旋转电机制造技术

根据本公开的旋转电机提供一种具有转子和与转子同轴地布置的集中绕组定子的旋转电机，其中，将所述集中绕组定子的齿数设定为质数序列中的相邻质数之间的、3的倍数的整数乘以2的值，并且将转子的极数设定为相邻质数之间的任意质数乘以2的值。

【技术实现步骤摘要】
旋转电机
本公开涉及一种用于在低速范围内需要大转矩的车辆或飞行器的旋转电机。
技术介绍
一般而言，旋转电机的绕组系统包括：整节距绕组，在该整节距绕组中，绕组节距与极节距n(弧度)相同；短节距绕组，在该短节距绕组中，绕组节距比极节距短；以及长节距绕组，在该长节距绕组中，绕组节距比极节距长。近来，对于短节距绕组，在设计/制造旋转电机中，通常采用集中绕组来连接定子绕组。这是因为，在整节距绕组中，不能容纳在定子芯中的部分的绕组、即所谓线圈端部的形成会变得复杂。其结果是，尽管包括线圈端部的定子的总长度变大，但是短距绕组使用集中绕组，从而可以简单地设计线圈端部。然而，在集中绕组的情况下，已知由于绕组节距不在整节距范围内，因此短节距因数降低，由此使得旋转电机的性能降低。例如，定子的普通八极十二槽的短节距因数是0.866。这意味着当假定旋转电机的输出转矩的理想值为1时，实际的输出转矩会降低到0.866。为了减少旋转电机的输出转矩的降低，已知将绕组节距设定为(6±1)/6π，并且将转子和定子的构造设计为十极十二齿或十四极十二齿。例如，日本专利第5905176号公开了一种旋转电机的专利技术，其中，将绕组节距设定、为(9±2)/9π，并且将转子和定子的构造设计为十四极十八齿。根据如上所述的专利文献的如上所述的旋转电机，利用如上所述的极数和齿数来提高旋转电机的输出转矩，并且抑制由旋转电机引起的振动和噪声。在这方面，如何确定如上所述的极数和齿数是很重要的。例如，对于极数和齿数的各种组合连续地进行试错过程，从而确定满足旋转电机所需效率的极数和齿数的组合。试错过程需要大量时间，大量成本并且是劳动密集型的。
技术实现思路
本公开是鉴于如上所述的情况而作的，并且提供一种旋转电机，该旋转电机具有根据极数与齿数之间已经发现的恒定规则的极数和齿数的优化组合。根据本公开的旋转电机提供一种具有转子和与所述转子同轴地布置的集中绕组定子的旋转电机。将所述集中绕组定子的齿数设定为质数序列中的相邻质数之间的、3的倍数的整数乘以2的值，并且将所述转子的极数设定为所述相邻质数中的任意质数乘以2的值。根据这种结构，在不需要试错方法的情况下，根据在极数与齿数之间已经发现的恒定规则，可以获得具有极数和齿数的优化组合的旋转电机。附图说明在附图中：图1A、图1B和图1C是分别示出本公开的本实施方式的旋转电机中根据基于质数序列的恒定规则确定的极数和齿数的示例的表；图2A和图2B是分别示出本实施方式的基于相对于质数的设计规则来实现对称的三相绕组的旋转电机的极数和齿数的组合的示例的表；图3是示出本实施方式的旋转电机中具有三十四极三十六齿的、永磁体和定子绕组的布置的示例的展开平面图；图4是示出用于具有三十四极三十六齿的旋转电机中的各相的布置的示例的对应表；图5是示出本实施方式的配置在与旋转电机的旋转轴线正交的平面上的定子的三十四极三十六齿的布置的示例的说明图；以及图6是示出十极十二齿的布置的示例的说明图。具体实施方式在下文中，参照附图，对本公开的各实施方式进行描述。根据本实施方式的旋转电机用于在低速范围内需要大转矩的车辆或飞行器的移动力。传统上，在旋转电机的极数与齿数之间发现无规则。然而，专利技术人已经发现，在本实施方式的旋转电机的开发期间，在特定的集中绕组中的极数与齿数之间存在如下恒定规则。本实施方式提供根据如下规则设计的、作为旋转电机的电动机和发电机。此外，为了有效地改善旋转电机和发电机的设计，对说明书进行了阐明。极数与齿数之间存在的恒定规则被定义为使得，将与转子同轴地布置的集中绕组定子的齿数设定为质数组中的相邻质数(P1、P2且P1＜P2)之间的、作为3的倍数的整数S乘以2的值(2S＝P1+P2)，并且将转子的极数设定为相邻质数(P1、P2)中的任意质数乘以2的值(2P1或2P2)。参照图1A、图1B和图1C，对如上所述的设计规则进行详细的描述。图1A、图1B和图1C中的每一个在第一行示出了以升序布置的质数。在第二行，示出了相邻质数(P1、P2)的中间值((P1+P2)/2)。例如，质数11、13的中间值为12。第三行示出了第二行中的数字分别乘以2的值，其中，第三行是本实施方式的旋转电机中的定子的齿数。