CN103296809B - 旋转电机的电枢绕组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供旋转电机的电枢绕组，例如三相四极的2层卷绕电枢绕组。该电枢绕组的各层的绕组由串联线圈构成，各线圈具有分别在连接侧线圈尾端及反连接侧线圈尾端互相连接的上线圈片及下线圈片，该上线圈片及下线圈片分别容纳在设在电枢铁芯上的42个狭槽中。上述电枢绕组将各相的相带的从相带中心看最内侧及最外侧各自的上线圈片及下线圈片之中的至少一个线圈片，与相邻的相的线圈片调换地进行连接。

Description

旋转电机的电枢绕组
关联申请
本申请基于2012年2月23日提交的在先日本专利申请第2012-037893号和2012年5月9日提交的在先日本专利申请第2012-107565号，并要求其优先权，在此作为参照并入其全部内容。
技术领域
本发明涉及旋转电机的电枢绕组。
背景技术
在大容量的旋转电机中，在设在由叠层铁芯构成的电枢铁芯上的狭槽内呈2层地配置上线圈片和下线圈片，通过将这些上线圈片和下线圈片串联地连接而提高发生电压，增大机器容量。但是，电枢绕组在发生电压变高时，为了耐压而将主绝缘厚度形成得厚。其结果，电枢绕组的导体部分的截面积减少，电流密度增加，招致损耗增加。而且，在使电枢绕组的发生电压为过度的高电压的情况下，主绝缘的可靠性也降低。
在这样的电枢绕组的电压的设定中，狭槽数量的选定变得重要。四极三相机的情况，若采用狭槽数量用极数及相数除得开的所谓整数狭槽，则与二极机相比较，能采用的狭槽数量减半，设计的自由度被限制。为了避免该限制，需要包括例如像四极42狭槽那样狭槽数量用极数及相数除不开的所谓分数狭槽来讨论设计。
并且，在四极机中，同样的发生电压的情况，与二极机相比较，每一极的磁通为一半就好，所以可以使电枢铁芯轭厚度减薄与之对应的量。
在旋转电机中，通过在电枢和转子之间的间隙发生的磁通而发生将电枢铁芯吸引到转子侧的电磁力，随着转子的旋转，发生基于该电磁力的圆环振动。该电磁力具有与磁通密度B的二乘方成比例的大小。为此，频率最低的电磁力是基于与电频率一致的磁通成分的，为具有电频率的2倍的频率的励振力。一般而言，间隙中的磁通密度的空间高次谐波成分有励磁电流引起的磁通Bf的空间高次谐波成分和电枢电流引起的磁通Ba的空间高次谐波成分。这些空间高次谐波成分之中的与电频率一致的空间高次谐波成分，仅为电枢电流引起的磁通Ba的高次谐波成分。因此，与电频率一致的磁通成分B，一般而言，在三相四极机的情况下，3的倍数的空间高次谐波成分Ba3、Ba6、…被取消，将θ设为机械角，如下表示。
B＝B1cos(2θ-ωt)
+Ba2cos(4θ+ωt)+Ba4cos(8θ-ωt)+Ba5cos(10θ+ωt)+Ba7cos(14θ-ωt)+…
一般而言，在整数狭槽机中，如表1所示，对偶数次的空间高次谐波的绕组系数为0，所以磁通密度的偶数次的空间高次谐波成分也为0。
[表1]
四极机的绕组系数的例子
因此，与电频率一致的磁通密度的二乘方的交流成分B2 ac，如下表示。
B2 ac＝(1/2)B1 2cos(4θ-2ωt)+B1Ba5cos(8θ+2ωt)+B1Ba7cos(16θ-2ωt)+…
作用于电枢铁芯的电磁励振力Fa与该交流成分B2 ac成比例，所以如下表示。
Fa＝Fa4cos(4θ-2ωt)+Fa8cos(8θ+2ωt)+Fa16cos(16θ-2ωt)+…
在此，空间高次谐波次数最低的电磁励振力为8极成分(4径节模式)，作为铁芯振动，该4径节模式容易励磁。
另一方面，在分数狭槽机中，例如四极42狭槽的情况下，狭槽数量42用极数4除不开，所以如图1所示，将各相的绕组卷绕成由3线圈构成的相带17和由4线圈构成的相带18在周向上交替地排列。因此，一相的电枢绕组14如图2所示，与各磁极位置对应的相带是由3线圈构成的相带17和由4线圈构成的相带18交替地出现(并且，四方框内的数字表示狭槽号的一个例子。)。为此，各磁极每个的对称性不成立，如表1所示，对偶数次的空间高次谐波的绕组系数不为0。
而且，例如，在四极66狭槽的分数狭槽机中，狭槽数量66用极数4除不开，所以如图3所示，在电枢铁芯12的狭槽13x内容纳作为电枢绕组的下线圈片16及上线圈片15，作为各相的绕组，由5线圈构成的相带17x和由6线圈构成的相带18x在周向上交替排列地连接。即，如图4所示，上下线圈片15、16的一端部彼此通过连接在绕组引出部上的连接侧线圈尾端19a而互相串联连接，上下线圈片15、16的另一端部彼此通过未连接在绕组引出部上的反连接侧线圈尾端19b而互相串联连接。电枢绕组14的由5个串联线圈构成的相带17x和由6个串联线圈构成的相带18x串联地连接，由相带17x、18x构成的2组回路经由设置在连接侧线圈尾端19a的引出导体21而并联连接。因而，一相的电枢绕组14的与各磁极位置对应的相带为由5线圈构成的相带17x和由6线圈构成的相带18x交替地出现。为此，各磁极每个的对称性不成立，如表1所示，对偶数次的空间高次谐波的绕组系数不为0。
因而，与电频率一致的磁通密度的二乘方的交流成分B2 ac，如下表示。
B2 ac＝(1/2)B1 2cos(4θ-2ωt)+B1Ba2cos(2θ+2ωt)+B1Ba5cos(8θ+2ωt)+B1Ba4cos(10θ-2ωt)+B1Ba7cos(16θ-2ωt)+…
作用于电枢铁芯的电磁励振力Fa与该交流成分B2 ac成比例，所以如下表示。
Fa＝Fa2cos(2θ+2ωt)+Fa4cos(4θ-2ωt)+Fa8cos(8θ+2ωt)+Fa10cos(10θ-2ωt)+Fa16cos(16θ-2ωt)+…
