專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)，特別是涉及具有施行集中纏繞方式繞線的定子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子施行分布纏繞方式的繞線。另一方面，在對(duì)永磁式馬達(dá)來(lái)說(shuō)大多使用施行集中纏繞方式的繞線的定子。集中纏繞定子與分布纏繞定子的最大不同是，對(duì)集中纏繞定子來(lái)說(shuō)，在磁動(dòng)勢(shì)波形中，在基波附近的頻率上存在逆相(指向與旋轉(zhuǎn)方向相反向)磁通。這對(duì)于通過(guò)由定子產(chǎn)生的磁通使在次級(jí)側(cè)流過(guò)電流，從而產(chǎn)生磁通的類型的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)(波動(dòng)(ripple))，功率因數(shù)變壞等缺點(diǎn)。然而，對(duì)集中纏繞定子來(lái)說(shuō)，批量生產(chǎn)特性高、線圈端小、占空系數(shù)高等主要與生產(chǎn)性相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)比較多。
在以上那樣的背景下，到目前為止大都考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子的集中纏繞化。例如，有將定子由沿軸向被分割的多個(gè)定子構(gòu)成，通過(guò)一個(gè)分割定子相對(duì)另一個(gè)分割定子沿圓周方向只錯(cuò)開(kāi)偏移角β進(jìn)行配置，對(duì)分割定子的每一個(gè)齒纏繞定子繞線的線圈，來(lái)消除上述反相磁通的情況。(例如，參看專利文獻(xiàn)1)。
特開(kāi)平7-298578號(hào)發(fā)明內(nèi)容但是，在上述專利文獻(xiàn)1的方法中，在軸向中央部分必須有線圈端，從而作為集中纏繞方式優(yōu)點(diǎn)的線圈端小這樣的長(zhǎng)處被減小了一半。另外，就形狀而言比起分布纏繞方式有線圈端變大的情況。也就是說(shuō)，不能有效利用集中纏繞方式的優(yōu)點(diǎn)。該問(wèn)題在累積厚度小的馬達(dá)上特別顯著。
本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有的課題而做出的，提供一種既能保持作為集中纏繞方式優(yōu)點(diǎn)的良好生產(chǎn)特性，又能去掉靠近基波的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波而高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)其特征在于備有定子，該定子以集中纏繞方式在多個(gè)齒上纏繞線圈，且線圈與三相電源連接；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子面對(duì)定子的齒被配置，其中，定子的極數(shù)與槽數(shù)之比為1∶3。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)設(shè)定定子極數(shù)與槽數(shù)之比為1∶3的三相集中纏繞方式，使靠近基波的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波消失，從而能高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。另外，通過(guò)設(shè)定集中纏繞方式的定子，能夠提供線圈端小、批量生產(chǎn)特性高、占空系數(shù)高的生產(chǎn)性良好的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的4極12槽旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的4極12槽旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子繞線的橫剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的6極18槽旋轉(zhuǎn)電機(jī)的橫剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的6極18槽旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子繞線的橫剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的4極12槽旋轉(zhuǎn)電機(jī)的適用范圍圖。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的6極18槽旋轉(zhuǎn)電機(jī)的適用范圍圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子縱剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式4的旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子縱剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式5的旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子縱剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式6的旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子縱剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式7的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高次諧波損耗的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖來(lái)說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，特別是三相集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的剖面圖。