析结果图；图19是图18中数字分析时通风管节距的分布图；图20是表示本发明第五实施例的旋转电动机械的基本结构图；图21是表示本发明第六实施例的旋转电动机械的基本结构图；图22是表示现有技术旋转电动机械的一个绞线导体的示意图；图23是表示本发明第六实施例的一个绞线导体的示意图；图24是本发明第六实施例的绞线导体中损耗分布的数字分析结果图；图25是图24中数字分析的通风管节距的分布图；图26是表示根据本发明第七实施例的旋转电动机械的基本结构图；图27是表示本发明第七实施例的绞线导体的示意图；图28是表示本发明第七实施例的绞线导体中的损耗分布的数字分析结果图；图29是图28中数字分析的通风管节距的分布图；图30是表示本发明第七实施例的绞线中的损耗与转置角度之间关系的数字分析结果图；图31是表示根据本发明第八实施例的旋转电动机械的基本结构图；图32是表示本发明第八实施例的一个绞线导体的示意图；图33是表示本发明第八实施例的绞线导体中的损耗分布的数字分析结果图；图34是图33中数字分析的通风管节距的分布图；图35是表示本发明第八实施例的绞线中的损耗与转置角度之间关系的数字分析结果图；图36是表示根据本发明第九实施例的旋转电动机械的基本结构图；图37是表示本发明第九实施例的绞线导体中的损耗分布的数字分析结果图；图38是图37中数字分析的通风管节距的分布图；图39是表示本发明第九实施例的绞线中的损耗和到拐点长度之间关系的数字分析结果图；
图40是表示根据本发明第十实施例的旋转电动机械的基本结构图；图41是表示本发明第十实施例的一个修改的基本结构图；图42是旋转电动机械的电枢绕组的剖视图以及表示漏磁通的基本结构图；图43是表示现有技术旋转电动机械的基本结构图；图44是表示现有技术旋转电动机械的基本结构图；图45是表示现有技术旋转电动机械的基本结构图；图46是表示现有技术旋转电动机械的基本结构图；图47是表示旋转电动机械的基本结构图，用于解释本发明的原理；图48是表示旋转电动机械的基本结构图，用于解释本发明的原理；图49是图47的旋转电动机械的数字分析中通风管节距的分布图；图50是表示图47的旋转电动机械的绞线导体中的损耗分布的数字分析结果图；以及图51是表示图48的旋转电动机械的绞线导体中的损耗分布的数字分析结果图。
具体实施例方式
下面将参考附图更加详细地说明根据本发明的旋转电动机械和电枢绕组的实施例。首先，参看图47到51，解释由于环流在绞线导体之间出现损耗分布的本发明原理。
图47是表示转置角度为360度的情况下绞线结构和交叉磁通的示意图，图48是转置角度为540度的情况。与图43和44功能相同的部分用相同参考数字表示，并省略其重复说明。
如果在图47中，通风管在定子铁芯中均匀分布，则交叉磁通彼此抵消，像磁通16b和16g以及磁通16c和16h。但是，当空间因子比其它部分大的子铁芯部分14处于图47所示的端部部分时，交叉磁通16a大于磁通16f，磁通16j大于磁通16e。因此，距离180度的部分的磁通不能抵消，在绞线导体5a、5b之间出现不平衡电压，并流过环流15。
在图48中，按相同方式，交叉磁通的平衡被定子铁芯端部部分的子铁芯部分14损耗，在绞线导体5a、5b之间出现不平衡电压，并流过环流15。
图49到51是表示150MVA级涡轮发电机中通过数字分析对不均匀分布管的环流损耗分析结果的一个例子。图49表示沿着机械轴向的定子铁芯的管节距分布，其中横坐标表示从端部部分数起的管数量，纵坐标表示管节距。图50表示360度转置情况下的损耗分布，图51表示540度转置情况下的绞线中的损耗分布，其中纵坐标表示在高度方向从气隙侧数起的绞线数量，横坐标表示相应绞线的损耗，并表示在图42右侧的绞线中的损耗以及左侧的绞线中的损耗。为了简化，在此分析中仅仅考虑了由于不均匀分布的管引起的线圈中DC损耗和环流损耗，并且绞线的DC损耗设定为1PU。
如果通风管均匀地分布在定子铁芯中，则绞线中的损耗分布应该是均匀的。但是，在端部部分的管节距增大以及空间因子增大的情况下，在得到的损耗分布中，当转置角度为360度时，气隙侧的绞线变多，如图50所示。
在转置角度为540度的情况下，如图51所示，在得到的损耗分布中，气隙侧和槽底侧是相等的，但损耗在中心部分变大或变小。以这种方式，由于不均匀分布的通风管而在绞线导体中出现损耗分布，并且如果冷却条件相同，则在导体中出现这种分布的温度分布。注意，在此例子中的涡轮发电机中，制造540度转置的绞线是困难的。但是，这里表示的数字分析结果是与360度转置相同的装置，它们并不限制容量和转置角度之间的关系。
(第一实施例)下面首先参考图1到6解释第一实施例。此实施例包括图1所示的转子1；定子铁芯3，其中有多个绕组槽沿转子的旋转轴中心延伸；电枢绕组2，它由埋在并堆积在绕组槽中的很多绞线导体构成；以及多个通风管4，它沿径向布置在定子铁芯中。