在此，作为次数最低的电磁励振力，出现四极成分（2径节模式）。
并且，四极成分（2径节模式）的电磁励振力的要因，除了如上所述的基波磁通密度B1和2次高次谐波成分Ba2的相互作用之外，例如还考虑4次高次谐波成分Ba4和5次高次谐波成分Ba5的相互作用。但是，一般而言，磁通密度中所占的基波B1的比例大，所以可以认为基本上2次高次谐波成分Ba2的大小决定四极成分（2径节模式）的电磁励振力的大小。
关于圆环振动，径节模式的模数越小则固有振动数越低。为此，一般而言，在电枢铁芯中，针对最低次数的励振频率谋求固有振动数的失谐。但是，如上所述，在四极机中使电枢铁芯轭厚度较薄，所以与二极机相比较，电枢铁芯对圆环振动的刚性低，有时对2径节模式的圆环振动谋求固有振动数的足够的失谐是困难的。这种情况下，有恐通过由分数狭槽机发生的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，引起过大的铁芯振动。
由此看来，优选提供减少电枢电流产生的磁通所引起的四极成分的电磁励振力，减少电枢铁芯的振动，并提高可靠性的旋转电机的电枢绕组。
附图说明
图1是示出现有的旋转电机的电枢截面的一部分的展开示意图。
图2是示出现有的旋转电机的电枢绕组的一相的展开示意图。
图3是示出现有的旋转电机的电枢截面的一部分的展开示意图。
图4是示出现有的旋转电机的电枢绕组的一相的展开示意图。
图5是第1实施方式涉及的旋转电机的电枢截面的示意图。
图6是示出同一实施方式的电枢绕组的一相的展开示意图。
图7是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
图8是示出第2实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图。
图9是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
图10是示出第3实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图。
图11是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
图12是第4实施方式涉及的旋转电机的电枢截面的示意图。
图13是示出同一实施方式的电枢绕组的一相的展开示意图。
图14是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
图15是示出第5实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图。
图16是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
图17是示出第6实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图。
图18是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
图19是示出第7实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图。
图20是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
具体实施方式
以下，对于实施方式使用附图进行说明。根据实施方式，一般而言，是三相四极的2层卷绕电枢绕组，该绕组的各相的绕组由串联线圈构成，各线圈具有分别在连接侧线圈尾端及反连接侧线圈尾端互相连接的上线圈片及下线圈片，该上线圈片及下线圈片容纳在设在电枢铁芯上的42个或66个狭槽中，其中，将各相的相带的从相带中心看最内侧及最外侧各自的上线圈片及下线圈片之中的至少一个线圈片，与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
＜第1实施方式＞
图5是第1实施方式涉及的旋转电机的电枢截面的示意图，图6是同一实施方式的电枢绕组的一相的展开示意图。
旋转电机的电枢11在由叠层铁芯构成的电枢铁芯12上设置42个狭槽13，四极三相回路的电枢绕组14呈2层地容纳在狭槽13中。并且，在图5及图6中，四方框内的数字表示狭槽号的一个例子，其他各图也同样。
各相的电枢绕组14具有在狭槽内的上部容纳的上线圈片15和在狭槽内的下部容纳的下线圈片16。上下线圈片15、16的一端部彼此通过连接在绕组引出部上的连接侧线圈尾端19a而互相串联连接，上下线圈片15、16的另一端部彼此通过未连接在绕组引出部上的反连接侧线圈尾端19b而互相串联连接。电枢绕组14具有相带17和相带18，其中，相带17是由将上下线圈片15、16分别容纳在3个狭槽13中的3线圈构成的，相带18是由将上下线圈片15、16分别容纳在4个狭槽13中的4线圈构成的。
各相带17、18的上线圈片15与在连接侧及反连接侧的线圈尾端19a、19b离开规定的线圈节距的位置上的对应的下线圈片16连接而形成串联线圈。电枢绕组14的由3个串联线圈构成的相带17和由4个串联线圈构成的相带18串联连接，由相带17、18构成的2组回路经由设在连接侧线圈尾端19a的引出导体21而并联连接。并且，图6是对线圈节距采用6这样小的值的例子，但这是为了易于看图的目的，并不特别限定该线圈节距。
