旋转电机和具备该旋转电机的车辆的制作方法
【专利说明】旋转电机和具备该旋转电机的车辆
[0001]本案是申请号为2011800354636、申请日为2011年7月20日的同名专利申请的分案申请
技术领域
[0002]本发明涉及旋转电机和具备该旋转电机的车辆。
【背景技术】
[0003]用于车辆驱动的旋转电机的线圈技术，可知有专利文献1记载的技术。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:美国专利第6894417号说明书
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]然而，对于电动车等搭载的旋转电机，要求低噪声。因此，本发明的目的在于旋转电机的低噪声化。
[0009]用于解决课题的方案
[0010]根据本发明的第一方式，旋转电机的定子线圈包括多相的定子相线圈，定子相线圈的各个分别具有多个由插入在定子铁芯的各槽中并构成多个层中的任一个的槽导体、和将插入在不同的槽中的槽导体的同一侧端部之间连接构成线圈端的跨接导体构成的波形卷绕的环形线圈，在旋转电机的定子线圈中，环形线圈通过在一个线圈端被连接的多个分段线圈而构成，设每极槽数为N时，跨接导体以在连接有分段线圈的一侧的线圈端以槽距Np = N-1跨越槽、在另一个线圈端以槽距Np = N+1跨越槽的方式将槽导体之间连接，定子相线圈由在相同相中没有相位差的定子线圈组构成。
[0011]根据本发明的第二方式，在第一方式的旋转电机的定子线圈中，优选定子线圈具有多个由相同相的多个槽导体构成的一组槽导体组，槽导体组的多个槽导体，以槽和层邻接的方式插入在定子铁芯周方向上连续排列的规定数量Ns的槽内，设每极每相槽数为NSPP，层数为2 XNL时，规定数量Ns设定为Ns = NSPP+NL，定子线圈具有多个Y接线，在各个Y接线的各相的线圈感应生成的电压之间没有相位差。
[0012]根据本发明的第三方式，在第二方式的旋转电机的定子线圈中，优选槽导体组，具有NL个第(2m-l)层的槽导体与第2m层的槽导体在定子铁芯周方向上相互错开一个槽距地配置的槽导体子组，NL个槽导体子组在定子铁芯周方向上逐个错开一个槽距配置，其中，m 为 m = 1，2，......，NL。
[0013]根据本发明的第四方式，在第二方式的旋转电机的定子线圈中，优选定子线圈具有多个由相同相的一组多个槽导体构成、构成同一层的槽导体跨越连续的规定数量NSPP的槽地配置的槽导体组，槽导体组的从槽内周一侧起第2m层的槽导体，相对第一层的槽导体在定子铁芯周方向的一个方向错开m个槽距地配置，除第一层之外的第(2m-l)层的槽导体，相对第一层的槽导体在一个方向错开(m-l)个槽距地配置，其中，NSPP为每极每相槽数，2XNL为层数，m为m = 1，2，……，NL。
[0014]根据本发明的第五方式，在第一?四中任意一个方式的旋转电机中，优选引线从另一个线圈端引出。
[0015]根据本发明的第六方式，在第一?五中任意一个方式的旋转电机的定子线圈中，优选槽导体是扁线。
[0016]根据本发明的第七方式，旋转电机的定子包括第一?六中任意一个方式的旋转电机的定子线圈；和具有插入有槽导体的槽的定子铁芯。
[0017]根据本发明的第八方式，旋转电机包括第七方式的旋转电机的定子；和转子，其相对定子隔着空隙可旋转地被支承。
[0018]根据本发明的第九方式，车辆包括第八方式的旋转电机；供给直流电力的蓄电池；和将蓄电池的直流电力转换为交流电力并向旋转电机供给的转换装置，旋转电机的转矩用作车辆的驱动力。
[0019]发明效果
[0020]根据本发明，能够在旋转电机和具备旋转电机的车辆中实现低噪声化。
【附图说明】
[0021]图1是表示混合动力型电动车的概要结构的图。
[0022]图2是电力变换装置600的电路图。
[0023]图3是旋转电机200的截面图。
[0024]图4是定子230和转子250的截面图。
[0025]图5是定子230的立体图。
[0026]图6是定子线圈238的接线图。
[0027]图7是表示U相线圈的详细接线的图。
[0028]图8是U1相线圈组的一部分的放大图。
[0029]图9是U2相线圈组的一部分的放大图。
[0030]图10是槽导体233a的配置图。
[0031]图11是说明槽导体233a的配置的图。
[0032]图12是表示感应电压波形的图。
[0033]图13是表示感应电压波形的高次谐波分析结果的图。
[0034]图14是表示使交流电流通电的情况下的转矩波形的图。
[0035]图15是表示转矩波形的高次谐波分析结果的图。
[0036]图16是表示第二实施方式的U相线圈的详细接线的图。
[0037]图17是表示第二实施方式的槽导体233a的配置的图。
[0038]图18是表示第三实施方式的U相线圈的详细接线的一部分的图。
[0039]图19是表示第三实施方式的槽导体233a的配置的图。