在沿轴向的定子铁芯的端部部分和中心部分，具有空间因子比其它定子铁芯部分大的子铁芯部分14(14a到14d)。形成绞线导体5时，朝绕组槽的延伸方向在存放于一个绕组槽的一部分处连续扭转并转置360度，并且在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组2的端部，绞线导体5是短路的。
这里，空间因子是与整个铁芯的净比例，这里使用的“净”是指除了通风管、层叠并构成定子铁芯的铁片表面形成的绝缘材料以外的铁芯本身。
关于绞线导体，为了减小端部部分漏磁通产生的不平衡电压造成的环流损耗，其转置角度可以在360度到90度的范围内增大或减小。但为了简化，本发明按360度转置进行解释。
图2是表示图1所示定子的下半部分的示意图，并且为了解释将子铁芯部分14分成4个部分14a到14d。在电枢绕组中，这里仅表示出位于定子内径侧的上线圈。
在上述结构的实施例中，电流在负载运行时流入电枢绕组，并且电流分别流入每个绞线导体。图1和2表示穿过两个代表性绞线导体5a和5b之间的磁通，并且在图2中，铁芯部分的交叉磁通是由参考数字16a到16j表示的。如果在位于距离180度转置角的位置例如磁通16b和16g，交叉磁通的交叉面积相同，并且这些部分的空间因子相同，则由于交叉磁通引起的该部分的不平衡电压抵消。在传统电动机械中，例如，当对应于端部部分的磁通16a的部分的空间因子大于对应于距离180度的磁通16f的部分的空间因子，即使交叉面积相同，交叉磁通16a也大于磁通16f，因此由于在该部分交叉磁通的差异而在绞线中出现不平衡电压。在相同方式下，交叉磁通16e和16j也出现不平衡电压，并且具有大空间因子的交叉磁通16a和16j成为相同方向，因此不平衡电压彼此加强。在此实施例中，对应于磁通16e和16f的部分的空间因子与磁通16a和16j的相同，因此磁通16a和16f以及磁通16e和16j彼此抵消。
换言之，本发明的上述特征可以看成是，当此实施例中变成1/2铁芯长度的绞线导体的180度转置角度范围称为一个铁芯单元区，在设计时使每个铁芯单元区的空间因子具有与绞线导体转置角度相同的分布。
图3表示在容量与所述的传统例子相同的150MVA级涡轮发电机上使用360度转置的结果的一个例子，并且通过数字分析已经得到在图4所示通风管节距的情况下的绞线导体损耗分布。与图51相比，图3表示绞线中损耗分布是平齐的。
按照此实施例中，不平衡电压在铁芯截面的整个绞线导体上变小，环流的出现被抑制，并且环流损耗减小。因此，可以减小绞线中的损耗分布，抑制电枢绕组导体的局部加热。
图5表示此实施例在其下半部分的冷却气体通风路线的基本结构，以及在其上半部分的子铁芯部分14(14a到14d)的结构。注意，与图46功能相同的部分用相同参考数字表示，并省略其重复说明。图5是定子铁芯3分成三个空气供应部分4c和四个空气排出部分4d的结构例子。
从定子端部部分流到气隙9的冷却气体直接由风扇供应，因此，气体温度比其它部分低，这有利于冷却。因此，在铁芯端部部分侧的通风管节距比其它部分大并且空间因子大的子铁芯部分14a和14d被布置，此外，处于轴向中心的子铁芯部分14b和14c设置在空气温度低并有利于冷却的空气供应部分，由此在轴向的电枢绕组温度分布是平齐的。
当铁芯3在轴向的中心部分成为空气供应部分时，这些作用是有效的，并且可以提供一种旋转电动机械，它能抑制环流损耗，并且在通风部分的数量为4n-1时(n是1或大于1的整数，例如3、7、11等等)，冷却定子和电枢绕组是更加优选的。
在此实施例中，如图6所示，空间因子的差异是由管节距差形成的，即，管之间层叠铁片的层叠厚度被改变。由于这使其可以令管宽度保持不变，因此内间隔片可以由相同结构制成；同时，通风管之间的通风阻力可以相等，对通风部分的风量分布控制变得容易，从而可以更加优选地冷却铁芯和线圈。
另一方面，参看图7解释本发明第一实施例的一个修改。图7表示定子端部部分附近的子铁芯部分和通风管的结构。在空间因子大于其它部分的子铁芯部分14a，子铁芯部分14a的通风管4的宽度比定子铁芯3的窄。由于这种结构，制成层叠叠时可以不必增大通风管之间的铁芯部分厚度，因此，可以有效冷却铁芯。
此外，参考图8和9解释本发明第一实施例的另一个修改。图8表示定子端部部分附近的子铁芯部分14a和通风管4的结构，图9表示铁芯部分的放大图。如图9所示达到定子铁芯3通常是在作为穿孔铁片3j的磁体表面涂上诸如绝缘漆的绝缘膜3i。在本发明第一实施例的这个修改中，空间因子的差异是由磁体与绝缘膜3i之间的厚度比之差形成的，磁体是构成定子铁芯3的穿孔铁片3j。
根据这种结构的旋转电动机械，由于子铁芯部分的形成可以不必改变通风管的结构，因此通风设计的自由度增大，并且可以达到更加有效的通风。同时，如果绝缘膜3i的厚度保持不变，由更薄的穿孔铁片3j构成小空间因子的部分，并且由于在该部分的穿孔铁片3j表面的磁通造成的环流损耗相当小，因此可以抑制温度增大。