在图6及图7中,在各相的相带17、18的连接侧线圈尾端19a设置2条/相的跳线20a，在反连接侧线圈尾端19b设置4条/相的跳线20b，由此在通过距离由3线圈构成的相带17内的相带中心的位置来表示的情况下，将最外侧的下线圈片23与相邻的不同相的（由4线圈构成）相带的下线圈片25调换，将在由4线圈构成的相带18中从相带中心看最内侧的下线圈片23与相邻的不同相的（由3线圈构成）相带的下线圈片25调换。
并且，“最外侧”及“最内侧”的术语分别在几何学的位置上意味着“最外侧”及“最内侧”。补充而言，相带中心对应于位于几何学的中心的狭槽，“最外侧”对应于最远离相带中心的狭槽，“最内侧”对应于距离相带中心最近的狭槽。线圈节距对应于上线圈片15的狭槽和与该上线圈片15经由线圈尾端19a或19b连接的下线圈片16的狭槽之间的间隔壁的个数。而且，各线圈片15、16的位置用狭槽号表示的情况，线圈节距也可以是表示上线圈片15的狭槽号和下线圈片16的狭槽号之差的值。
一般而言，为了防止感应电压波形的恶化和转子的表面损耗的增加，电枢绕组选择空间5次的绕组系数变小的线圈节距。为此，作为四极42狭槽的电枢绕组的现有例，例如若将空间5次的绕组系数抑制在小于10%，则仅能选择表1所示的线圈节距为9的绕组。
在表2中示出第1实施方式的各空间次数的绕组系数和线圈节距的关系。
［表2］
第1实施方式的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 10 11
基波绕组系数 0.9274 0.9271
空间2次绕组系数 0.0716 0.0631
空间5次绕组系数 0.0442 0.0991
当比较表1和表2时，在第1实施方式中，线圈节距为10或11的情况下可以将空间5次的绕组系数抑制在小于10%，而且空间2次的绕组系数小于表1的现有例的值。因此，根据第1实施方式，可以降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。
如上所述根据第1实施方式，可以在通过将由3线圈构成的相带17中从相带中心看最外侧的下线圈片23，并将由4线圈构成的相带18中从相带中心看最内侧的下线圈片23，分别与相邻的不同相的相带的下线圈片25调换地进行连接的构成，从而在应用于具有三相四极42狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，可以降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动来提高可靠性。
补充而言，通过上述的构成，可以使对空间2次的高次谐波成分的绕组系数变小，若将线圈节距设为11则可以使绕组系数为最小。由此，降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。空间2次的高次谐波成分的磁通起到主磁通的作用而发生2径节的电磁励振力，降低空间2次的高次谐波成分的磁通，从而2径节的电磁励振力降低，2径节的固定子铁芯振动降低。
并且，本实施方式不限于图示的构成，例如使图6中为上线圈片15的为下线圈片16，使为下线圈片16的为上线圈片15，使与其他相调换的下线圈23为与其他相调换的上线圈片22，使其他相的下线圈片25为其他相的上线圈片24来换种说法，也可以得到同样的作用、効果。而且，也可以配置在与图示引出位置的位置不同的位置。而且，图6中虽然是将由3线圈和4线圈的相带17、18构成的2组回路并联连接的2并联绕组，但串联连接2组回路而形成电枢绕组，也可以得到同样的作用、効果。
＜第2实施方式＞
图8是第2实施方式涉及的旋转电机的电枢绕组的一相的展开示意图。
第2实施方式与第1实施方式相比较，为变更了调换的线圈片23、25的位置的形态。
具体而言，在各相的相带17、18的连接侧线圈尾端19a设置4条/相的跳线20a，在反连接侧线圈尾端19b设置8条/相的跳线20b，从而如图8及图9所示，将由3线圈构成的相带17的从相带中心看最内侧及最外侧的下线圈片23分别与相邻的不同相的（由4线圈构成）相带的下线圈片25调换，并将由4线圈构成的相带18中从相带中心看最内侧及最外侧的下线圈片23也分别与相邻的不同相的（由3线圈构成）相带的下线圈片25调换。并且，调换的线圈片23、25的位置以外的构成与第1实施方式相同。而且，图8是对线圈节距采用了6这样小的值的例子，但这是为了易于看图的目的，不特别限定该线圈节距。
在表3中示出第2实施方式的各空间次数的绕组系数和线圈节距的关系。
［表3］
第2实施方式的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 10 11
基波绕组系数 0.9008 0.9008
空间2次绕组系数 0.0537 0.0537
空间5次绕组系数 0.0585 0.0585
当比较表1和表3时，在第2实施方式中，线圈节距为10或11的情况下可以将空间5次的绕组系数抑制在小于10%，而且空间2次的绕组系数小于表1的现有例的值。因此，根据第2实施方式，可以降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。
如上所述根据第2实施方式，通过将由3线圈构成的相带17中从相带中心看最内侧及最外侧的下线圈片23，并将由4线圈构成的相带18中从相带中心看最内侧及最外侧的下线圈片23，分别与相邻的不同相的相带的下线圈片25调换地进行连接的构成，与第1实施方式相同，使对空间2次的高次谐波成分的绕组系数变小来降低空间2次的高次谐波成分的磁通，所以在应用于具有三相四极42狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，能降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动而提高可靠性。特别是，若将线圈节距设为10则能使绕组系数为最小。