[0040]图20是表示每极每相槽数NSPP为2且层数2 X NL为4的情况下其他导体配置例的图。[0041 ]图21是表示每极每相槽数NSPP为2且层数2 X NL为4的情况下槽导体组的例子的图。
[0042]图22是表示每极每相槽数NSPP为2且层数2 X NL为6的情况下槽导体组的例子的图。
[0043]图23是表示每极每相槽数NSPP为3且层数2 X NL为4的情况下的槽导体组的例子的图。
【具体实施方式】
[0044]以下，参照【附图说明】实施本发明的方式。
[0045]-第一实施方式-
[0046]本发明的旋转电机，如以下所说明，能够通过降低转矩波动实现低噪声化。因此，例如适合用作电动车的行驶用电机。本发明的旋转电机也能够应用于仅通过旋转电机行驶的纯电动车、和通过发动机和旋转电机双方驱动的混合动力型电动车，以下以混合动力型电动车为例说明。
[0047]图1是表示搭载有本发明的一个实施方式的旋转电机的混合动力型电动车的概要结构的图。车辆100中搭载有发动机120、第一旋转电机200、第二旋转电机202和蓄电池180。蓄电池180在需要旋转电机200、202的驱动力的情况下经由电力变换装置600对旋转电机200、202供给直流电力，当再生行驶时从旋转电机200、202接受直流电力。蓄电池810与旋转电机200、202之间的直流电力的传递经由电力变换装置600进行。此外，车辆中搭载有未图示的供给低电压电力(例如14伏特电力)的蓄电池，对以下说明的控制电路供给直流电力。
[0048]发动机120和旋转电机200、202的转矩经由变速器130和差动齿轮160传递到前轮110。用变速器控制装置134控制变速器130，用发动机控制装置124控制发动机120。用电池控制装置184控制蓄电池180。变速器控制装置134、发动机控制装置124、电池控制装置184、电力变换装置600和综合控制装置170通过通信线路174连接。
[0049]综合控制装置170是比变速器控制装置134、发动机控制装置124、电力变换装置600和电池控制装置184更上级的控制装置，对于表示变速器控制装置134、发动机控制装置124、电力变换装置600和电池控制装置184的各状态的信息，通过通信线路174从它们分别接收。综合控制装置170根据取得的各信息对各控制装置的控制指令进行运算。运算得出的控制指令经由通信线路174被发送到各控制装置。
[0050]高电压的蓄电池180由锂离子电池或镍氢电池等二次电池构成，输出250伏特至600伏特、或其以上的高电压的直流电力。电池控制装置184将蓄电池180的充放电状况和构成蓄电池180的各单位单电池的状态，经由通信线路174输出到综合控制装置170。
[0051]综合控制装置170根据来自电池控制装置184的信息判断需要进行蓄电池180的充电时，对电力变换装置600发出发电运转的指示。此外，综合控制装置170主要进行发动机120和旋转电机200、202的输出转矩的管理，进行发动机120的输出转矩与旋转电机200、202的输出转矩的总转矩和转矩分配比的运算处理，将基于该运算处理结果的控制指令发送到变速器控制装置134、发动机控制装置124和电力变换装置600。电力变换装置600根据来自综合控制装置170的转矩指令控制旋转电机200、202，产生按照指令的转矩输出或发电电力。
[0052]电力变换装置600中，设置有构成用于使旋转电机200、202运转的逆变器的功率半导体。电力变换装置600根据来自综合控制装置170的指令控制功率半导体的开关动作。通过该功率半导体的开关动作，使旋转电机200、202作为电动机或发电机运转。
[0053]使旋转电机200、202作为电动机运转的情况下，来自高电压的蓄电池180的直流电力向电力变换装置600的逆变器的直流端子供给。电力变换装置600将控制功率半导体的开关动作而供给的直流电力变换为三相交流电力，对旋转电机200、202供给。另一方面，使旋转电机200、202作为发电机运转的情况下，旋转电机200、202的转子因从外部施加的转矩而旋转驱动，在旋转电机200、202的定子线圈中产生三相交流电力。产生的三相交流电力被电力变换装置600变换为直流电力，通过对高电压的蓄电池180供给该直流电力，对蓄电池180充电。
[0054]图2表示图1的电力变换装置600的电路图。电力变换装置600中，设置有用于旋转电机200的第一逆变器装置、用于旋转电机202的第二逆变器装置。第一逆变器装置包括功率模块610、控制功率模块610的各功率半导体21的开关动作的第一驱动电路652、检测旋转电机200的电流的电流传感器660。驱动电路652设置在驱动电路基板650上。
[0055]另一方面，第二逆变器装置包括功率模块620、控制功率模块620的各功率半导体21的开关动作的第二驱动电路656和检测旋转电机202的电流的电流传感器662。驱动电路656设置在驱动电路基板654上。控制电路基板646上设置的控制电路648、电容器模块630和连接器基板642上安装的发送接收电路644，在第一