在圖1中，三相集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)100由定子1、轉(zhuǎn)子2構(gòu)成。定子1是將層疊電磁鋼板等所制作的鐵心體(core back)3和在同樣層疊電磁鋼板等所制作的齒5上集中纏繞線圈4的部分一體化制作的。如圖2所示，纏繞在各齒5上的線圈4分別與三相電源(U相、V相、W相)連接并以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方式被纏繞和連線。
轉(zhuǎn)子2備有用層疊電磁鋼板等所制作的轉(zhuǎn)子鐵心7和在位于轉(zhuǎn)子鐵心7內(nèi)的、在次級(jí)導(dǎo)體形成用槽中以鋁鑄造法等形成的次級(jí)導(dǎo)體(secondaryconductor)8，該轉(zhuǎn)子2通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸9被制成。此次級(jí)導(dǎo)體8通常在累積厚度方向的最終部分兩端構(gòu)成端環(huán)(未圖示)這樣制作的定子1和轉(zhuǎn)子2間隔著空隙6被一體化，從而形成集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
這里考慮通常用于三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的分布纏繞定子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。表1中示出每極每相的槽數(shù)為3時(shí)的分布纏繞定子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的高次諧波成分。每極每相的槽數(shù)3表示如果是2極定子則有18槽，如果是4極定子則有36槽的意思。表1中將基波記載為100％。由表1可見(jiàn)，相對(duì)于磁動(dòng)勢(shì)的基波而言，高次諧波較小，只在5次，7次諧波能看見(jiàn)一些。
表1

同樣，表2示出每極每相的槽數(shù)為2和1時(shí)的分布纏繞定子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波成分。將表1的結(jié)果也記入到表2中。任何情況下都將各個(gè)定子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的基波成分記載為100％。與表1比較，雖然隨著每極每相槽數(shù)減少，5次、7次諧波的成分增加，但產(chǎn)生的高次諧波的次數(shù)是相同的。
表2

下面考慮多被用于永磁式馬達(dá)的集中纏繞定子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。在永磁式馬達(dá)中多使用基本單位為2極3槽的定子。所謂基本單位為2極3槽是表示如果是4極則為6槽，如果是6極則為9槽的意思。表3示出基本單位是2極3槽的集中纏繞定子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)的高次諧波成分。這里產(chǎn)生了在表2所示的分布纏繞定子中未見(jiàn)到的2次、4次等磁動(dòng)勢(shì)。此2次磁動(dòng)勢(shì)是作用于與基波相反的方向的磁動(dòng)勢(shì)，被稱為逆相磁動(dòng)勢(shì)。由于此逆相磁動(dòng)勢(shì)是在接近基波的頻率上存在的，因此感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不能高效旋轉(zhuǎn)。其主要是存在產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)(波動(dòng))、功率變壞等影響。
表3

由以上結(jié)果，由于在具有分布纏繞定子的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上，沒(méi)有與基波接近次數(shù)的逆相磁動(dòng)勢(shì)，因此能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，但在具有多用于永磁式馬達(dá)的集中纏繞定子(基本單位為2極3槽)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上，由于有接近基波次數(shù)的逆相磁動(dòng)勢(shì)，所以不能使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