而且，第2实施方式与第1实施方式相比较，连接侧线圈尾端的跳线20a及反连接侧线圈尾端的跳线20b增加，但降低空间2次的高次谐波成分的磁通的効果变大。
并且，本实施方式不限于图示的构成，例如即使将图8中为上线圈片15的设为下线圈片16，将与其他相调换的下线圈片23设为与其他相调换的上线圈片22，将下线圈片25设为其他相的上线圈片24，也可以得到同样的作用、効果。而且，也可以配置在与图示引出位置的位置不同的位置。而且，图8中虽然是将由3线圈和4线圈的相带17、18构成的2组回路并联连接的2并联绕组，但串联连接2组回路而形成电枢绕组，也可以得到同样的作用、効果。
＜第3实施方式＞
图10是第3实施方式涉及的旋转电机的电枢绕组的一相的展开示意图。
第3实施方式与第1实施方式相比较，为变更了调换的线圈片22～25的形态。
具体而言，通过在各相的相带17、18的连接侧线圈尾端19a设置4条/相的跳线20a，在反连接侧线圈尾端19b设置8条/相的跳线20b，从而如图10及图11所示，在由3线圈构成的相带17中，将从相带中心看最外侧的上线圈片22与相邻的不同相的（由4线圈构成）相带的上线圈片24调换，将最外侧的下线圈片23与相邻的不同相的相带的下线圈片25调换，在由4线圈构成的相带18中将从相带中心看最内侧的上线圈片22与相邻的不同相的（由3线圈构成）相带的上线圈片24调换，将最内侧的下线圈片23与相邻的不同相的相带的下线圈片25调换。并且，调换的线圈片22～25以外的构成与第1实施方式相同。而且，图10是对线圈节距采用了6这样小的值的例子，但这是为了易于看图的目的，不特别限定该线圈节距。
在表4中示出第3实施方式的各空间次数的绕组系数和线圈节距的关系。
［表4］
第3实施方式的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 10 11
基波绕组系数 0.9010 0.9006
空间2次绕组系数 0.0904 0.0791
空间5次绕组系数 0.0772 0.0846
当比较表1和表4时，在第3实施方式中，线圈节距为10或11的情况下可以将空间5次的绕组系数抑制在小于10%，而且空间2次的绕组系数小于表1的现有例的值。因此，根据第3实施方式，可以降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。
如上所述根据第3实施方式，通过将由3线圈构成的相带17中从相带中心看最外侧的上线圈片22及下线圈片23，并将由4线圈构成的相带18中从相带中心看最内侧的上线圈片22及下线圈片23，分别与相邻的不同相的相带的上下线圈片24、25调换地进行连接的构成，从而与第1实施方式相同，使绕组系数较小而降低空间2次的高次谐波成分的磁通，所以在应用于具有三相四极42狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，能降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动而提高可靠性。特别是，若将线圈节距设为11则能使绕组系数为最小。
并且，本实施方式不限于图示的构成，例如也可以配置在与图示引出位置的位置不同的位置。而且，图10中虽然为将由3线圈和4线圈的相带17、18构成的2组回路并联连接的2并联绕组，但在串联连接2组回路而形成电枢绕组的情况下，也可以得到同样的作用、効果。
＜第4实施方式＞
图12是第4实施方式涉及的旋转电机的电枢截面的示意图，图13是同一实施方式的电枢绕组的一相的展开示意图，图14是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。旋转电机的电枢11在由叠层铁芯构成的电枢铁芯12上设置66个狭槽13x，四极三相回路的电枢绕组14成2层地容纳狭槽13x。
各相的电枢绕组14具有在狭槽内的上部容纳的上线圈片15和在狭槽内的下部容纳的下线圈片16。上下线圈片15、16的一端部彼此通过连接在绕组引出部上的连接侧线圈尾端19a而互相串联连接，上下线圈片15、16的另一端部彼此通过未连接在绕组引出部上的反连接侧线圈尾端19b而互相串联连接。电枢绕组14具有由将上下线圈片15、16分别容纳在5个狭槽13x中的5线圈构成的相带17x、及由将上下线圈片15、16分别容纳在6个狭槽13x中的6线圈构成的相带18x。
各相带17x、18x的上线圈片15与在连接侧及反连接侧的线圈尾端19a、19b离开规定的线圈节距的位置的对应的下线圈片16连接而形成串联线圈。电枢绕组14的由5个串联线圈构成的相带17x和由6个串联线圈构成的相带18x串联连接，由相带17x、18x构成的2组回路经由设在连接侧线圈尾端19a的引出导体21而并联连接。并且，图13是对线圈节距采用了9这样小的值的例子，但这是为了易于看图的目的，不特别限定该线圈节距。以下的各实施方式的附图中也同样。
通过在各相的相带17x、18x的连接侧线圈尾端19a设置2条/相的跳线20a，在反连接侧线圈尾端19b设置4条/相的跳线20b，从而如图13及图14所示，在通过由5线圈构成的相带17x内的距离相带中心的位置来表示的情况下，将最内侧的下线圈片23与相邻的不同相的（由6线圈构成）相带的下线圈片25调换，将在由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最外侧的下线圈片23与相邻的不同相的（由5线圈构成）相带的下线圈片25调换。