(第二实施例)下面将参考图10到12解释本发明旋转电动机械的第二实施例。与第一实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并省略其重复说明。在此实施例中，图10中构成电枢绕组2的绞线导体转置540度，在离端部部分1/4铁芯长度的范围中的转置节距是中心部分的一半，即，在离端部部分1/4铁芯长度的范围内以及在中心部分的1/2铁芯长度的范围内分别形成180度转置。在沿着轴向的定子铁芯端部部分，布置空间因子比其它部分大的子铁芯部分14a和14f，并且子铁芯部分处于与部分14a对应的部分14c和14e所示的位置以及与部分14f对应的部分14d和14b，从而使子铁芯部分的形状在每转置180度的每个范围是相似的。
在上述结构的此实施例中，电流在负载条件下流入电枢绕组，并且电流分别流入每个绞线导体。在图10中，穿过两个代表性绞线导体之间的磁通表示为铁芯部分的磁通16a到16o。但是，在除了子铁芯以外的其它部分，考虑到距离180度转置角度的位置的交叉磁通，例如，磁通16b、16g和161，磁通16b和161之和等于磁通16g，因此，由于交叉磁通引起的不平衡电压被抵消。
在此实施例中，还考虑到大空间因子的子铁芯部分，交叉磁通16a和16k之和等于磁通16f，磁通16e和16o之和等于磁通16j，因此感应电压被抵消，并且抑制了环流出现。
图11表示容量与图3和4所示相同的涡轮发电机上已经进行540度转置的结果的一个例子，并且已经通过数字分析得到在如图12所示通风管节距的情况下绞线导体中损耗分布。这里省略与图3和4相同点的解释。在绞线导体每隔180度转置角分割的定子铁芯的每个区域，子铁芯部分14设置使子铁芯部分14的形状相似，由此绞线中的损耗分布是平齐的。
根据此实施例，在铁芯部分的整个绞线导体上，不平衡电压变小，环流的出现被抑制，环流损耗减小。结果，可以减小绞线中的损耗分布，抑制电枢绕组导体的局部发热。
图13表示此实施例在其下半部分的冷却气体通风路线的基本结构，以及在其上半部分子铁芯部分14a、14b、14c和14d的结构。与图45功能相同的部分用相同的参考数字表示，并省略其重复说明。按照与图46相同的方式，图13是定子铁芯3分成两个气体供应部分和三个空气排出部分的结构例子。
由于空间因子比其它部分大的子铁芯部分，除铁芯端部部分以外的其它部分的子铁芯部分设置在空气温度比其它部分低并有利于冷却的空气供应部分，因此轴向电枢绕组温度分布是平齐的。
(第三实施例)下面参考图14到16解释本发明旋转电动机械的第三实施例。注意，与第一和第二实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在第三实施例中，构成图14所示电枢绕组2的绞线导体按与图10相同的方式转置540度。在定子铁芯3轴向的端部部分，布置空间因子大于其它铁芯部分的子铁芯部分14a和14f，并且子铁芯部分14设置在与铁芯部分14a对应的铁芯部分14c和14e所示位置、以及与铁芯部分14f对应的铁芯部分14d和14b所示位置，从而子铁芯部分14的形状设置在每转置180度的每个范围的端部。子铁芯部分14b到14e的空间因子f2几乎是子铁芯部分14a到14f的空间因子f1以及除子铁芯部分以外其它部分的空间因子f0的中间值，即，f2＝1/2(f0+f1)并且子铁芯部分14a和14f的铁芯组数是Np，部分14b和14e是2Np，部分14c和14d是4Np。
以这种方式，假定在轴向端部部分，在1/4铁芯长度的范围内铁芯单元区的组数2Np、以及在轴向中心部分的1/2铁芯长度范围内的铁芯单元区的组数4Np作为轴向子铁芯部分的长度，则相应子铁芯部分的平均空间因子基本彼此相等。
在上述结构的此实施例中，电流在负载条件下流入电枢绕组，并且电流分别流入每个绞线导体。在此实施例中，还由于大空间因子的子铁芯部分，交叉磁通16a和16k之和抵消磁通16f，并且磁通16e和16o之和抵消磁通16j，从而感应电压减小，并且环流的出现被抑制。虽然在此实施例中，相应的子铁芯部分与第二实施例不完全相似，相互对应的子铁芯部分的平均空间因子近似，从而得到抵消不平衡电压的作用。
图15表示容量与第一和第二实施例所示相同的涡轮发电机上已经进行540度转置的结果的一个例子，并且已经通过数字分析得到在如图16所示通风管节距的情况下绞线导体损耗分布。这里省略与图3和4、11和12相同点的解释。当除子铁芯部分14以外的其它部分的管节距设定为1时，与图14中子铁芯部分14a和14f对应的定子铁芯端部部分的子铁芯部分的管节距是1.86，铁芯组数分别是3。与图14中14b和14e对应的子铁芯部分的管节距是1.43，铁芯组数是6。与图14中14c和14d对应的子铁芯部分的管节距是1.43，组数是12。如图15所示，可以看出绞线中的损耗分布是平齐的。
根据此实施例，在铁芯部分的整个绞线导体上，不平衡电压变小，环流的出现被抑制，环流损耗减小。结果，可以减小绞线中的损耗分布，抑制电枢绕组导体的局部发热。
(第四实施例)下面参考图17到19解释本发明旋转电动机械的第四实施例。注意，与第一到第三实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在第四实施例中，构成图17所示电枢绕组2的绞线导体按与图10相同的方式转置540度。在定子铁芯3轴向的端部部分，布置空间因子大于其它铁芯部分的子铁芯部分14a和14c，并且子铁芯部分14b设置在轴向的中心位置，各个子铁芯部分的铁芯组数相同。图18表示与第一到第三实施例相同的数字分析得到的绞线中的损耗分布，图19表示此时的管节距分布。
在此实施例中，可以看出，即使与转置节距180度对应的一个铁芯单元区的子铁芯部分的形状不总是相同，子铁芯部分14b也具有抵消部分14a和14c出现的不平衡电压并抑制环流的作用。可以使子铁芯部分的数量少，以便简化制造，并且可以增大通风平衡设计的自由度。
(第五实施例)下面参考图20解释本发明的旋转电动机械的第五实施例。注意，与第一到第四实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在第五实施例中，构成图20的电枢绕组2的绞线导体转置450度。在轴向定子铁芯端部部分，在1/8铁芯长度范围的子铁芯部分，转置节距变为一半；同时，定子空间因子大于或小于其它定子铁芯部分。并且，在轴向定子铁芯中部部分，在1/4铁芯长度的范围的子铁芯部分，空间因子与端部部分的相同。
在上述结构的实施例中，交叉磁通16a和16m之和抵消磁通16g，按相同方式，磁通16b和16n之和抵消磁通16h，磁通16c和16o之和抵消磁通16i。因此，不平衡电压减小，环流的出现被抑制；并且同时，还在整个转置角为450度时，子铁芯部分可以仅仅形成在端部部分和中心部分。因此，与第二实施例中子铁芯部分占据四个部分的情况相比，通风设计更加容易，并且在穿孔铁片层叠过程中转换管空间因子的次数少，因此制造性能也得到提高。
(第六实施例)下面参考图21到26解释本发明旋转电动机械的第六实施例。注意，与第一到第五实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在此实施例中，构成图21的电枢绕组2的绞线导体转置360度，并且空间因子与其它部分不同的子铁芯部分14a、14d设置在铁芯端部部分。在图21中，在两个代表性绞线导体5a和5b之间交叉的磁通用参考数字16a到16e表示。子铁芯部分14a和14d的绞线导体的转置节距是变化的，从而交叉磁通16a和16e彼此抵消，因此抵消子铁芯部分产生的不平衡电压。
这里，下面参考图22和23解释子铁芯部分14a和14d处最适合的绞线导体转置节距。图22和23是表示电枢绕组中绞线导体一个例子的示意图，其中图22表示均匀转置节距的传统情况，图23表示本发明的情况。在转置时，虚线表示的绞线导体5的位置在转置180度范围内仅变化了线圈高度h。由于在图22中，端部部分的子铁芯部分的空间因子大于其它部分，因此在绞线中出现增大交叉磁通的不平衡电压。相反，通过改变绞线节距使绞线在子铁芯部分14与其它部分之间边界处于高度hf，如图24所示，则不平衡电压减小。
现在考虑下线圈中电流产生的上线圈交叉磁通。如图所示，可以假定轴向上除了子铁芯部分以外的其它部分的长度与定子铁芯长度Ls之比为f，除子铁芯部分以外部分的通风管数量与所有通风数量N之比为f’，轴向的通风管宽度为d。如果绞线导体在除子铁芯部分以外的部分扭转的转置角度，与在定子铁芯中定子空间因子均匀的情况下使铁芯中绞线或在铁芯中绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通产生的不平衡电压减小到最小程度的转置角度(这里是360度)之比F，满足以下关系式[式6]F=fLS-f′NdLS-Nd]]>就可以抑制图示结构的绞线的不平衡电压。当考虑上、下线圈之间的相位差以及上线圈电流时，就难以抵消所有绞线的不平衡电压。但是，通过减小感应电压大的绞线的不平衡电压，可以抑制整个环流损耗。在实际的电动机械中，转置角度是由绞线数量不连续地确定，因此得到图示F附近的数值。
在上述结构的实施例中，在空间因子与其它部分不同的子铁芯部分的绞线中交叉的磁通基本等于空间因子均匀设置情况下的磁通量。因此，绞线中的不平衡电压减小，并抑制环流的出现。
图24表示容量与第一到第四实施例所示相同的涡轮发电机上已经进行360度转置的结果的一个例子，并且已经通过数字分析得到在如图25所示通风管节距的情况下绞线导体损耗分布。这里省略与已经解释过的实施例相同点的解释。如图24所示，可以看出绞线中的损耗分布是平齐的。