在此，關(guān)于本實(shí)施方式中的集中纏繞定子的磁動(dòng)勢(shì)進(jìn)行記述。本實(shí)施方式中的集中纏繞定子與大多用于永磁式馬達(dá)的基本單位為2極3槽的定子不同，是基本單位為1極3槽的定子。也就是說(shuō)，如果是2極則成為6槽，如果是4極則成為12槽。表4示出基本單位為1極3槽的集中纏繞定子的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波成分。至此，同樣將基波記載為100％。相對(duì)在大多用于永磁式馬達(dá)的基本單位為2極3槽的定子中存在較多接近基波次數(shù)的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波而言，在本發(fā)明的基本單位為1極3槽的定子上不存在接近基波次數(shù)的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波。另外，由于與表2所示的每極每相的槽數(shù)為1的分布纏繞定子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相同，因而可知能獲得與每極每相的槽數(shù)為1的分布纏繞定子相同的性能。因此能高效地旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
表4

如以上所述，由于具有基本單位為1極3槽集中纏繞定子的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不存在接近基波次數(shù)的高效諧波，因此能主要改善功率因數(shù)，使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，通過(guò)使用集中纏繞方式的定子，能獲得批量生產(chǎn)特性高、線圈端小、占空系數(shù)高這樣的效果。
在圖1和圖2中示出了基于實(shí)施方式1的4極12槽時(shí)的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在圖3和圖4中示出了基于實(shí)施方式1的6極18槽時(shí)的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
實(shí)施方式2設(shè)線圈(銅線)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，線圈的截面積為AC，可分布纏繞感應(yīng)機(jī)的電阻R1能夠用下述式(3)進(jìn)行計(jì)算。
R1=ρLAC---(3)]]>如設(shè)每匝的線圈長(zhǎng)為L(zhǎng)1，則上述L使用匝數(shù)n、各相的槽數(shù)Ns，成為下述式(4)。
L＝L1nNS…(4)在設(shè)定子外徑為φd，線圈直徑為0.8φd，極數(shù)為p時(shí)，分布纏繞感應(yīng)機(jī)單側(cè)線圈端部的線圈長(zhǎng)度LE如下述式(5)那樣被進(jìn)行計(jì)算。
LE=0.8πφdp×π2---(5)]]>在設(shè)全部槽面積為AS、占空率為σ時(shí)，下述式(6)的關(guān)系成立。
AC=ASσNSn---(6)]]>利用這些結(jié)果，將定子鐵心長(zhǎng)度設(shè)定為L(zhǎng)C，則電阻R1，可如下述式(7)那樣被求得。
R1=ρ×2(LC+LE)nNS×NSnASσ=2ρn2NS2ASσ(LC+0.4π2pφd)---(7)]]>設(shè)連接所需長(zhǎng)度為l，則分布纏繞感應(yīng)機(jī)的全長(zhǎng)LS能用下述式(8)表達(dá)。
LS=LC+0.8πφdp+l---(8)]]>同樣求得集中纏繞感應(yīng)機(jī)的電阻R2。相對(duì)于分布纏繞感應(yīng)機(jī)的繞線系數(shù)是1而言，由于集中纏繞感應(yīng)機(jī)的繞線系數(shù)是0.5，因此為了用相同的電流產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)矩，必須使1個(gè)槽的匝數(shù)增加1倍。另一方面，要考慮集中纏繞感應(yīng)機(jī)與分布纏繞感應(yīng)機(jī)相比有2倍的占空系數(shù)。另外集中纏繞感應(yīng)機(jī)的單側(cè)線圈端部的線圈長(zhǎng)度LE如以下述式(9)那樣被表達(dá)。
LE=0.8πφdNS---(9)]]>根椐這些，集中纏繞感應(yīng)機(jī)的電阻R2能如下述式(10)那樣進(jìn)行計(jì)算。并且NS＝3p。
R2=ρ×2(LC+LE)2nNS×NS×2nAS×2σ=2ρn2NS2ASσ(2LC+1.6π3pφd)---(10)]]>另外，集中纏繞感應(yīng)機(jī)的全長(zhǎng)LS成為如下述式(11)那樣。
LS=LC+0.8πφdNS+l=LC+0.8πφd3p+l---(11)]]>對(duì)分布纏繞感應(yīng)機(jī)和集中纏繞感應(yīng)機(jī)來(lái)說(shuō)，由這些計(jì)算結(jié)果借助定子鐵心長(zhǎng)和定子外徑，可明白有利和不利的因素。
在分布纏繞感應(yīng)電機(jī)和集中纏繞感應(yīng)電機(jī)上使定子鐵心長(zhǎng)Lc相等時(shí)，感應(yīng)機(jī)全長(zhǎng)由上述計(jì)算式可知集中纏繞感應(yīng)機(jī)的方面一定變小。進(jìn)而因?yàn)殡娮栊〉囊环叫侍岣?，因此?dāng)滿足下述式(12)時(shí)，集中纏繞感應(yīng)機(jī)方面是有利的。
2ρn2NS2ASσ(LC+0.4π2pφd)>2ρn2NS2ASσ(2LC+1.6π3pφd)---(12)]]>整理上述式(12)，成為下述式(13)。
LC<6π-815pπφd---(13)]]>亦即，在式(13)的范圍內(nèi)，集中纏繞感應(yīng)機(jī)與分布纏繞感應(yīng)機(jī)相比較，可實(shí)現(xiàn)小型化和提高效率這兩方面。
根據(jù)到目前為此的計(jì)算結(jié)果，在用相等的電流得到相等的轉(zhuǎn)矩時(shí)，在定子鐵心長(zhǎng)相等的情況下，集中纏繞感應(yīng)機(jī)的感應(yīng)機(jī)全長(zhǎng)必然會(huì)縮短。由此，相反在使感應(yīng)機(jī)全長(zhǎng)相等時(shí)，集中纏繞感應(yīng)機(jī)會(huì)使定子鐵心長(zhǎng)度增加，在該狀態(tài)下對(duì)于要產(chǎn)生與分布纏繞相等的轉(zhuǎn)矩來(lái)說(shuō)可使其部分電流減少。因?yàn)槭闺娏鳒p少與銅耗減少有關(guān)，所以最終能提高效率。