并且，“最外侧”及“最内侧”的术语，在几何学的位置中分别意味着“最外侧”及“最内侧”。补充而言，相带中心对应于位于几何学的中心的狭槽，“最外侧”对应于最远离相带中心的狭槽，“最内侧”对应于距离相带中心最近的狭槽。线圈节距对应于上线圈片15的狭槽和与该上线圈片15经由线圈尾端19a或19b连接的下线圈片16的狭槽之间的间隔壁的个数。而且，各线圈片15、16的位置用狭槽号表示的情况，相带中心对应于将表示相带内的各线圈片15、16的各狭槽号平均而得到的值，线圈节距对应于上线圈片15的狭槽号和下线圈片16的狭槽号之差。
一般而言，为了防止感应电压波形的恶化和转子的表面损耗的增加，电枢绕组选择线圈节距以使得空间5次及7次的绕组系数变小。为此，作为四极66狭槽的电枢绕组的现有例，例如若将空间5次及7次的绕组系数抑制在小于10%，则仅能选择表1所示的线圈节距13或14的绕组。
在表5中示出现有例（四极66狭槽）的线圈节距和绕组系数的关系。
表5中，线圈节距13～14的范围是表1所示的现有例的值。而且，表5中，由于空间5次或7次的绕组系数是10%以上，所以线圈节距13～14以外的范围是以前不采用的范围，但对照各实施方式的表6～表9的范围而假设地记载。
［表5］
现有例的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 11 12 13 14 15 16 17
基波绕组系数 0.8273 0.8690 0.9028 0.9284 0.9456 0.9542 0.9542
空间第2次绕组系数 0.0395 0.0345 0.0282 0.0209 0.0129 0.0043 0.0043
空间第5次绕组系数 0.1670 0.1042 0.0183 0.0717 0.1457 0.1874 0.1874
空间第7次绕组系数 0.1204 0.1376 0.0959 0.0132 0.0751 0.1313 0.1313
实际上仅采用线圈节距13～14的范围
在表6中示出第4实施方式的各空间次数的绕组系数和线圈节距的关系。
［表6］
第4实施方式的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 11 12 13 14 15 16 17
基波绕组系数 0.8196 0.8609 0.8945 0.9199 0.9370 0.9456 0.9456
空间第2次绕组系数 0.0327 0.0250 0.0166 0.0081 0.0052 0.0129 0.0215
空间第5次绕组系数 0.1398 0.0988 0.0478 0.0584 0.1103 0.1457 0.1515
空间第7次绕组系数 0.0660 0.0913 0.0888 0.0607 0.0465 0.0751 0.0938
当比较表5和表6时，在第4实施方式中，在线圈节距为13或14的情况下可以将空间5次及7次的绕组系数抑制在小于10%，而且空间2次的绕组系数低于表5的线圈节距13、14的值。因此，根据第4实施方式，可以降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。
并且，因为线圈尺寸变得过大，或变得过小，或不能得到充分的効果等理由，线圈节距为11～17以外的范围是通常不采用的范围，故而在表6中省略其记载。
如上所述根据第4实施方式，通过将由5线圈构成的相带17x中距离相带中心为最内侧的下线圈片23，将由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最外侧的下线圈片23，分别与相邻的不同相的相带的下线圈片25调换地进行连接的构成，从而在适用于具有三相四极66狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，能降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动而提高可靠性。
补充而言，通过上述的构成，能使对空间2次的高次谐波成分的绕组系数较小，若将线圈节距设为14则能使绕组系数为最小。由此，降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。空间2次的高次谐波成分的磁通起到主磁通的作用而发生2径节的电磁励振力，所以降低空间2次的高次谐波成分的磁通，从而2径节的电磁励振力降低，2径节的固定子铁芯振动降低。
而且，根据本实施方式，使用了跳线20a、20b的非标准连接为6条/相，较少，在此基础上，与现有的线圈节距14的情况相比较，使空间2次高次谐波成分降低到40%程度。
并且，本实施方式不限于图示的构成，例如图13中将为上线圈片15的设为下线圈片16，将为下线圈片16的设为上线圈片15，将与其他相调换的下线圈23设为与其他相调换的上线圈片22，将其他相的下线圈片25设为其他相的上线圈片来换种说法，也可以得到同样的作用、効果。而且，也可以配置在与图示引出位置的位置不同的位置。而且，图13中虽然是将由5线圈和6线圈的相带17x、18x构成的2组回路并联连接的2并联绕组，但串联连接2组回路而形成电枢绕组，也可以得到同样的作用、効果。
＜第5实施方式＞
