[發(fā)明專(zhuān)利]電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110462191.X
• 申請(qǐng)日: 2011-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102545443A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 橫地孝典
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大隈株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H02K3/28
• 分類(lèi)號(hào): H02K3/28;H02K3/12
• 代理公司: 北京金信立方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;徐愛(ài)萍

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2010年12月22日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?010-285616的日本專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)，并且特別地涉及一種電機(jī)中繞組的纏繞結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子。繞組纏繞在定子和轉(zhuǎn)子中的定子上，并且施加電流于繞組以生成扭矩和使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。纏繞在定子上的繞組置于定子內(nèi)的槽中。經(jīng)過(guò)槽內(nèi)部的繞組數(shù)通常被設(shè)定成使得一定數(shù)量的繞組并聯(lián)設(shè)置，并且一定數(shù)量的繞組經(jīng)過(guò)同一個(gè)槽纏繞預(yù)定的次數(shù)。并聯(lián)設(shè)置的線路數(shù)被稱(chēng)為并聯(lián)支路數(shù)(number?of?parallels)，繞組在同一槽內(nèi)纏繞多次的次數(shù)被稱(chēng)為匝數(shù)。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D4和圖5描述匝數(shù)。圖4為示出電機(jī)的示意圖。在圖4中，以M示出的部分表示所述電機(jī)，從此部分延伸出的三條線表示從電機(jī)延伸出的三相導(dǎo)線。在電機(jī)M內(nèi)形成螺旋形狀的線表示纏繞在電機(jī)上的繞組。在三相繞組中，將參照?qǐng)D5描述在U和X之間的作為一相繞組的繞組的纏繞方法。圖5為示出槽數(shù)＝12和匝數(shù)＝3的示例性繞組的纏繞方法的示意圖。在圖5中，由S1和S2表示的部分是電機(jī)內(nèi)的槽。C1和C2表示纏繞的繞組的線圈，它們形成塊(block)。由于圖5中所示的電機(jī)有12個(gè)槽，因此，用于一相的槽數(shù)為12的1/3也即4個(gè)槽。另外，因?yàn)槔@組纏繞在兩個(gè)槽之間，所以線圈數(shù)為2。在每個(gè)線圈中，同一繞組在每個(gè)槽中經(jīng)過(guò)三次而纏繞，并且該繞組移到下一個(gè)槽并纏繞下一個(gè)線圈。重復(fù)這些步驟從而纏繞3匝繞組。類(lèi)似地，對(duì)V和Y之間的部分以及W和Z之間的部分進(jìn)行纏繞，從而對(duì)電機(jī)M的繞組進(jìn)行纏繞。

匝數(shù)是由諸如轉(zhuǎn)速的電機(jī)參數(shù)所確定的恒量。通常，已知在轉(zhuǎn)子的繞組中產(chǎn)生的電壓與繞組的匝數(shù)和穿過(guò)繞組的磁通量相對(duì)于時(shí)間的變化量成比例。為此，當(dāng)施加到電機(jī)的電流不變時(shí)，產(chǎn)生的扭矩會(huì)隨著匝數(shù)的增加而增大。然而同時(shí)，當(dāng)匝數(shù)增加時(shí)，繞組中產(chǎn)生的電壓也會(huì)增加。另外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)，穿過(guò)繞組的磁通量的變化量也會(huì)與旋轉(zhuǎn)速度成比例的增加，因而當(dāng)匝數(shù)增加時(shí)，在高旋轉(zhuǎn)速度期間繞組中產(chǎn)生的電壓增加。如果繞組中產(chǎn)生的電壓達(dá)到連接至電機(jī)的放大器的供電電壓，則將無(wú)法從放大器向電機(jī)供給電流，并且電機(jī)不能運(yùn)行。因此，繞組的匝數(shù)被確定成使得電機(jī)滿足目標(biāo)參數(shù)(specification)，并且同時(shí)通過(guò)在繞組中產(chǎn)生的電壓未變得大于預(yù)定允許值的范圍內(nèi)施加電流，能夠獲得期望的輸出功率。

基于如上所述確定的匝數(shù)來(lái)確定并聯(lián)路數(shù)。定子的槽中包括的繞組總數(shù)為匝數(shù)乘以并聯(lián)支路數(shù)。繞組的總橫截面面積與槽的橫截面面積的比值被稱(chēng)為占積率(1amination?factor)。因?yàn)椴坌螤钍穷A(yù)先確定的，所以當(dāng)繞組插入電機(jī)時(shí)，占積率被限制在特定值范圍內(nèi)。在電機(jī)中，為了減少熱量的產(chǎn)生，期望的是使繞組的電阻值最小化，從而使繞組的厚度最大化。然而，由于占積率被如上所述的限制在特定值范圍內(nèi)，所以存在的問(wèn)題是在確定的占積率范圍內(nèi)如何插入繞組。在此過(guò)程中，調(diào)整繞組的線徑和并聯(lián)支路數(shù)以使得占積率盡量接近限制值。通過(guò)這種方式，電機(jī)中繞組的匝數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)得以確定。

如所述，當(dāng)設(shè)計(jì)繞組時(shí)，基于電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的輸出功率和繞組中產(chǎn)生的電壓大小來(lái)確定匝數(shù)。在此構(gòu)造中，例如，會(huì)出現(xiàn)如下的情況：匝數(shù)為2時(shí)，繞組中產(chǎn)生的電壓在允許值范圍內(nèi)，但是由于匝數(shù)小，能夠產(chǎn)生的扭矩較小并且參數(shù)無(wú)法滿足；匝數(shù)為3時(shí)，雖然能夠滿足參數(shù)，但是在大約最大旋轉(zhuǎn)速度下繞組中產(chǎn)生的電壓超出了允許值。換句話說(shuō)，在此示例情況下，如果滿足具有圖6中所示的輸出功率線形圖的參數(shù)：其中基本旋轉(zhuǎn)速度為nb；最大旋轉(zhuǎn)速度為nt；輸出功率為p0，則在繞組的匝數(shù)為2匝的情況下，盡管對(duì)于產(chǎn)生P0的輸出功率時(shí)的所有旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域來(lái)說(shuō)，繞組中產(chǎn)生的電壓能夠被設(shè)定在允許值范圍內(nèi)，但產(chǎn)生的扭矩因少數(shù)的匝數(shù)而是較小的，在旋轉(zhuǎn)速度為nb時(shí)無(wú)法產(chǎn)生輸出功率p0，并且在匝數(shù)為2時(shí)無(wú)法滿足參數(shù)。另一方面，如果匝數(shù)設(shè)定為3匝，則因?yàn)樵褦?shù)是具有2匝的構(gòu)造的匝數(shù)的1.5倍，因此產(chǎn)生的扭矩為具有2匝的構(gòu)造的扭矩的大約1.5倍，并且在旋轉(zhuǎn)速度nb下能夠產(chǎn)生輸出功率p0，但是，當(dāng)要在大于旋轉(zhuǎn)速度nc的旋轉(zhuǎn)速度下產(chǎn)生輸出功率p0時(shí)，繞組中產(chǎn)生的電壓會(huì)超出允許值。因此，如圖7所示，采用了這樣一種構(gòu)造：在從nc到nt的旋轉(zhuǎn)速度下輸出功率從p0開(kāi)始下降，從而減少待施加的電流，并且使繞組中產(chǎn)生的電壓限制到允許值范圍內(nèi)的一個(gè)值。