各個(gè)分布纏繞感應(yīng)機(jī)與集中纏繞感應(yīng)機(jī)的全長(zhǎng)之差按照下列式(14)那樣。
LC+0.8πφdp+l-(LC+0.8πφd3p+l)=8πφd15p---(14)]]>亦即，在感應(yīng)機(jī)全長(zhǎng)相等時(shí)，集中纏繞感應(yīng)機(jī)能如下述式(15)那樣設(shè)定其定子鐵心長(zhǎng)度。
LC+8πφd15p---(15)]]>因此，在產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，集中纏繞感應(yīng)機(jī)的電流需用分布纏繞感應(yīng)機(jī)電流的式(16)倍來(lái)實(shí)現(xiàn)。
LCLC+8πφd15p---(16)]]>綜上所述，在滿足下述式(17)時(shí)，集中纏繞感應(yīng)機(jī)相對(duì)于分布纏繞感應(yīng)機(jī)能夠小型化成效率提高。
2ρn2NS2ASσ(LC+0.4π2pφd)>2ρn2NS2ASσ(2(LC+8πφd15p)+1.6π3pφd)×(LCLC+8πφd15p)2---(17)]]>整理上述式(17)后變?yōu)橄率鍪?18)。
LC+0.4π2pφd>(2(LC+8πφd15p)+1.6π3pφd)×(LCLC+8πφd15p)2---(18)]]>根據(jù)實(shí)施方式2，在是4極12槽的情況下，在圖5所示的5A范圍內(nèi)謀求效率提高或小型化，在圖5所示的5AA范圍內(nèi)謀求效率提高且小型化。另外，在是6極18槽的情況下，在圖6所示的6A范圍內(nèi)謀求效率提高或小型化，在圖6所示的6AA范圍內(nèi)謀求效率提高且小型化。
如實(shí)施方式1中所說(shuō)明的那樣，具有基本單位為1極3槽的集中纏繞定子的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與大多用于永磁式電動(dòng)機(jī)的基本單位為2極3槽的集中纏繞定子不同，由于不存在2次、4次的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波，所以能高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
這里，多是當(dāng)5次、7次的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波大時(shí)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)(波動(dòng))就變大的情況。因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)降低5次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波，能更高效地進(jìn)行集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
5次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波其波長(zhǎng)為基波長(zhǎng)的1/5。為不受此5次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波影響，可以使轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8扭斜。按電角度規(guī)定基波波長(zhǎng)為360度，由于5次諧波的波長(zhǎng)是其1/5，如按其多倍電角度使轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8扭斜，則轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8能減少定子1產(chǎn)生的5次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響。
圖7示出本發(fā)明實(shí)施方式3的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的縱剖面圖。圖中7是轉(zhuǎn)子鐵心、8是次級(jí)導(dǎo)體、9是旋轉(zhuǎn)軸、10是端環(huán)，次級(jí)導(dǎo)體8沿軸向以下式的電角度θr扭斜。
θr＝360/5×n＝72×n這里θr轉(zhuǎn)子的扭斜角度，n自然數(shù)。
具體地說(shuō)，以72度、144度、216度......的電角度扭斜轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)用72度整數(shù)倍的電角度扭斜轉(zhuǎn)子的次級(jí)導(dǎo)體，能減少定子產(chǎn)生的5次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響，能獲得波動(dòng)小的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
實(shí)施方式4
在實(shí)施方式3中，由于扭斜角度越小，越能以同樣電流產(chǎn)生更多轉(zhuǎn)矩，因此希望扭斜角度越小越好。由于設(shè)定不受定子產(chǎn)生的5次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響，所以通過(guò)用72度電角度扭斜轉(zhuǎn)子的次級(jí)導(dǎo)體可使得轉(zhuǎn)矩變大，減少定子產(chǎn)生的5次磁動(dòng)勢(shì)的影響(波動(dòng)大等)。圖8示出本實(shí)施方式的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的縱剖面圖。
實(shí)施方式5如實(shí)施方式1中說(shuō)明的那樣，具有基本單位為1極3槽的集中纏繞定子的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與大多用于永磁式馬達(dá)的基本單位為2極3槽集中纏繞定子不同，由于不存在2次、4次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波，因此能高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
這里，當(dāng)5次、7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波大時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(波動(dòng))就變大的情況較多。因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)降低7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波，能高效地進(jìn)行集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波其波長(zhǎng)為基波的1/7。為免受此7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響，可以扭斜轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8。如果設(shè)基波波長(zhǎng)為電角度360度，由于7次諧波波長(zhǎng)為其1/7，如果用其多倍電角度扭斜轉(zhuǎn)子的次級(jí)導(dǎo)體，則轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8能減少定子1產(chǎn)生的7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響。
圖9示出本發(fā)明實(shí)施方式5的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子縱剖面圖。在圖中，7為轉(zhuǎn)子鐵心，8為次級(jí)導(dǎo)體，9為旋轉(zhuǎn)軸，10是端環(huán)。次級(jí)導(dǎo)體8沿軸向以下式的電角度θr1扭斜。
θr1＝360/7×n這里，θr1轉(zhuǎn)子的扭斜角度，n自然數(shù)。
具體說(shuō)來(lái)，用51.4度、102.9度、154.3度......電角度扭斜轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)以電角度為360/7度整數(shù)倍扭斜轉(zhuǎn)子的次級(jí)導(dǎo)體，可以減少定子產(chǎn)生的7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響，能獲得波動(dòng)小的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
實(shí)施方式6在實(shí)施方式5中，由于扭斜角度越小越能用相同電流產(chǎn)生較多轉(zhuǎn)矩，所以希望扭斜角度越小越好。由于設(shè)定不受定子產(chǎn)生的7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響，因此通過(guò)以電角度360/7度扭斜轉(zhuǎn)子2的次級(jí)導(dǎo)體8，可使轉(zhuǎn)矩變大，減少定子1產(chǎn)生的7次磁動(dòng)勢(shì)高次諧波的影響(波動(dòng)大等)。圖10示出本實(shí)施方式的集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的縱剖面圖。
實(shí)施方式7由于在定子1中有有限個(gè)槽，所以將產(chǎn)生槽高次諧波磁通。該槽高次諧波磁通與轉(zhuǎn)子2交鏈造成高次諧波的次級(jí)銅耗和高次諧波的鐵耗。高次諧波的次級(jí)銅耗，在動(dòng)子2的槽數(shù)為定子1槽數(shù)的n倍(n為自然數(shù))時(shí)為最小，在轉(zhuǎn)子2的槽數(shù)為定子1槽數(shù)的(n-0.5)倍時(shí)為最大。與此相反，高次諧波鐵耗在轉(zhuǎn)子2的槽數(shù)為定子1槽數(shù)的n倍時(shí)為最大，在轉(zhuǎn)子2的槽數(shù)為定子1槽數(shù)的(n-0.5)倍時(shí)為最小。因此，有必要使這些高次諧波損耗降到最少。
圖11是表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)高次諧波損耗示意圖，是以4極的三相集中纏繞感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例表示的。另外，定子1的槽數(shù)為12槽。在圖11中，■是高次諧波次級(jí)銅耗，△是高次諧波鐵耗，○是高次諧波損耗。并且，通常由于使高次諧波損耗為最小，所以將高次諧波鐵耗的最大值與高次諧波次級(jí)銅耗的最大值通常設(shè)計(jì)在大致同一程度。隨著轉(zhuǎn)子2槽數(shù)的變化，作為高次諧波次級(jí)銅耗與高次諧波鐵耗之和的高次諧波損耗也產(chǎn)生增減。在圖11中，雖然高次諧波次級(jí)銅耗的最大值比高次諧波鐵耗的最大值大，但其大小關(guān)系隨轉(zhuǎn)子鐵心7的錐度(grade)和頻率等各種要素而變化。然而，很清楚的是高次諧波損耗的最小值是處于高次諧波次級(jí)銅耗與高次諧波鐵耗的各自最大值的中間。