图15是示出第5实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图，图16是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图，对与图13及图14共通的要素赋予同一符号并省略其详细说明，在此主要对不同的要素进行说明。以下的各实施方式也同样，省略重复的说明。
第5实施方式与第4实施方式相比较，为变更了调换的线圈片22～25的形态。
具体而言，通过在各相的相带17x、18x的连接侧线圈尾端19a设置8条/相的跳线20a，从而如图15及图16所示，将由5线圈构成的相带17x的从相带中心看最内侧及最外侧的上下线圈片22、23分别与相邻的不同相的（由6线圈构成）相带的上下线圈片24、25调换，将由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最内侧及最外侧的上下线圈片22、23也分别与相邻的不同相的（由5线圈构成）相带的上下线圈片24、25调换。并且，调换的线圈片23～25的位置以外的构成也与第4实施方式相同。
在表7中示出第5实施方式的各空间次数的绕组系数和线圈节距的关系。
［表7］
第5实施方式的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 11 12 13 14 15 16 17
基波绕组系数 0.7974 0.8376 0.8701 0.8948 0.9114 0.9197 0.9197
空间第2次绕组系数 0.0339 0.0296 0.0242 0.0179 0.0110 0.0037 0.0037
空间第5次绕组系数 0.0267 0.0167 0.0029 0.0115 0.0233 0.0300 0.0300
空间第7次绕组系数 0.0636 0.0727 0.0507 0.0070 0.0397 0.0694 0.0694
当比较表5和表7时，在第5实施方式中，在线圈节距为14～17的情况下可以将空间5次及7次的绕组系数抑制在小于10%，而且空间2次的绕组系数低于表5的线圈节距13、14的值。因此，根据第5实施方式，可以降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。
如上所述根据第5实施方式，通过将由5线圈构成的相带17x中从相带中心看最内侧及最外侧的上下线圈片22、23，将由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最内侧及最外侧的上下线圈片22、23，分别与相邻的不同相的相带的上线圈片24、25调换地进行连接的构成，与第4实施方式相同，使对空间2次的高次谐波成分的绕组系数较小而降低空间2次的高次谐波成分的磁通。为此，在应用于具有三相四极66狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，能降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动而提高可靠性。特别是，若将线圈节距设为16或17则能使绕组系数为最小。
而且，第5实施方式与第4实施方式相比较，连接侧线圈尾端的跳线20a的条数增加，但具有如下优点：空间2次的高次谐波成分的降低効果变大，而且，线圈节距为14～17这样的大的范围内具备该降低効果。例如，根据本实施方式，使用了跳线20a的非标准连接变多到8条/相，但与现有的线圈节距14的情况相比较，使空间2次高次谐波成分最大降低到20%程度。
并且，本实施方式不限于图示的构成，例如也可以配置在图示引出位置的位置不同的位置。而且，图15中虽然为将由5线圈和6线圈的相带17x、18x构成的2组回路并联连接的2并联绕组，但串联连接2组回路而形成电枢绕组，也可以得到同样的作用、効果。
＜第6实施方式＞
图17是示出第6实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图，图18是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
第6实施方式与第4实施方式相比较，为变更了调换的线圈片22～25的形态。
具体而言，通过在各相的相带17x、18x的连接侧线圈尾端19a设置4条/相的跳线20a，在反连接侧线圈尾端19b设置8条/相的跳线20b，从而如图17及图18所示，将在由5线圈构成的相带17x中从相带中心看最内侧的上线圈片22与相邻的不同相的（由6线圈构成）相带的上线圈片24调换，将最内侧的下线圈片23与相邻的不同相的相带的下线圈片25调换，将在由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最外侧的上线圈片22与相邻的不同相的（由5线圈构成）相带的上线圈片24调换，将最外侧的下线圈片23与相邻的不同相的相带的下线圈片25调换。并且，调换的线圈片22～25以外的构成与第4实施方式相同。
在表8中示出第6实施方式的各空间次数的绕组系数和线圈节距的关系。当比较表5和表8时，在第6实施方式中，在线圈节距为12～14的情况下可以将空间5次及7次的绕组系数抑制在小于10%，而且空间2次的绕组系数低于表5的线圈节距13、14的值。因此，根据第6实施方式，可以降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分的磁通。
［表8］
第6实施方式的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 11 12 13 14 15 16 17
基波绕组系数 0.8119 0.8529 0.8862 0.9114 0.9284 0.9369 0.9370
空间第2次绕组系数 0.0196 0.0096 0.0007 0.0110 0.0209 0.0301 0.0381
空间第5次绕组系数 0.1067 0.0770 0.0302 0.0233 0.0717 0.1041 0.1133
空间第7次绕组系数 0.0100 0.0377 0.0492 0.0397 0.0132 0.0189 0.0430
如上所述根据第6实施方式，通过将由5线圈构成的相带17x中从相带中心看最内侧的上线圈片22及下线圈片23，将由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最外侧的上线圈片22及下线圈片23，分别与相邻的不同相的相带的上下线圈片24、25调换地进行连接的构成，从而与第4实施方式相同，使绕组系数较小而降低空间2次的高次谐波成分的磁通。为此，在应用于具有三相四极66狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动而提高可靠性。特别是，若将线圈节距设为13则能使绕组系数为最小。
而且，第6实施方式与第4实施方式相比较，连接侧线圈尾端的跳线20a及反连接侧线圈尾端的跳线20b的条数增加，但具有如下优点：空间2次的高次谐波成分的降低効果变大，而且，在线圈节距为12～14这样大的范围内有该降低効果。例如，根据本实施方式，使用了跳线20a、20b的非标准连接变多到12条/相，但与现有的线圈节距14的情况相比较，能使空间2次高次谐波成分最大降低到5%程度。
并且，本实施方式不限于图示的构成，例如也可以配置在图示引出位置的位置不同的位置。而且，图17中虽然为将由5线圈和6线圈的相带17x、18x构成的2组回路并联连接的2并联绕组，但串联连接2组回路而形成电枢绕组，也可以得到同样的作用、効果。
＜第7实施方式＞
图19是示出第7实施方式涉及的电枢绕组的一相的展开示意图，图20是示出同一实施方式的电枢截面的一部分的展开示意图。
第7实施方式与第4实施方式相比较，为变更了调换的线圈片22、24的形态。
具体而言，通过在各相的相带17x、18x的连接侧线圈尾端19a设置4条/相的跳线20a，在反连接侧线圈尾端19b设置8条/相的跳线20b，从而如图19及图20所示，将在由5线圈构成的相带17x中从相带中心看最内侧及最外侧的上线圈片22分别与相邻的不同相的（由6线圈构成）相带的上线圈片24调换，将在由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最内侧及最外侧的上线圈片22分别与相邻的不同相的（由5线圈构成）相带的上线圈片24调换。并且，调换的线圈片22、24以外的构成与第4实施方式相同。
在表9中示出第7实施方式的各空间次数的绕组系数和线圈节距的关系。当比较表5和表9时，在第7实施方式中，在线圈节距为15的情况下可以将空间5次及7次的绕组系数抑制在小于10%，而且空间2次的绕组系数低于表5的线圈节距13、14的值。因此，根据第7实施方式，能降低电枢电流产生的磁通之中的空间2次的高次谐波成分。
［表9］
第7实施方式的线圈节距和绕组系数的关系
线圈节距 11 12 13 14 15 16 17
基波绕组系数 0.8124 0.8533 0.8865 0.9116 0.9285 0.9370 0.9370
空间第2次绕组系数 0.0367 0.0321 0.0263 0.0196 0.0123 0.0052 0.0052
空间第5次绕组系数 0.1050 0.0911 0.0813 0.0859 0.0998 0.1103 0.1103
空间第7次绕组系数 0.0602 0.0358 0.0801 0.1058 0.0911 0.0465 0.0465
如上所述根据第7实施方式，通过将由5线圈构成的相带17x中从相带中心看最内侧及最外侧的上线圈片22，将由6线圈构成的相带18x中从相带中心看最内侧及最外侧的上线圈片22，分别与相邻的不同相的相带的上线圈片24调换地进行连接的构成，从而与第4实施方式相同，使绕组系数较小而降低空间2次的高次谐波成分的磁通。为此，在应用于具有三相四极66狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，能降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动而提高可靠性。特别是，若将线圈节距设为15则能使绕组系数为最小。
而且，根据本实施方式，使用了跳线20a、20b的非标准连接变多到12条/相，但与现有的线圈节距14的情况相比较，能使空间2次高次谐波成分降低到60%程度。
并且，本实施方式不限于图示的构成，例如在图19中即使将为上线圈片15的设为下线圈片16，将与其他相调换的上线圈片22设为与其他相调换的下线圈片23，将其他相的上线圈片24设为其他相的下线圈片25，将为下线圈片16的设为上线圈片15来换种说法，也可以得到同样的作用、効果。而且，也可以配置在与图示引出位置的位置不同的位置。而且，图19中虽然是将由5线圈和6线圈的相带17x、18x构成的2组回路并联连接的2并联绕组，但串联连接2组回路而形成电枢绕组，也可以得到同样的作用、効果。
根据以上说明的至少一个实施方式，通过将各相的相带的从相带中心看最内侧及最外侧各自的上线圈片及下线圈片之中的至少一个线圈片，与相邻的相的线圈片调换地进行连接的构成，从而在应用于具有三相四极42狭槽或三相四极66狭槽的旋转电机中的电枢绕组中，能降低电枢电流产生的磁通所引起的四极成分（2径节模式）的电磁励振力，降低电枢铁芯的振动而提高可靠性。

Claims (16)

1.一种旋转电机的电枢绕组，是三相四极的2层卷绕电枢绕组，该绕组的各相的绕组由串联线圈构成，各线圈具有分别在连接侧线圈尾端及反连接侧线圈尾端互相连接的上线圈片及下线圈片，该上线圈片及下线圈片分别容纳在设在电枢铁芯上的42个狭槽中，其中，
将各相的相带的从相带中心看最内侧及最外侧各自的上线圈片及下线圈片之中的至少一个线圈片，与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
2.根据权利要求1记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将各相的上线圈片或下线圈片作为对象，将在由4线圈构成的相带中从相带中心看最内侧的线圈片，将在由3线圈构成的相带中从相带中心看最外侧的线圈片，分别与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
3.根据权利要求2记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将线圈节距设为10或11。
4.根据权利要求1记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将各相的相带的上线圈片或下线圈片作为对象，将从各相带中心看最外侧及最内侧各自的线圈片，分别与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
5.根据权利要求4记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将线圈节距设为10或11。
6.根据权利要求1记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将在各相的由4线圈构成的相带中从相带中心看最内侧的上线圈片及下线圈片，将在由3线圈构成的相带中从相带中心看最外侧的上线圈片及下线圈片，分别与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
7.根据权利要求6记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将线圈节距设为10或11。
8.一种旋转电机的电枢绕组，是三相四极的2层卷绕电枢绕组，该绕组的各相的绕组由串联线圈构成，各线圈具有分别在连接侧线圈尾端及反连接侧线圈尾端互相连接的上线圈片及下线圈片，该上线圈片及下线圈片分别容纳在设在电枢铁芯上的66个狭槽中，其中，
将各相的相带的从相带中心看最内侧及最外侧各自的上线圈片及下线圈片之中的至少一个线圈片，与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
9.根据权利要求8记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将各相的上线圈片或下线圈片作为对象，将在由6线圈构成的相带中从相带中心看最外侧的线圈片，将在由5线圈构成的相带中从相带中心看最内侧的线圈片，分别与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
10.根据权利要求9记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将线圈节距设为13或14。
11.根据权利要求8记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将各相的相带的从相带中心看最内侧及最外侧各自的上线圈片及下线圈片，分别与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
12.根据权利要求11记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将线圈节距设为14～17之一。
13.根据权利要求8记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将在各相的由6线圈构成的相带中从相带中心看最外侧的上线圈片及下线圈片，将在由5线圈构成的相带中从相带中心看最内侧的上线圈片及下线圈片，分别与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
14.根据权利要求13记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将线圈节距设为12～14之一。
15.根据权利要求8记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将各相的相带的上线圈片或下线圈片之中的任一方的线圈片作为对象，将从各相带中心看最外侧及最内侧各自的线圈片，分别与相邻的相的线圈片调换地进行连接。
16.根据权利要求15记载的旋转电机的电枢绕组，其中，
将线圈节距设为15。
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