此外，根据此实施例，子铁芯部分可以仅仅形成在端部部分。因此，与第一到第五实施例中子铁芯部分占据三个部分或更多部分的情况相比，通风设计更加容易，并且在穿孔铁片层叠过程中转换管空间因子的次数少，并且转置的倾斜可以做得光滑，因此制造性能也得到提高。
此外，作为实施例的一个修改，此实施例所述的转置角度的变化可以仅仅应用于上线圈。这是因为不平衡电压产生的环流在上线圈比在下线圈高。通过按照传统例子对下线圈应用转置，制造变得容易。
(第七实施例)下面参考图26到30解释本发明旋转电动机械的第七实施例。注意，与第一到第六实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在第七实施例中，为了抵消空间因子比其它部分大的子铁芯部分产生的不平衡电压，构成图26电枢绕组2的绞线导体的转置角度变化如下。
图27是表示电枢绕组中一个绞线导体的示意图。假定定子铁芯的轴向长度是Ls，轴向上除了子铁芯部分以外的其它部分的长度与整个铁芯长度Ls之比为f，通风管的数量为N，轴向的通风管宽度为d，除子铁芯部分以外部分的通风管数量与所有通风管数量之比为f’，则满足下面的方程。
(式7)ΔF=NdLS-Nd(f′-f)]]>在这种情况下，定子铁芯的绞线导体的转置角度，与在定子铁芯中定子空间因子均匀的情况下使铁芯中绞线或在铁芯中绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通产生的不平衡电压达到最小程度的转置角度(这里，为简化取360度)之比，满足以下方程(式8)F=11+ΔF]]>由于在实际的电动机械中，转置角度是由绞线数量不连续地确定，因此得到图示F附近的数值。
在上述结构的实施例中，在绞线中感应电压，从而抵消在空间因子与其它部分不同的子铁芯部分中出现的不平衡电压。因此，绞线中的不平衡电压减小，并抑制环流的出现。
图28表示容量与第一到第四实施例所示相同的涡轮发电机上已经进行360度转置的结果的一个例子，并且已经通过数字分析得到在如图29所示通风管节距的情况下绞线导体损耗分布。这里省略与已经解释过的实施例相同点的解释。如图28所示，可以看出绞线中的损耗分布是平齐的。图30表示转置角度与绞线中的损耗之间的关系，并且在此分析例子的情况下，损耗在350度左右最小。在此例子中，绞线水平排成两列，垂直43级，并且由360/(2×43)得到的每约4度转置节距变为不连续的。因此，通过减小两级，损耗在351.6度节距是最小的，如图30所示。
并且，根据此实施例，可以不必修改子铁芯部分的结构。因此，与第一到第五实施例中子铁芯部分占据三个部分或更多部分的情况相比，通风设计更加容易。并且，在穿孔铁片层叠过程中转换管空间因子的次数少，因此制造性能也得到提高。
此外，作为此实施例的一个修改，此实施例所述的转置角度变化可以仅仅应用于上线圈。这是因为不平衡电压产生的环流在上线圈比在下线圈高。通过按照传统例子对下线圈应用转置，制造变得容易。
(第八实施例)下面参考图31到35解释本发明旋转电动机械的第八实施例。注意，与第一到第七实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在第八实施例中，为了抵消空间因子比其它部分小的子铁芯部分14产生的不平衡电压，构成图31中的电枢绕组2的绞线导体的转置角度变化如下。
图32是表示电枢绕组中一个绞线导体的示意图。假定定子铁芯的轴向长度是Ls，轴向上除了子铁芯部分以外的其它部分的长度与整个铁芯长度Ls之比为f，通风管的数量为N；轴向的通风管宽度为d；除子铁芯部分以外部分的通风管数量与所有通风管数量之比为f’，则满足下面的方程。
(式9)ΔF=NdLS-Nd(f′-f)]]>在这种情况下，定子铁芯的绞线导体的转置角度，与在定子铁芯中定子空间因子均匀的情况下使铁芯中绞线或在铁芯中绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压达到最小程度的转置角度(这里，为简化取360度)之比，满足以下方程(式10)F＝1+ΔF由于在实际的电动机械中，转置角度是由绞线数量不连续地确定，因此得到图示F附近的数值。
在上述结构的实施例中，在绞线中感应电压，从而抵消在空间因子与其它部分不同的子铁芯部分中出现的不平衡电压。因此，绞线中的不平衡电压减小，并抑制环流的出现。
图33表示容量与第一到第四实施例所示相同的涡轮发电机上已经进行360度转置的结果的一个例子，并且已经通过数字分析得到在如图34所示通风管节距的情况下绞线导体损耗分布。这里省略与已经解释过的实施例相同点的解释。如图33所示，可以看出绞线中的损耗分布是平齐的。图35表示转置角度与绞线中的损耗之间的关系，并且在此分析例子的情况下，损耗在365度左右最小。在此例子中，绞线水平排成两列，垂直排成43级，并且由360/(2×43)得到的每约4度转置节距变为不连续的。因此，通过超过一级，损耗在364.3度节距是最小的。
并且，根据此实施例，可以不必修改得到子铁芯部分的结构。因此，与第一到第五实施例中子铁芯部分占据三个部分或更多部分的情况相比，通风设计更加容易。并且，在穿孔铁片层叠过程中转换管空间因子的次数少，因此制造性能也得到提高。
此外，作为此实施例的一个修改，此实施例所述的转置角度变化可以仅仅应用于上线圈。这是因为不平衡电压产生的环流在上线圈比在下线圈高。通过按照传统例子对下线圈应用转置，制造变得容易。
(第九实施例)下面参考图36到39解释本发明的旋转电动机械的第九实施例。注意，与第一到第八实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在第九实施例中，构成图20的电枢绕组2的绞线导体转置540度。在轴向定子铁芯端部部分，改变转置节距的拐点位置从传统例子的1/4铁芯长度范围移开，从而空间因子不同的子铁芯部分14a和14d导致的不平衡电压被抵消。
在上述结构的实施例中，对于绞线导体，在端部区域节距短的部分的交叉磁通之和与中心区交叉磁通之和之间的平衡改变，因此感应电压与空间因子均匀的情况不同。如果拐点处于感应电压抵消子铁芯部分14a和14d产生的不平衡电压的位置，则整个绞线导体上的不平衡电压减小，环流的出现被抑制。
图37表示容量与第一到第四实施例所示相同的涡轮发电机上已经进行540度转置的结果的一个例子，并且已经通过数字分析得到在如图38所示通风管节距的情况下绞线导体损耗分布。这里省略与上述实施例相同点的解释。如图37所示，可以看出绞线中的损耗分布是平齐的。并且，图39表示到拐点的铁芯长度与绞线中的损耗之间的关系，与540度的传统例子的25％相比，损耗最小在24％左右。
在转置角度540度的情况下，如果整个转置角度变成偏离540度，则交叉磁通不会在端部部分绞线区抵消，从而担心端部部分磁场引起的环流损耗可能增大。相反，由于在此实施例中可以保持540度转置角度，就可以减小由于不均匀布置的管引起的环流损耗，而不增大端部部分磁场引起的环流损耗。
并且，作为此实施例的一个修改，此实施例所述的转置角度的变化可以仅仅应用于上线圈。这是因为不平衡电压产生的环流在上线圈比在下线圈高。通过按照传统例子对下线圈应用转置，制造变得容易。
(第十实施例)下面参考图40解释本发明的旋转电动机械的第十实施例。注意，与第一到第九实施例功能相同的部分用相同的参考数字表示，并且省略其重复说明。在第十实施例中，空间因子不同的子铁芯部分14a和14d处在端部部分，构成图40的电枢绕组2的绞线导体转置360度，未进行转置的部分设置在轴向上定子铁芯的中心部分。
在上述结构的实施例中，中心部分的交叉磁通变成大于图40中端部部分的交叉磁通之和，并且感应电压与空间因子均匀情况下的不同。如果未进行转置的部分设置在感应电压抵消子铁芯部分产生的不平衡电压的区域上，则整个绞线导体中的不平衡电压减小，并且可以抑制环流的出现。
此外，此实施例的一个修改表示在图41中。在此修改中，未进行转置的部分设置在铁芯端部部分。由此，中心部分的交叉磁通大于端部部分交叉磁通之和。另外，如果未进行转置的部分设置在感应电压抵消子铁芯部分产生的不平衡电压的区域上，则整个绞线导体的不平衡电压减小，可以抑制环流的出现。
这里，已经解释了360度转置角度的情况。但是，对于其它转置角度，以及按相同方式未转置的部分，由于不平衡电压可减小，可以抑制环流的出现，并且可以保持转置角度。因此，在由于端部部分磁场产生的环流损耗小的情况下，例如，在540度转置时，可以减小不均匀布置管产生的损耗，而不增大整个损耗。
在不偏离本发明范围的情况下可以将本发明修改成其它具体形式。并且，尽可能多的实施例可以适当地组合，并且在这种情况下可以得到组合的效果。此外，上述各个实施例包括发明的不同阶段，并且通过适当组合这里给出的多个结构要件可以得到不同的发明。例如，当从实施例中所示的整个结构要件中省略一些结构要件获得发明时，那些省略的部分可以被所得到的发明的实施例中公知的常用技术适当地补偿。
权利要求
1.一种旋转电动机械，包括具有可旋转地被支撑的旋转轴的转子；定子铁芯，其中布置有沿转子的旋转轴的轴线延伸的多个绕组槽，并且多个通风管沿径向布置；以及由存放并堆积在每个绕组槽中的多个绞线导体构成的电枢绕组；绞线导体形成为朝绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的部分上连续地被扭转和转置，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路；其中与绞线导体180度转置节距对应的定子铁芯长度设定为一个铁芯单元区，子铁芯部分包括空间因子与定子铁芯不同的部分，使得从定子铁芯一个端部部分在奇数铁芯单元区的绞线导体中感应的绞线间电压的总和抵消从定子铁芯端部部分在偶数铁芯单元区的绞线导体中感应的绞线间电压的总和。
2.如权利要求1所述的旋转电动机械，其特征在于子铁芯部分在轴向上基本相同的平均空间因子设置在轴向上绞线导体转置角度约为180n度(n是1或大于1的整数)的间距上。
3.如权利要求2所述的旋转电动机械，其特征在于在轴向上子铁芯部分的长度上的空间因子分布在绞线导体每180度转置角度上是基本相似的。
4.如权利要求1到3中的任一项所述的旋转电动机械，其特征在于在定子铁芯一个端部部分设置有至少一个子铁芯部分。
5.如权利要求4所述的旋转电动机械，其特征在于绞线导体的转置角度在定子铁芯中约为360度、或者是从360度转置的一个角度，从而抵消绞线导体中出现的不平衡电压，并且子铁芯部分沿着轴向布置在定子铁芯的端部部分以及中心部分。
6.如权利要求4所述的旋转电动机械，其特征在于绞线导体的转置角度在定子铁芯中约为630度、或者是从630度转置的一个角度，从而抵消绞线导体中出现的不平衡电压；以及在距离定子铁芯端部部分1/8铁芯长度的范围，绞线导体的转置节距约为轴向中心部分转置节距的一半，子铁芯部分设置在距离定子铁芯端部部分1/16铁芯长度的范围。
7.如权利要求1到6中的任一项所述的旋转电动机械，其特征在于空间因子之差是由通风管节距之差形成的。
8.如权利要求1到6中的任一项所述的旋转电动机械，其特征在于空间因子之差是由通风管轴向的宽度之差形成的。
9.如权利要求1到6中的任一项所述的旋转电动机械，其特征在于空间因子之差是由构成定子铁芯的穿孔铁片的磁体厚度和绝缘膜厚度之比的差异形成的。
10.如权利要求7和8所述的旋转电动机械，其特征在于定子铁芯在轴向上通过多个冷却空间分开，并且空气供应部分和空气排出部分在轴向上交替布置，所述空气供应部分将定子铁芯外围侧的空气通过通风管输送到内围侧，所述空气排出部分将空气从内围侧通过通风管排出到外围侧；以及空气供应部分包括空间因子大的部分。
11.如权利要求10所述的旋转电动机械，其特征在于所述空间因子大的部分沿着轴向布置在定子铁芯的中心部分，并且通风部分的数量是4n-1，这里n是1或大于1的整数。
12.一种旋转电动机械的电枢绕组，其中分别堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的多个绕组槽的每一个中，定子铁芯在轴向上包括沿径向的多个通风管，绞线导体形成为朝绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的部分上连续地被扭转和转置，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其特征在于空间因子不同的子铁芯部分设置在部分定子铁芯中，绞线导体的转置节距是变化的，从而抵消在子铁芯部分变化的不平衡电压。
13.如权利要求12所述的旋转电动机械的电枢绕组，其特征在于绞线导体的转置节距在定子铁芯中约为360度、或者是从360度转置的一个角度，从而抵消绞线导体中出现的不平衡电压；定子铁芯的轴向长度为Ls，轴向上除了子铁芯部分以外的其它部分的长度与整个铁芯长度之比为f，通风管的数量为N，轴向上通风管的宽度为d，除子铁芯部分以外部分的通风管数量与所有通风管数量之比为f’，绞线导体在除子铁芯部分以外的部分扭转的转置角度、与在定子铁芯中定子空间因子均匀的情况下使铁芯绞线中或在铁芯绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小的转置角度之比为[式1]F=fLS-f′NdLS-Nd]]>位于绞线级数的倒数范围内。
14.一种旋转电动机械的电枢绕组，其中分别堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的相应绕组槽中，定子铁芯包括沿径向的多个通风管以及沿轴向的多个绕组槽，绞线导体形成为朝绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的部分上连续地被扭转和转置，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其特征在于通风管的管因子不同的子铁芯部分设置在部分定子铁芯中，并且定子铁芯中绞线导体的转置角度与定子铁芯中定子空间因子均匀情况下、使铁芯绞线中或在铁芯绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小的转置角度不同，从而抵消由于定子铁芯磁阻而在绞线中出现的不平衡电压，磁阻由子铁芯部分改变。
15.如权利要求14所述的旋转电动机械的电枢绕组，其特征在于子铁芯部分中的定子空间因子比其它部分的小；以及定子铁芯中绞线导体的转置角度小于在定子铁芯中定子空间因子均匀情况下、使铁芯绞线中或在铁芯绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小的转置角度，从而抵消子铁芯部分产生的不平衡电压。
16.如权利要求15所述的旋转电动机械的电枢绕组，其特征在于绞线导体的转置角度在定子铁芯中约为360度、或者是从360度转置的一个角度，从而抵消绞线导体中出现的不平衡电压；定子铁芯的轴向长度为Ls，轴向上除了子铁芯部分以外的其它部分的长度与整个铁芯长度之比为f，通风管的数量为N，轴向上通风管的宽度为d，除子铁芯部分以外部分的通风管数量与所有通风管数量之比为f’，则满足下式[式2]ΔF=NdLS-Nd(f′-f)]]>并且在这种情况下，定子铁芯的绞线导体的转置角度与在定子铁芯中定子空间因子均匀的情况下、使铁芯绞线中或在铁芯绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小的转置角度之比为[式3]F=11+ΔF]]>在绞线级数的倒数范围内。
17.如权利要求14所述的旋转电动机械的电枢绕组，其特征在于在子铁芯部分中的定子空间因子比其它部分的大；以及定子铁芯中绞线导体的转置角度大于在定子铁芯中定子空间因子均匀情况下、使铁芯绞线中或在铁芯绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小的转置角度，从而抵消子铁芯部分产生的不平衡电压。
18.如权利要求17所述的旋转电动机械的电枢绕组，其特征在于绞线导体的转置角度在定子铁芯中约为360度、或者是从360度转置的一个角度，从而抵消绞线导体中出现的不平衡电压；定子铁芯的轴向长度为Ls，轴向上除了子铁芯部分以外的其它部分的长度与整个铁芯长度之比为f，通风管的数量为N，轴向上通风管的宽度为d，除子铁芯部分以外部分的通风管数量与所有通风管数量之比为f’，则满足下式[式4]ΔF=NdLS-Nd(f′-f)]]>并且在这种情况下，在定子铁芯中的绞线导体的转置角度与在定子铁芯中定子空间因子均匀的情况下、使铁芯绞线中或在铁芯绞线与铁芯端部部分绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小的转置角度之比为[式5]F＝1+ΔF在绞线级数的倒数范围内。
19.一种旋转电动机械的电枢绕组，其中分别堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的相应绕组槽中，定子铁芯包括沿径向的多个通风管以及沿轴向的多个绕组槽，绞线导体形成为朝绕组槽的延伸方向在存放于绕组槽的部分上连续地被扭转和转置，绞线导体的多个转置节距被设置，以使绞线中的不平衡电压最小，并且绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其特征在于定子线圈中的空间因子不同的子铁芯部分设置在部分定子铁芯中；以及绞线导体的转置节距的拐点从该位置移开，以在定子空间因子在定子铁芯中是均匀的情况下使铁芯绞线中或者铁芯的绞线与铁芯端部部分的绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小，从而抵消由于定子铁芯的磁阻在绞线中出现的不平衡电压，磁阻由子铁芯部分改变。
20.一种旋转电动机械的电枢绕组，其中分别堆积的多个绞线导体存放在定子铁芯的相应绕组槽中，定子铁芯包括沿径向的多个通风管以及沿轴向的多个绕组槽，绞线导体在从定子铁芯侧面向外突出的电枢绕组端部被短路，其特征在于通风管占据面积比不同的子铁芯部分设置在部分定子铁芯中；以及绞线导体具有朝绕组槽延伸方向被扭转和转置的部分，以及在存放于绕组槽中的部分中未转置的部分，从而抵消由于定子铁芯的磁阻在绞线中出现的不平衡电压，磁阻由子铁芯部分改变。
21.如权利要求12到20中的任一项所述的旋转电动机械的电枢绕组，其特征在于下线圈中绞线导体的转置节距与在定子铁芯中定子空间因子是均匀的情况下、使铁芯绞线中或者铁芯的绞线与铁芯端部部分的绞线之间交叉的磁通在绞线中产生的不平衡电压最小的情况相同。
22.一种旋转电动机械，包括如权利要求12到21中的任一项所述的旋转电动机械的电枢绕组。
全文摘要
子铁芯部分(14)设置在定子铁芯(3)的端部部分和中心部分，绞线导体(5)朝绕组槽(10)的延伸方向连续地被扭转和转置360度。与定子铁芯(3)的绞线导体(5)转置180度对应的长度设定为一个铁芯单元区，设置包括空间因子不同的部分的子铁芯部分(14)，从而从定子铁芯(3)一个端部部分开始奇数铁芯单元区的绞线导体(5)中感应的绞线电压的总和抵消从该定子铁芯端部部分开始偶数铁芯单元区的绞线导体(5)中感应的绞线电压的总和。
文档编号H02K3/14GK1767320SQ20051010860
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月8日 优先权日2004年10月5日
发明者藤田真史, 德增正, 加幡安雄, 新政宪, 垣内干雄, 长野进 申请人:株式会社东芝