亦即，可知轉(zhuǎn)子2的槽數(shù)為定子1槽數(shù)的大致(0.5n+0.25)倍附近成為最小，因此，如果設(shè)定子1的槽數(shù)為NS，轉(zhuǎn)子2的槽數(shù)為Nr，則可知滿足下式NS×(0.5n+0.25)-1≤Nr≤Ns×(0.5n+0.25)+1的高次諧波損耗變小，其中Nr、n是自然數(shù)。
另外，如果使轉(zhuǎn)子的槽數(shù)為最接近NS×(0.5n+0.25)的自然數(shù)，則高次諧波損耗變?yōu)樽钚　?br> 進(jìn)而，在定子1的極數(shù)為4極時(shí)，通過(guò)將轉(zhuǎn)子2的槽數(shù)設(shè)為9或15，則圖11的高次諧波損失變?yōu)樽钚　?br> 在上述實(shí)施方式的說(shuō)明中，雖然舉例說(shuō)明了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，但只要是具有與上述說(shuō)明同樣構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，即使應(yīng)用于感應(yīng)發(fā)電機(jī)等其它旋轉(zhuǎn)電機(jī)也能取得同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，包括定子，該定子以集中纏繞方式在被設(shè)置在定子鐵心上的多個(gè)齒上纏繞線圈，且上述線圈與三相電源連接；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子與上述定子的上述齒相對(duì)配置，其中，上述定子的極數(shù)與槽數(shù)之比為1∶3。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于定子鐵心長(zhǎng)Lc與定子外徑φd的關(guān)系滿足下式，LC+0.4π2pφd>(2(LC+8πφd15p)+1.6π3pφd)×(LCLC+8πφd15p)2]]>其中p為定子極數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于定子鐵心長(zhǎng)Lc與定子外徑φd的關(guān)系滿足下式，LC<6π-815Pπφd]]>其中p為定子極數(shù)。
4.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于將形成在上述轉(zhuǎn)子槽上的次級(jí)導(dǎo)體相對(duì)于軸方向扭斜約72×n度的電角度，其中n為自然數(shù)。
5.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于將形成在上述轉(zhuǎn)子槽上的次級(jí)導(dǎo)體相對(duì)于軸向扭斜約72度的電角度。
6.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于將形成在上述轉(zhuǎn)子槽上的次級(jí)導(dǎo)體沿軸向扭斜約360/7×n度電角度，其中n為自然數(shù)。
7.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于將形成在上述轉(zhuǎn)子槽上的次級(jí)導(dǎo)體沿軸向扭斜約360/7度電角度。
8.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于在上述定子的槽數(shù)為Ns，上述轉(zhuǎn)子的槽數(shù)為Nr的情況下，滿足Ns×(0.5n+0.25)-1≤Nr≤Ns×(0.5n+0.25)+1。
9.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于在上述定子的槽數(shù)為Ns的情況下，使上述轉(zhuǎn)子的槽數(shù)Nr為最接近于Ns×(0.5n+0.25)的自然數(shù)。
10.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于在上述定子的極數(shù)為4極的情況下，上述轉(zhuǎn)子的槽數(shù)為9或15。
全文摘要
提供一種既能保持作為集中纏繞方式優(yōu)點(diǎn)的良好生產(chǎn)性又能去掉靠近基波的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波而高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。本旋轉(zhuǎn)電機(jī)其特征是備有定子(1)，該定子(1)以集中纏繞方式在多個(gè)齒(5)上纏繞線圈(4)，且上述線圈(4)與三相電源連接；轉(zhuǎn)子(2)，該轉(zhuǎn)子(2)面對(duì)上述定子(1)的上述齒(5)被配置，其中，上述定子(1)的極數(shù)與槽數(shù)之比為1∶3。因此，能使接近基波的磁動(dòng)勢(shì)高次諧波消失，從而高效地運(yùn)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。另外，通過(guò)設(shè)定集中纏繞方式的定子，能夠提供線圈端小、批量生產(chǎn)特性高、占空系數(shù)高的生產(chǎn)性良好的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K17/12GK1897410SQ20061010547
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者中山美佐, 仲興起, 守田正夫, 井上正哉, 島田明廣 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社