旋轉(zhuǎn)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機，其例如用作車輛的發(fā)電機或牽引電動機。
【背景技術(shù)】
[0002]已知旋轉(zhuǎn)電機包括轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子具有沿圓周方向布置的多個磁極對。定子具有定子芯和定子繞組。定子芯具有沿圓周方向布置的多個槽并且被設置成沿徑向與轉(zhuǎn)子相對。定子繞組由插入至槽中并且纏繞在定子芯中的多個相繞組構(gòu)成。在這樣的旋轉(zhuǎn)電機中，為了響應對提供更高的功率的請求，定子芯具有η (為大于或等于2的自然數(shù))個同相槽，沿圓周方向相繼設置這η個同相槽以便與磁極對應。在同相槽的每個同相槽中，安裝有相同相的相繞組。
[0003]如圖11所示，JP-A-2013-81356公開了這樣的配置:其中每個相繞組41從沿延伸方向定位的一端(每個相輸出端子43)至另一端(中性點44)被劃分成2η (當η = 2時為4)個部分。此外，第一部分繞組a和第四部分繞組d插入至不同的同相槽中。因此，減少了在定子繞組的相繞組41之間產(chǎn)生的諧振，以降低相繞組41之間的最大電壓。因此，可以縮短絕緣所需要的相間距離。
[0004]例如，為了使用逆變器來驅(qū)動電動機(牽引電動機)，需要在例如PWM控制下高速進行切換。在這種情況下，在每次切換時，在電動機的輸入部分或者在電動機的相之間產(chǎn)生高于驅(qū)動電壓的浪涌電壓(surge voltage)。如果相間電壓超過預定值，則在相繞組的表面之間導致作為微小放電(minute discharge)的所謂的局部放電。當該狀態(tài)繼續(xù)時，最終會導致?lián)舸?。因此，需要防止該局部放電以確保絕緣。
[0005]為了防止局部放電，需要加厚繞組表面上的絕緣膜。然而，如果絕緣膜被加厚，則插入至槽中的繞組的占空系數(shù)減小，從而降低電動機效率并且增大旋轉(zhuǎn)電機的尺寸。此外，雖然牽引電動機中的線圈之間的電壓由于牽引電動機中的諧振現(xiàn)象而增大，但是該電壓的最大值基于逆變器切換速度以及牽引電動機中的諧振頻率和增益峰值來確定，并且，該電壓隨著切換速度的增大而增大。因此，為了提高逆變器的效率，在切換速度增大的情況下不能確保電動機的絕緣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]實施方式提供了一種旋轉(zhuǎn)電機，該旋轉(zhuǎn)電機在逆變器被高速切換時降低相繞組之間的最大電壓，從而既確保逆變器的較高的效率(較高的切換速度)又確保絕緣的可靠性。
[0007]實施方式提供了一種旋轉(zhuǎn)電機，包括:轉(zhuǎn)子，其具有沿圓周方向布置的多個磁極對；以及定子，其具有定子芯和定子繞組，定子芯具有沿圓周方向布置的多個槽并且被布置成沿徑向與轉(zhuǎn)子相對，并且定子繞組由插入至槽中并且纏繞在定子芯中的多個相繞組構(gòu)成。定子芯具有η (其為大于或等于2的自然數(shù))個同相槽，該η個同相槽被沿圓周方向相繼設置以便與磁極對應，并且在該η個同相槽的每個中安裝有相同相的相繞組。相繞組中的每個相繞組從沿延伸方向定位的一端至另一端被劃分成2η個部分，使得相繞組中的每個相繞組由從沿延伸方向定位的一端起按順序布置的第一部分繞組、第二部分繞組、……、以及第2η部分繞組構(gòu)成。第一部分繞組和第2η部分繞組插入至定子芯的不同的同相槽中。從沿延伸方向定位的一端算起的偶數(shù)位置處的第2m(m為滿足I < m < η的自然數(shù))部分繞組以及第2m-l部分繞組被插入至定子芯的不同的同相槽中。
【附圖說明】
[0008]在附圖中:
[0009]圖1是沿根據(jù)第一實施方式的旋轉(zhuǎn)電機的軸向截取的截面圖；
[0010]圖2是根據(jù)第一實施方式的定子的總體透視圖；
[0011]圖3是用于說明導體段被插入至根據(jù)第一實施方式的定子芯的槽中的狀態(tài)的圖；
[0012]圖4A是從斜上方觀察的、用于說明根據(jù)第一實施方式的相繞組的纏繞方法的透視圖；
[0013]圖4B是沿軸向觀察的、用于說明纏繞方法的平面圖；
[0014]圖4C是沿圓周方向展開的、用于說明纏繞方法的展開圖；
[0015]圖5A是構(gòu)成根據(jù)第一實施方式的定子繞組的相繞組的連接圖；
[0016]圖5B是不出插入至根據(jù)第一實施方式的定子芯的兩個U相同相槽中的U相部分繞組的位置的示意圖；
[0017]圖6A是示出第一測試中的電壓測量結(jié)果的圖，該圖為逆變器的輸出側(cè)的電壓波形；
[0018]圖6B是示出第一測試中的電壓測量結(jié)果的圖，該圖示出根據(jù)第一實施方式的定子繞組的相繞組之間的電勢差以及根據(jù)第一常規(guī)示例的定子繞組的相繞組之間的電勢差;
[0019]圖7是示出第一測試的定子繞組的電壓測量位置的圖；
[0020]圖8是示出根據(jù)第一實施方式的第二測試的測量結(jié)果和根據(jù)第一常規(guī)示例的第二測試的測量結(jié)果的圖；
[0021]圖9是示出根據(jù)第一實施方式的第三測試的頻率與諧振增益之間的關(guān)系和根據(jù)第一常規(guī)示例的第三測試的頻率與諧振增益之間的關(guān)系的圖；
[0022]圖10是示出在第三測試中在電動機中產(chǎn)生的兩個諧振路徑的圖；
[0023]圖1lA是構(gòu)成常規(guī)旋轉(zhuǎn)電機中的定子繞組的相繞組的連接圖；以及
[0024]圖1lB是示出插入至常規(guī)旋轉(zhuǎn)電機中的定子芯的兩個U相同相槽中的U相部分繞組的位置的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]參照附圖，在下文中描述本發(fā)明的實施方式。貫穿附圖，彼此相同或相似的部件被給予相同的附圖標記，以便省略不必要的說明。
[0026](第一實施方式)
[0027]根據(jù)本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機I用作車輛的電動機(牽引電動機)。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)電機I包括殼體10、轉(zhuǎn)子14和定子20。通過使一對有底圓柱形殼體構(gòu)件10a、10b的開口部分彼此接合來形成殼體10。轉(zhuǎn)子14固定至旋轉(zhuǎn)軸13，經(jīng)由軸承11、軸承12將旋轉(zhuǎn)軸13以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐至殼體10。定子20固定至殼體10，以便圍繞殼體10中的轉(zhuǎn)子14。
[0028]轉(zhuǎn)子14的外圓周處布置有多個磁極對，該外圓周與定子20的內(nèi)圓周沿徑向相對。多個磁極對沿圓周方向以預定間距布置，使得彼此相鄰的磁極的極性彼此不同。磁極由埋于轉(zhuǎn)子14的預定位置處的多個永磁體形成。轉(zhuǎn)子14的磁極的數(shù)目因旋轉(zhuǎn)電機而不同。因此，磁極的數(shù)目不受限制。在本實施方式中，使用八極(四個N極和四個S極)轉(zhuǎn)子。
[0029]接著，參照圖2至圖5來說明定子20。如圖2所示，定子20包括環(huán)形定子芯30和三相(U相、V相、W相)定子繞組40。定子芯30具有沿圓周方向布置的多個槽31，并且被布置成與轉(zhuǎn)子14沿徑向相對。三相定子繞組40以下述狀態(tài)纏繞在定子芯30中:插入至槽31中的多個U形導體段50的開口端的端部通過在定子芯30的沿軸向的一側(cè)焊接而彼此連接。
[0030]通過沿軸向?qū)訅憾鄠€芯板(鋼板)來構(gòu)成定子芯30。在定子芯30的內(nèi)周中，沿圓周方向以固定間距并且沿徑向呈放射狀的形式來布置多個槽31，多個槽31中的每個槽具有矩形截面形狀并且沿軸向穿透定子芯30。相對于轉(zhuǎn)子14的磁極的數(shù)目(8)，在定子芯30中形成的槽31的數(shù)目為定子繞組40的每個相兩個。槽倍數(shù)η (為大于或等于2的自然數(shù))為2。也就是說，在定子芯30中，沿圓周方向連續(xù)設置兩個同相槽以與磁極中的每個磁極對應。在同相槽中的每個同相槽中，安裝有相同相的相繞組41。因此，槽的數(shù)目為48，因為 8X3X2 = 48。
[0031]通過焊接使U形導體段50的開口端的端部彼此連接，來構(gòu)成穿過定子芯30的槽31纏繞的定子繞組40。通過將矩形導體彎曲成U形來形成導體段50，其中矩形導體的外周涂覆有絕緣膜(未示出)。注意，通過焊接連接導體段50的端部而形成的接合部56具有導體暴露部分(未示出)，通過剝離絕緣膜而形成該導體露出部分。
[0032]如圖3所示，U形導體段50包括彼此平行的一對直線部分即直線部分51、直線部分51，以及使直線部分51、直線部分51的末端彼此連接的轉(zhuǎn)彎部分52。轉(zhuǎn)彎部分52的中心部設置有沿定子芯30的端面30a延伸并且與端面3