[发明专利]旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及旋转电机，其例如用作车辆的发电机或牵引电动机。

背景技术

已知旋转电机包括转子和定子。转子具有沿圆周方向布置的多个磁极对。定子具有定子芯和定子绕组。定子芯具有沿圆周方向布置的多个槽并且被设置成沿径向与转子相对。定子绕组由插入至槽中并且缠绕在定子芯中的多个相绕组构成。在这样的旋转电机中，为了响应对提供更高的功率的请求，定子芯具有n(为大于或等于2的自然数)个同相槽，沿圆周方向相继设置这n个同相槽以便与磁极对应。在同相槽的每个同相槽中，安装有相同相的相绕组。

如图11所示，JP-A-2013-81356公开了这样的配置：其中每个相绕组41从沿延伸方向定位的一端(每个相输出端子43)至另一端(中性点44)被划分成2n(当n＝2时为4)个部分。此外，第一部分绕组a和第四部分绕组d插入至不同的同相槽中。因此，减少了在定子绕组的相绕组41之间产生的谐振，以降低相绕组41之间的最大电压。因此，可以缩短绝缘所需要的相间距离。

例如，为了使用逆变器来驱动电动机(牵引电动机)，需要在例如PWM控制下高速进行切换。在这种情况下，在每次切换时，在电动机的输入部分或者在电动机的相之间产生高于驱动电压的浪涌电压(surge voltage)。如果相间电压超过预定值，则在相绕组的表面之间导致作为微小放电(minute discharge)的所谓的局部放电。当该状态继续时，最终会导致击穿。因此，需要防止该局部放电以确保绝缘。

为了防止局部放电，需要加厚绕组表面上的绝缘膜。然而，如果绝缘膜被加厚，则插入至槽中的绕组的占空系数减小，从而降低电动机效率并且增大旋转电机的尺寸。此外，虽然牵引电动机中的线圈之间的电压由于牵引电动机中的谐振现象而增大，但是该电压的最大值基于逆变器切换速度以及牵引电动机中的谐振频率和增益峰值来确定，并且，该电压随着切换速度的增大而增大。因此，为了提高逆变器的效率，在切换速度增大的情况下不能确保电动机的绝缘。

发明内容

实施方式提供了一种旋转电机，该旋转电机在逆变器被高速切换时降低相绕组之间的最大电压，从而既确保逆变器的较高的效率(较高的切换速度)又确保绝缘的可靠性。

实施方式提供了一种旋转电机，包括：转子，其具有沿圆周方向布置的多个磁极对；以及定子，其具有定子芯和定子绕组，定子芯具有沿圆周方向布置的多个槽并且被布置成沿径向与转子相对，并且定子绕组由插入至槽中并且缠绕在定子芯中的多个相绕组构成。定子芯具有n(其为大于或等于2的自然数)个同相槽，该n个同相槽被沿圆周方向相继设置以便与磁极对应，并且在该n个同相槽的每个中安装有相同相的相绕组。相绕组中的每个相绕组从沿延伸方向定位的一端至另一端被划分成2n个部分，使得相绕组中的每个相绕组由从沿延伸方向定位的一端起按顺序布置的第一部分绕组、第二部分绕组、……、以及第2n部分绕组构成。第一部分绕组和第2n部分绕组插入至定子芯的不同的同相槽中。从沿延伸方向定位的一端算起的偶数位置处的第2m(m为满足1≤m≤n的自然数)部分绕组以及第2m-1部分绕组被插入至定子芯的不同的同相槽中。

附图说明

在附图中：

图1是沿根据第一实施方式的旋转电机的轴向截取的截面图；

图2是根据第一实施方式的定子的总体透视图；

图3是用于说明导体段被插入至根据第一实施方式的定子芯的槽中的状态的图；

图4A是从斜上方观察的、用于说明根据第一实施方式的相绕组的缠绕方法的透视图；

图4B是沿轴向观察的、用于说明缠绕方法的平面图；

图4C是沿圆周方向展开的、用于说明缠绕方法的展开图；

图5A是构成根据第一实施方式的定子绕组的相绕组的连接图；

图5B是示出插入至根据第一实施方式的定子芯的两个U相同相槽中的U相部分绕组的位置的示意图；

图6A是示出第一测试中的电压测量结果的图，该图为逆变器的输出侧的电压波形；

图6B是示出第一测试中的电压测量结果的图，该图示出根据第一实施方式的定子绕组的相绕组之间的电势差以及根据第一常规示例的定子绕组的相绕组之间的电势差；

图7是示出第一测试的定子绕组的电压测量位置的图；

图8是示出根据第一实施方式的第二测试的测量结果和根据第一常规示例的第二测试的测量结果的图；

图9是示出根据第一实施方式的第三测试的频率与谐振增益之间的关系和根据第一常规示例的第三测试的频率与谐振增益之间的关系的图；