在第四行，示出了第一行中的质数乘以2的值，其中，第四行是表示本实施方式的旋转电机的极数的值。由此，当假定表1的第一列为空时，第二列中的组合表示具有十极十二齿的定子绕组。类似地，第三列中的组合表示具有十四极十二齿的定子绕组，第六列中的组合表示具有二十二极二十四齿的定子绕组，并且第七列中的组合表示具有二十六极二十四齿的定子绕组。注意，图1A中所示的第一列至第六列中的各组合(即十极十二齿至二十二极二十四齿)是已知的，不包括第七列以后的组合。在图1A、图1B和图1C的每一个中，在第五行，示出了绕组节距、即相邻一个齿的电角度。当假定2/3π或4/3π出现在绕组节距的整数倍时，意味着实现对称的三相绕组。图1A、图1B和图1C的每一个中的第八行示出了使用符号“〇”(实现)或“×”(未实现)对是否实现对称的三相绕组做出判断。例如，第八列中的二十六极三十齿在相邻齿之间具有13/15π的齿距，并且第十一齿相对于第一齿具有130/15π的齿距(绕组齿距的十倍)、即(8+2/3)π。类似地，第二十一齿具有260/15π的齿距(绕组节距的二十倍)、即(16+4/3)π。由此，第十一齿和第二十一齿的2/3π和4/3π是指正在实现的对称的三相绕组。即，与120度或240度的机械角度对应的任意位置处的齿被指定为120度或240度的电角度。2/3π或4/3π是否出现在绕组节距的整数倍的值中的规则可以应用于除如上所述的组合以外的极数或齿数的各组合中的绕组节距。然而，在如上所述的规则应用于图1A的第十四列所示的四十六极五十二齿的组合的情况下，四十六极五十二齿的相邻齿之间的间隔为23/26π，并且包括在绕组节距的整数倍中最接近4/3π的值的齿为第八齿。七乘23/26π等于161/26π，并且结果是(5+31/26)π。此外，31/26π为1.19弧度，小于4/3π、即1.33π弧度。因此，根据如上所述的组合，无法实现对称的三相绕组。类似地，第十五列中的五十八极五十二齿也不是合适的三相绕组。相对于图1A、图1B和图1C中每一个所示的质数的组合，可以提供对称三相绕组的条件是第二行中所示的值、即相邻质数之间的中间值是三的倍数。在图1A、图1B和图1C的每一个的第六行中，示出了根据极数和齿数的绕组的短节距因数。在图1A、图1B和图1C中，发现随着极数变大，短节距因数变得更接近于1，并且当极数超过80时，短节距因数变得近似0.999。随着极数变大，短节距因数变得更接近于1的事实表明，对于在低速范围内需要大转矩的旋转电机来说，具有大直径和平坦形状的极的极数优选为80以上。特别地，当磁路的外径超过200时，可以相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转电机，包括：/n转子；以及/n集中绕组定子，所述集中绕组定子与所述转子同轴地布置，/n其中，/n将所述集中绕组定子的齿数设定为质数序列中的相邻质数之间的、3的倍数的整数乘以2的值，/n将所述转子的极数设定为所述相邻质数之间的任意质数乘以2的值。/n

【技术特征摘要】
20190419 JP 2019-0804981.一种旋转电机，包括：
转子；以及
集中绕组定子，所述集中绕组定子与所述转子同轴地布置，
其中，
将所述集中绕组定子的齿数设定为质数序列中的相邻质数之间的、3的倍数的整数乘以2的值，
将所述转子的极数设定为所述相邻质数之间的任意质数乘以2的值。


2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
所述齿数为24以上。


3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
当所述齿数为12的倍数时，所述极数定义为12k±2，其中，k为3、5、7、17。


4.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
当所述齿数为6的倍数时，所述极数定义为6m±4，其中，m为5、7、13、15。


5.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
所述转子具有36±2极，并且所述定子具有三十六齿。


6.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口真，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP