旋转电机及其制造方法

专利名称：旋转电机及其制造方法
技术领域：
本发明涉及旋转电机及其制造方法。
背景技术：
近年来，从节能观点，广泛采用逆变装置使旋转电机可变速运行。但是，有报告显示采用逆变装置驱动旋转电机的情况，由于逆变装置的动作而产生的急剧的电涌电压，在构成旋转电机的定子线圈的线圈间产生比原工频电源驱动时高的电压(例如，参照非专利文献1)。对于这样的问题，以往试图通过强化绝缘的方法或改善对电涌电压的线圈间电压分布的方法来解决。
其中，前者强化绝缘的方法，减少由逆变装置施加电涌电压的定子线圈的圈数，加厚绝缘膜(例如，参照非专利文献2)。但是，用这样的方法，由于旋转电机的机械输出特性变化，故即使在强化绝缘的情况也有限。
在改善后者的线圈间电压分布的方法中，从逆变装置的电涌电压作为问题之前，在高压电动机、高压发电机等高压旋转设备、高压变压器、电抗器等高压静止感应设备中，对雷电脉冲、真空断路器的开关电涌等高压急剧电涌电压进行了研究。例如，提出了由在用线圈间分布静电电容和线圈各部的对地分布静电电容形成的等价电路，近似电磁线圈，通过计算对于单位阶跃的电压分布，分析线圈间分布电压的方法(例如，参照非专利文献3)。此外，还提出了与线圈间分布静电电容相比，使线圈各部对地分布静电电容变小的设计，由此来降低线圈间电压分布。而且，还提出了在高压旋转电机中，从线圈的外部连接线圈间分布静电电容调整用的电容器，缓和线圈间分担电压的方法(例如，参照专利文献1)。
另外，作为原有的旋转电机，如例如专利文献2中所记载的那样，可了解3相分布线圈。
但是，原来在小于1kVrms的低压旋转电机中，没有实施对于上述逆变装置的急剧电涌电压的线圈间分担电压缓和对策。这是一般认为缘于因雷电电涌和开关电涌直接侵入低压旋转电机的可能性低，而且，在低压旋转电机中，由于使用了采用绝缘漆膜的单股线制作定子线圈，象高压旋转电机，采用使用平角导体的线圈框控制线圈间的分布静电电容和线圈各部对地分布静电电容是很困难的。而且，还被认为缘于因在不切断磁铁导线、一次缠绕多圈线圈的情况下，难以在中间连接线圈间分布静电电容调整用电容器。
此外，作为用于使旋转电机高输出化的手段，考虑大电流、高电压2种。但是，为了流过大电流，需要加粗定子绕组的线径，若要得到期望的圈数(匝数)，则需要加大定子铁芯的开槽。其结果，产生旋转电机的体积大型化这一问题。与此相对应，在高电压时，由于施加到定子绕组上的电压高，故需要提高线圈间的绝缘耐压性。例如，考虑加厚被覆于铜等导体表面的绝缘材料(绝缘漆等)的膜厚度，以提高绝缘耐压性。但是，在这种情况下绕组太粗。其结果，产生旋转电机的体积大型化这一问题。这样，不论哪种手段，都会产生随着线圈规范的变化而引起旋转电机的体积大型化这一问题。
专利文献1特开昭50-301号公报；专利文献2特开2002-51489号公报；非专利文献1电气学会技术报告第739号，p.14～20；非专利文献2电气学会旋转设备研究会资料RM-00-95；非专利文献3现代高压电工学，p.91～93，家田正之著，欧姆杂志社发行。

发明内容
本发明提供可不改变线圈规范便可提高线圈对电压的绝缘耐压的旋转电机。
在此，本发明的特征在于多圈缠绕形成线圈导体，按照使安装在铁芯上的线圈的线圈导体间静电电容的总和变大，将线圈的线圈导体装在铁芯上。
此外，本发明提供上述旋转电机的制造方法。
而且，本发明提供不产生伴随绝缘强化的机械输出特性的变化，可降低对应急剧的逆变器电涌电压的向单位线圈的电压集中的旋转电机。
在此，本发明的特征在于为使槽内缠绕开始的线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离接近，优选在设线圈导体的直径为R时，使槽内缠绕开始的线圈导体和缠绕结束的线圈导体之间的距离在2R以内，使将多圈缠绕线圈导体构成的多个单位线圈装入定子铁芯的多个槽内。
根据本发明，可将线圈导体间的静电电容做大。因此，利用本发明，不产生伴随绝缘强化的机械输出特性的变化，而可降低对应急剧的逆变器电涌电压的向单位线圈的电压集中。
而且，本发明提供制造可降低对于急剧的逆变器电涌电压的、向单位线圈的电压集中的定子绕组的旋转电机的制造方法。
在此，本发明的特征在于在制造将线圈导体缠绕于线圈框的单位线圈的情况下，为使缠绕开始的线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离接近，优选是在设线圈导体的直径为R时，使缠绕开始的线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离在2R以内，从线圈框的一部分到其它部分将线圈导体1往复以上往复缠绕在线圈框上，根据本发明，在将如上所述制作的单位线圈装入定子铁芯的多个槽内时，可得到上述旋转电机的线圈构成。因此，利用本发明，可制作可降低对应急剧的逆变器电涌电压的向单位线圈的电压集中的定子线圈。
此外，本发明提供可降低在同相单位线圈的线圈端部间的接触部产生的电压的旋转电机。
在此，本发明的特征在于将线圈导体多圈缠绕所构成的多个单位线圈串联连接构成串联电路，将多个串联电路并联连接构成线圈电路，连接多个线圈电路构成定子线圈，使构成1个串联电路的单位线圈数比构成1个线圈电路的串联电路的并联数大，优选大于3个以上单位线圈数。
根据本发明，将伴随线圈导体间的电容耦合强化的单位线圈的线圈分担电压的降低部分还分担到其他单位线圈，可使各单位线圈的线圈分担电压平等化。因此，根据本发明可降低在同相单位线圈的线圈端部间的线圈触部产生的电压。
发明效果根据本发明，为使线圈导体间静电电容的合成变大，由于将线圈的线圈导体装在铁芯上，故可不改变线圈的规范便可提高对于电压的线圈的绝缘耐压性。因此，根据本发明，可以与原来相同程度的体积达到旋转电机的高输出化。尤其适合由逆变装置驱动、由逆变装置对线圈施加过大的电涌电压的旋转电机。
此外，根据本发明，由于不产生伴随绝缘强化的机械输出特性的变化、可降低对于急剧的逆变器电涌电压的向单位线圈的电压集中，故可提供耐逆变器电涌特性好的旋转电机。
而且，根据本发明，由于可制作可降低对于急剧的逆变器电涌电压的、向单位线圈的电压集中的定子线圈，故可提供耐逆变器电涌特性优的旋转电机的制造方法。
此外，根据本发明，因可降低在同相单位线圈的线圈端部间的接触部产生的电压，故在单位线圈的线圈端部间不必夹绝缘纸，故可提供可提高耐逆变器电涌特性的旋转电机。


图1是表示本发明的实施例1的旋转电机的整体构成剖视图。
图2是表示本发明的实施例1的旋转电机的整体构成剖视图。
图3是表示本发明的实施例1的旋转电机中的定子绕组的接线图。
图4是旋转电机中的定子绕组的简要电路图。
图5是直交变换施加到定子绕组的电压波形图。
图6定子绕组的等价电路图。
图7向绕组施加脉冲电压时的对地电位en的说明图。
图8是本发明的实施例1的旋转电机中的定子绕组的绕制方法说明图。
图9本发明的实施例1的旋转电机中的定子绕组绕制时的线圈配置图。
图10是原来定子绕组中的静电电容的说明图。
图11是本发明的实施例1的旋转电机的定子绕组中的静电电容的说明图。
图12是本发明的实施例1的旋转电机的定子绕组中的槽内线圈的配置图。
图13是本发明的实施例2的旋转电机中的定子绕组的绕制方法说明图。
图14是本发明的实施例2的旋转电机中的定子绕组绕制时的线圈配置图。
图15是本发明的实施例3的旋转电机的定子绕组中的静电电容的说明图。
图16是本发明的实施例3的旋转电机中的定子绕组绕制时的线圈配置图。
图17是本发明的第4实施例，是表示采用第1至第3实施方式例的旋转电机的电动车辆之一的混合动力汽车的电机驱动系统的框图。
图18是在图17中所示的混合动力汽车的电机驱动系统中采用的逆变器INV的电路构成的电路框图。
图19是本发明的实施例5的旋转电机中的定子绕组绕制时的线圈配置图。
图20是本发明的实施例5的旋转电机中的定子绕组的绕制方法说明图。
图21是本发明的实施例6的旋转电机中的定子绕组的绕制方法说明图。
图22表示本发明第7实施例的旋转电机的定子绕组接线构成的电路图。
图23用于说明构成图22的定子绕组的相绕组的制造方法的图。
图24表示由图23的制造方法缠绕到线圈框上的绕组导体组的排列构成的剖视图。
图25表示图24的绕组导体组的槽内的排列构成的剖视图。
图26表示本实施例第7实施例的旋转电机的整体构成的剖视图。
图27是表示对应电涌电压上升沿时间的绕组导体匝间分担电压特性的特性图，(a)表示第7实施例的定子绕组的特性，(b)表示比较例的定子绕组的特性。
图28是表示对应电涌电压上升沿时间的线圈端部间接触部分分担电压特性的特性图，(a)表示第7实施例的定子绕组的特性，(b)表示比较例的定子绕组的特性。
图29表示本发明第8实施例的旋转电机的定子绕组接线构成的电路图。
图30用于说明构成比较例的定子绕组的相绕组制造方法的图。
图31表示由图30的制造方法缠绕到线圈框上的绕组导体组的排列构成的剖视图。
图32表示图31的绕组导体组的槽内的排列构成的剖视图。
图中符号说明10-定子，20-转子，12-定子铁芯，14-定子绕组22-转子铁心，24-永久磁体，VF、50-线圈框，15-槽，41-漆包线，41S-开始绕的漆包线，41E-绕制结束的漆包线，43-漆包线绕组。
具体实施例方式
以下，列举本发明代表性的最佳实施方式。
在定子铁芯的突极中，3相定子绕组以分别分布缠绕方式缠绕的定子；和与该定子相对、可旋转支持的同时，在圆周方向以等间隔配置多个永久磁体的转子构成的旋转电机。所述的旋转电机中上述定子绕组将1个上述定子绕组分为N个(N＝2，3，4)组，同时，设各组线圈数相同或大致相同，将第1组线圈缠绕在线圈框上，对导线粗P，留出((N-1)·P)的间隙进行缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，使邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上的情况时，进一步以该间隙将下一组线圈邻接前一组线圈进行缠绕，在排列好1层缠绕到线圈框上后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子绕组。
按照如下所述的旋转电机具有定子和在该定子圆周面介于间隙对向配置可旋转轴支撑的转子；上述定子具有定子铁芯和以分布缠绕方式缠绕在该定子铁芯上的定子绕组；在上述定子铁芯中，在圆周方向形成在轴方向连续的多个槽，上述定子绕组将1个上述定子绕组分为N个组(N＝2，3，4)，同时设各组的线圈数相同或大致相同，在第1组线圈的线圈框上，对应导线粗P，留出((N-1)·P)的间隙进行缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上的情况时，进一步以该间隙将下一组线圈邻接前一组线圈进行缠绕，在排列好1层缠绕到线圈框上后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子绕组。
按照如下所述的旋转电机具有定子和在该定子周面介于间隙对向配置可旋转地轴支撑的转子；上述定子具有定子铁芯和以分布缠绕方式缠绕在该定子铁芯上的定子绕组；在上述定子铁芯中，在圆周方向形成在轴方向连续的多个槽，上述定子绕组将1个上述定子绕组分为N个组(N＝2，3，4)，同时设各组的线圈数相同或大致相同，其他组组线圈进到第1组的线圈间那样，在排列好1层缠绕到线圈框上后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子绕组。
是由在定子铁芯的突极，3相定子绕组以分别分布缠绕方式缠绕的定子；和在与对该定子相对、可旋转支持的同时，在圆周方向以等间隔配置多个永久磁体的转子构成的旋转电机的制造方法。该旋转电机的制造方法是如下所述制造将1个上述定子绕组分为N个(N＝2，3，4)组，同时，设各组线圈数相同或大致相同，采用自动绕线机，将第1组线圈对导线粗P，留出((N-1)·P)的间隙，缠绕在线圈框上，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上的情况时，进一步以该间隙将下一组线圈邻接前一组线圈缠绕，在排列好1层缠绕到线圈框上后，采用自动插入机插入到上述定子的定子铁芯槽内，将定子线圈缠绕到上述定子铁芯。
为如下旋转电机具有定子铁芯，和介于间隙与该定子对向配置且保持可旋转的转子；上述定子铁芯具有形成多个槽的定子铁芯和装在该定子铁芯上的线圈定子线圈；上述定子线圈具有将线圈导体多圈缠绕构成的多个单位线圈；上述多个单位线圈，按照使上述槽内的线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离接近，装入上述多个槽内。
为如下旋转电机具有定子铁芯，和介于间隙与该定子对向配置且保持可旋转的转子；上述定子铁芯具有形成多个槽的定子铁芯和装在该定子铁芯上的线圈定子线圈；上述定子线圈具有将线圈导体多圈缠绕构成的多个单位线圈；上述多个单位线圈当设上述线圈导体的直径为R时，按照使上述槽内的线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离在2R以内，装入上述多个槽内。
为将线圈导体多圈缠绕在线圈框上，重复制造单位线圈的工序，制作多个单位线圈，将该所制造的多个单位线圈装入定子铁芯的多个槽内，连接该所装入的多个单位线圈构成定子线圈，将具有该构成的定子线圈的定子组装入旋转电机本体的线圈旋转电机的制造方法。在旋转电机的制造方法中，在将上述线圈导体缠绕到上述线圈框上时，按照使线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离接近，从上述线圈的一部分到其它部分，将上述线圈导体1往复以上往复缠绕到上述线圈框上。
为将线圈导体多圈缠绕在线圈框上，重复制造单位线圈的工序，制作多个单位线圈，将该所制造的多个单位线圈装入定子铁芯的多个槽内，连接该所装入的多个单位线圈构成定子线圈，将具有该构成的定子线圈的定子组装入旋转电机本体的线圈旋转电机的制造方法。该制造方法中将上述线圈导体的直径设为R，在将上述线圈导体缠绕到上述线圈框上时，按照使线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离在2R之内，从上述线圈的一部分到其它部分，将上述线圈导体1往复以上往复缠绕到上述线圈框上。
为如下旋转电机具有定子，和介于间隙与该定子对向配置且保持可旋转的转子；上述定子具有形成多个槽的定子铁芯和装在该定子铁芯上的线圈定子线圈；上述定子线圈具有将线圈导体多圈缠绕构成的多个单位线圈；而且通过将由上述单位线圈构成的多个串联电路并联连接而构成的多个线圈电路同时连接构成，构成上述1个串联电路的上述单位线圈数比构成上述1个线圈电路的上述串联电路的并联数还大。
以下，利用图1～图12说明本发明的实施例。
(实施例1)首先，利用图1及图2对第1实施例的旋转电机的构成进行说明。
在第1实施例中，作为与内燃机的发动机同时构成车辆驱动动力源的车辆驱动用旋转电机，为装载在混合动力汽车上、利用将由车载电源的蓄电池提供的直流电变换为交流电的逆变装置驱动的旋转电机，具有永久磁体内置型的转子，转子的磁极数为8极，定子槽数为48个，作为定子绕组的线圈方式以采用分布绕的同步电机为例进行说明。
在混合动力型汽车等电动车辆中，具有永久磁体内置型的转子且由逆变装置驱动的同步电机，在高出力化和弱磁场控制点是有利的。在该同步电机中，为了由高电压化谋取高出力化，提高对应在逆变装置的直交流变换动作时产生的电涌电压的线圈绝缘耐压性成为关键技术。
以下所述的定子构成，不仅适用上述同步电机，还可适用感应电机。
图1、2是表示第1实施例旋转电机构成的剖视图，图1表示旋转轴方向的剖面形状、图2表示正交于旋转轴方向的方向剖面形状。而在图1和图2以及其它图中，同一符号表示同一构成要素。
如图1所示，第1实施例的旋转电机由定子10和介于间隙配置在定子10内周侧且可旋转支持的转子20构成。定子10和转子20保持在旋转电机的外壳30内，定子10由定子铁芯12和定子绕组14构成。定子铁芯12是通过压制成形将薄型钢板压制成所定的形状后层叠而成的。定子铁芯12由环状的磁轭[yoke]铁芯和由此向径向突出在周方向以等间隔配置的多个T型铁芯构成，磁磁轭铁芯和T型铁芯形成一体。在定子铁芯12的内周部，定子铁芯12的内周表面侧开口，形成轴向连续的多个槽。该槽是在邻接周向的定子铁芯间形成的沟状空间部。在本实施例中，形成48个槽。定子绕组14以分布缠绕，缠绕在定子铁芯12的T型铁芯上。在此，所谓分布缠绕，是按照使绕组装入跨越多个槽(或夹住)分开的2个槽中，缠绕到定子铁芯12上的线圈方式。
定子绕组14由层叠绕组导体，同时连续缠绕的U相定子绕组，和V相定子绕组、W相定子绕组构成。定子绕组14用自动卷线机按所定的顺序预先缠绕到线圈框上，其后，用自动插入机从定子铁芯14的槽的入口部插入到槽内，被缠绕到定子铁芯12上。定子绕组14按U相定子绕组、V相定子绕组、W相定子绕组的顺序插入槽内。关于定子绕组14的缠绕顺序，用图8在以后叙述。定子绕组14的线圈端部从槽突出到轴向的两个方向，被配置到定子铁芯12的轴向两端面。
转子20由转子铁芯22，和永久磁体24，和轴26构成。转子铁芯22是通过压制成形将薄型钢板压制成所定的形状后层叠、固定在轴26上的。在转子铁芯22的外周部，以等间隔在周方向形成贯通转子20轴方向的多个磁铁插入孔。在本实施例中，形成8个磁铁插入空。永久磁体24插入并固定到各个永久磁体插入孔。轴26由轴承34F、34R可旋转地支撑在分别被固定在外壳30两侧的端支架32F、32R上。
下面，如图2所示，在定子10的内侧，转子20被可旋转地支持在图中未示出的外壳上。定子绕组14由U相、V相、W相3相，每相8个合计24个定子绕组U1、U2、…、U8，V1、V2、…、V8，W1、W2、…、W8构成。各定子绕组如，定子绕组U1隔着其它的V相、W相绕组插入其中的4个槽，即就如跨越多个定子铁芯12的突极，插入相互分离的槽内，缠绕在定子铁芯12的突极上。另外，所谓定子铁芯12的突极，是表示在邻接周方向的槽间形成的铁芯部分。此外，其它的U相绕组、V相绕组、W相绕组也为分布缠绕夹住插入其它相的绕组间的4个槽，就如跨越多个定子铁芯12的突极、插入相互离间的槽内，缠绕在定子铁芯12的突极上。由于是分布缠绕构成，故可有效利用弱磁场控制和磁阻转矩，不仅可对低旋转速度，甚至还可对高旋转速度的宽旋转数范围进行控制。
24个定子绕组U1、U2、…、U8，V1、V2、…、V8，W1、W2、…、W8由每相用虚线表示的接线环连接。为此，U相、V相、W相的各相绕组被Y型接线。接线环采用由薄板状导体组成的母线条构成，将由逆变装置提供的三相交流提供给上述相绕组。而也可代替Y型接线，由接线环形成Δ型接线。
在设置在转子20的转子铁芯22中的永久磁体插入孔内，分别插入8个永久磁体24。永久磁体24以等间隔配置在转子铁芯22的周方向。永久磁体24，使邻接的永久磁体的极性(N极、S极)在周方向为相互反极性那样被磁化。邻接的永久磁体间的转子铁芯22的区域作为辅助磁极功能。辅助磁极，旁路永久磁体24的磁路，由定子10的励磁将直接磁束作用到定子10侧，是磁阻转矩产生的区域。旋转电机产生的转矩可由永久磁体24的磁束产生的力矩和由流过辅助磁极的磁束产生的磁阻转矩合成得到。
此外，在插入永久磁体24的永久磁体插入孔中，在永久磁体24的插入位置圆周方向的两端部设有磁性空隙部(缝隙部)AG1、AG2。空隙部既可以是空气存在的空隙，也可以填充清漆等填充材料。由于清漆的透磁率比构成转子铁芯22的硅钢板的透磁率小，故通过设空隙部可由缓和转子表面磁束密度的剧变(使永久磁体圆周方向的端部和辅助磁极之间的永久磁体的磁束密度分布的斜率缓和)，从而减少齿槽转矩。而且，通过形成磁性空隙，可使在存在于永久磁体定子侧的铁芯部分(磁极片)和辅助磁极之间的边界形成的桥部的径方向的尺寸减小，故可降低漏磁。
下面，利用图3对第1实施例的旋转电机中的定子绕组的接线状态进行说明。
图3是第1实施例的旋转电机中的定子绕组的接线图。而图3与其它图的相同符号表示同一构成要素。
如图3所示，定子绕组14的U相定子绕组U、V相定子绕组V、W相定子绕组W，Y型接线。若看U相定子绕组U，则是串联连接2个定子绕组U1，U2。此外，即使对其它绕组U3及U4，U5及U6，U7及U8，也分别两两串联连接，而且，并联这些4个串联连接的绕组组。即，U相定子绕组U被2串联4并联连接。此外，同样，对V相定子绕组V，W相定子绕组W，也分别2串联4并联连接定子绕组V1、V2、…V8及W1、W2、…W8。而例如，由电源向U相定子绕组U和V相定子绕组V的串联电路提供交流电压Vin。同样，由电源向V相定子绕组V和W相定子绕组W的串联电路，和W相定子绕组W和U相定子绕组U的串联电路，提供交流电压Vin。而提供给U相定子绕组U和V相定子绕组V之间的串联电路的交流电压，和提供给V相定子绕组V和W相定子绕组W之间的串联电路的交流电压，和提供给W相定子绕组W和U相定子绕组U之间的串联电路的交流电压其相位分别错开电气角120度。
下面，利用图4～图7，对施加到旋转电机各绕组的电压进行说明。
图4是旋转电机中的定子绕组的简要电路图。图5是正交变换施加到定子绕组的电压的波形图。图6是定子绕组的等价电路。图7是脉冲电压施加到绕组时的对地电位en的说明图。
如图3所说明，由电源向2串连4并联的U相定子绕组U和2串连4并联的V相定子绕组V的串联电路提供交流电压Vin。因此，当考虑施加到各绕组的电压时，若简化该串联电路，则如图4所示，可置换为直接连接4个绕组U1’，U2’，V1’，V2’的电路。交流电压Vin提供给这4个串联电路的两端。
下面，利用图6，对图4中说明的交流电压Vin的波形进行说明。
在电动车辆中，用内燃机驱动的发电机的输出电压被变换为直流电压之后，暂时，被蓄电到蓄电池等中。因此，提供给旋转电机的交流电压，是利用逆变器等电力变换电路将直流电压变换为交流电压的。在利用这样的电力变换电路将直流电压变换为交流电压时，呈如图6所示的电压波形。
即，如图6所示，电力变换电路的输出在其电压的上升沿时，因构成电力变换电路的半导体开关元件的开关动作的影响，电压峰值产生V1+V2的电涌电压，其后成为所希望的电压值V1。例如，电压值V1对应500Vrms，电涌电压的波峰值V1+V2为1300V以上的高压。另一方面，电涌电压V1+V2的持续时间T例如为数μs的短时间。此外，电涌电压的上升沿时间例如为数百ns。即，尽管电涌电压的波峰值高，但时间短，故对于该电涌电压，通过采取防止绝缘破坏的构造，无需将绝缘漆被覆等的绝缘被覆的膜厚加厚，便可提高耐电涌性。
下面，利用图6及图7，对上述电涌电压提供给图4中所示的定子绕组的4串联电路时，施加于各绕组的电压进行说明。
首先，如图7所示，对图4中所示的4个串联连接的绕组的一端接地，从另一端施加电压的情况进行说明。每1匝绕组的各线圈中，对地之间分别存在对地静电电容Cg。在每1匝线圈的邻接的线圈间，存在线圈间的静电电容Cc。
在此，若设多个对地电容Cg的合成电容为C1，则对地合成静电电容C1可由下式(1)求得C1＝∑Cg(i)…(1)其中，i为1～n，n是对地电容Cg的总个数。
同样，若设多个线圈间电容Cc的合成电容为C2，则线圈间合成静电电容C2可由下式(2)求得C2＝∑Cc(i)…(2)其中，i为1～n，n是线圈间电容Cc的总个数。即，可看作是由绕组自身的电感L、和对地合成静电电容C1、和线圈间合成静电电容C2、和绕组末端的对地电容C0构成的LC电路。
在此，若从绕组开放侧端部施加如图所示的脉冲状电压Vp(相当于电涌电压)，则绕组作为由绕组的电感L，和对地合成静电电容C1和线圈间合成静电电容C2构成的延时电路动作。
因此，设作为绕组全体的线圈数为N，从对地侧数，第n个位置的电压en可由以下式(3)求得en＝(cosh(α·(n/N))+CO(C1·C2)·sinh(α·(n/N)))/(coshα+(CO/(C1·C2)sinhα))…(3)其中，α＝((C1/C2))，h(x)是双曲线函数。
对第n个位置的电压en，若设横轴为第n个位置n，另外，将V相接地，设CO＝∞，而且，改变α来求，则对应α，第n个位置的电压en为如图7所示。
在此，在串联连接4个绕组的情况下，施加到各绕组的电压，在4串联电路的电压输入端侧为最高。例如，当α＝4时，从输入端侧开始数，向第1个绕组(n/N＝75％的位置)施加第1绕组的分担电压ΔV1，与此相对应，从输入端侧开始数，向第2个绕组施加第2绕组的分担电压ΔV2，如由图可理解，ΔV1＞ΔV2。
而且，α越小，从输入端侧开始数施加到第1绕组的电压ΔV1就变得越小。若设整个施加电压为100％，则当α＝4时第1绕组分担的电压ΔV1为约60％，与此相对应，当α＝12时第1绕组分担的电压ΔV1’为约95％。即ΔV1＜ΔV1’。
因此，即便在对4串联电路施加1300V以上的电涌电压的情况下，通过将α变小，即使是用与原来相同膜厚的绝缘漆被覆等绝缘被覆覆盖的情况下，也可提高对电涌电压的绝缘耐压性。
如图6中所说明，定子绕组可看作是由绕组自身的电感L、和对地合成静电电容C1、和线圈间合成静电电容C2、和绕组末端的对地电容C0构成的LC电路，其中，绕组自身的电感L，和对地合成静电电容C1，和绕组末端的对地电容C0为一定值，而本发明者们通过改变定子绕组的线圈构成，改变线圈间合成静电电容C2，为了使α变小，作成使线圈间合成静电电容C2变大的线圈构成。
下面，利用图8～图12，对第1实施例的旋转电机中的定子绕组构成进行说明。而在以下的说明中，1个定子绕组，例如定子线圈U1的绕组数设为12T进行说明。
图8是说明第1实施例的旋转电机中的定子绕组的缠绕方法的说明图。图9是绕制第1实施例的旋转电机中的定子绕组时线圈的配置图。图10是原来的定子绕组中的静电电容的说明图。图11是第1实施例的旋转电机中的定子绕组中的静电电容的说明图。
在第1实施例中，将1个定子绕组的线圈按连续线圈导体的绕制顺序分割为2个线圈组(分组)之后，用自动绕线机边依次、连续且折返，边按所定的匝数绕到线圈框VL上(2分割缠绕＝1往复缠绕)。即，在第1实施例中，若设1个定子绕组的线圈数为12T，则1T～6T的第1线圈组和7T～12T的第2线圈组，取不同的缠绕方式。而在原来的方式中，1T～12T依次排列地绕制。
即，第1，如图8(A)所示，对于线圈框VF，用自动绕线机将由绝缘漆膜等绝缘被覆的导线VL依次按同一方向(R方向)绕6T。此时，若设导线VL的粗为P，则在邻接的线圈间空出P量的间隙依次缠绕。即，设线圈的间距为2P，如图9所示，从1T到6T缠绕。
而若6T的缠绕结束，就在第6T处折返，如图8(B)所示，按相同缠绕方向，而且以在第1T～6T的线圈间形成的间隙，从第7T缠绕到第12T。结果，如图9所示，按第1T-第12T-第2T-第11T-…第8T-第6T-第7T的顺序，绕组以1层的状态排列。在此，已缠绕在线圈框上的线圈若不以1层的状态排列，就不能用自动插入机在插入时将已绕好的线圈插入到槽内。这是因为槽的入口宽度仅比1个线圈的宽度大一点，若以2层以上的状态，就不能用自动插入机将线圈插入到槽内。而在用原来的自动绕线机的绕制方法中，是按第1T-第2T-第3T-第…第11T-第12T这一顺序排列绕制的。
再者，排列图9中的线圈部分，是从线圈框的线圈交叉的部分偏离圆周方向90°的部分。
下面，利用图10及图11对这样排列绕制的绕组的静电电容进行说明。图10表示按原来方式的从第1T按顺序绕制的情况，图11表示在图8及图9中说明的由第1实施例的方式绕制的情况。另外，在此，为简化说明，以1个绕组的线圈数为6T进行说明。
在原来的方式中，如图10所示，在6T绕组的情况下，线圈间静电电容Cc形成第1T-第2T间、第2T-第3T间、第3T-第4T间、第4T-第5T间、第5T-第6T间5个，这些是串联连接。因此，线圈间合成静电电容C2由于为串联连接的5个线圈间的静电电容Cc的合成物，故为((1/5·Cc))。
另一方面，在第1实施例的方式中，如图11(A)所示，在6T绕组的情况下，线圈间静电电容Cc形成第1T-第6T间、第2T-第6T间、第2T-第5T间、第3T-第5T间、第3T-第4T间5个。若展开图11(A)，则成为如图11(B)所示的那样，5个线圈间的静电电容Cc并联连接。因此，线圈间合成静电电容C2由于为并联连接的5个线圈间的静电电容Cc的合成物，故为(5·Cc)，可使线圈间静电电容比原来还大。
这样，如图8及图9所示，将1个定子绕组分割成2个线圈组后，依次缠绕到线圈框VL上，(2分割缠绕＝1往复缠绕)，同时，在缠绕第1线圈组的导线时，在邻接的线圈间，空出线圈粗细P的间隙依次缠绕。而且，在缠绕第2线圈组的导线时，依次绕制到在第1线圈组间形成的间隙，以埋入(或补全)该间隙。通过这样的绕制方法，由于可使线圈间合成静电电容C2增大、使式(3)中的α减小，故如图7中所说明，可使第1绕组的分担电压ΔV1减小。因此，即使向由4个串连绕组组成的定子绕组的两端提供逆变器的电涌电压，也可减小第1绕组的分担电压，故即使采用施以具有与原来相同的被膜厚度的绝缘漆被膜的导线，也可防止绝缘破坏。
下面，利用图12，对插入定子铁芯的槽内的定子绕组的状态进行说明。图12(A)表示采取第1实施例的绕制方法时向槽内插入的状态，图12(B)表示采取原来的绕制方法时向槽内插入的状态。
图12是第1实施例的旋转电机中的定子绕组中的槽内线圈的配置图。
如图8及图9所示，在第1实施例中，分第1组和第2组缠绕到线圈框上，第12T位于在第1T和第2T之间。若这样使用自动插入机将自动绕制好的1层的层状绕组插入到定子铁芯的槽内，则如图12(A)所示，大致按线圈框上的顺序插入。结果，配置到绕制开始的第1T和绕到最后的第12T邻接的位置。即，按照使不同组的线圈导体间邻接，线圈导体配置到槽内。绕组的绕制开始和绕制的最后，由于需要利用接线环与旋转电机的外部电气连接，故这样通过将绕制开始的第1T和绕制最后的第12T可配置到相邻的位置，接线处理变得容易。
另一方面，图12(B)表示在从第1T依次到12T缠绕到线圈框上后，由自动插入机插入到槽内的状态，绕制开始的第1T和绕制最后的第12T配置为离开的位置。
在以上的说明中，是假设1个定子绕组的线圈数为12T进行说明的，而实际上线圈数更多。例如，在44T的情况时，将第1组及第2组的线圈数分别设为22T，第1组的第1T～第22T，空出导线粗细的间隙为间隔缠绕到线圈框上后，第2组的第23T～第44T，依次缠绕到第1组的线圈间。此外，线圈数不限于偶数，当设1个定子绕组的线圈数为43T时，设第1组的线圈数为22T，设第2组的线圈数为21T，第1组的第1T～第22T，空出导线粗细的间隙为间隔缠绕到线圈框上后，第2组的第23T～第43T，依次缠绕到第1组的线圈间。
如以上说明，根据第1实施例，由于如下构成定子绕组将1个定子绕组分为2组，将第2组的线圈配置到第1组线圈间，这样排列为1层缠绕到线圈框上后插入到定子铁芯的槽内，故即使在对由4个串联绕组组成的定子绕组施加逆变器的电涌电压时，也可减小第1绕组的分担电压，可防止绝缘破坏。因此，可提高对逆变器电涌电压的绝缘耐压性，而且，可以与原来相同尺寸的外形尺寸获高出力化。
此外，可将定子绕组绕制的开始和绕制的最后邻接，可容易的进行接线操作。
(实施例2)下面，利用图13～图15，对第2实施例的旋转电机的构成进行说明。而第2实施例的旋转电机的全体构成与图1及图2中所示的相同。
图13是第2实施例的旋转电机中的定子绕组的绕制方法的说明图。图14是第2实施例的旋转电机中的定子绕组的绕制时的线圈配置图。图15是第2实施例的旋转电机中的定子绕组中的静电电容的说明图。
在第2实施例中，与图8、图9、图11中说明的一样，1个定子绕组，例如定子绕组U1的线圈数为12T来说明。
在第2实施例中将1个定子绕组的线圈分割为3个线圈组之后，用自动绕线机依次缠绕到线圈框VL上(3分割缠绕＝1往复半缠绕)。即，在第2实施例中，若设1个定子绕组的线圈数为12T，则1T～4T的第1线圈组，和5T～8T的第2线圈组，和9T～12T的第1线圈组取不同的线圈方式。
即，第1，如图13(A)所示，对于线圈框VF，用自动绕线机将由绝缘漆膜等绝缘被覆的导线VL依次按同一方向(R方向)4T绕制。此时，若设导线VL的粗为P，则在邻接的线圈间空出2P的间隙依次缠绕。即，设线圈间距为3P，如图14所示，从1T缠绕到4T。
而若绕制完4T，则在第4T处折返，如图13(B)所示，为相同缠绕方向，而且为第1T～4T的线圈间，并且邻接第1T～4T的线圈，并以留下1个线圈的间隙的状态，从第2组的第5T绕制到第8T。
进而若绕制完8T，则在第8T处折返，如图13(C)所示，以相同缠绕方向，而且在第1T～4T的线圈，和第5T～8T间，从第3组的第9T绕制到第12T。
其结果，如图14所示，按按第1T-第8T-第9T-第2T-第7T…第4T-第5T-第12T这一顺序，绕组以1层状态排列。
而且，由第2线圈框VF2，当串联连接第1定子绕组和第2定子绕组时(如图3的定子绕组U1和定子绕组U2那样串联连接时)，继续对第2线圈框VF2和与从图13(A)至图13(C)所示的相同顺序绕制第2定子绕组。
下面，利用图15，对这样排列绕制的绕组的静电电容进行说明，而在此，为了简化说明，还为了可与图10、图11对比，设1个绕组的线圈数为6T进行说明。
在原来的方式中，如图10中所说明，线圈间合成静电电容C2为合成串联连接的5个线圈间静电电容Cc，故为((1/5·Cc))。
另一方面，在第2实施方式中，如图15所示，在6T绕组的情况时，线圈间静电电容形成第1T-第4T间，第2T-第5T间，第2T-第3T间，第4T～第5T间，第3T-第6T间5个。因此，由于2个Cc串联连接的电路成为2个和1个Cc进行3并联连接，故线圈间合成静电电容C2为(2·Cc)，与原来相比，可使线圈间合成静电电容增大。
这样，将1个定子绕组的线圈分割为3个线圈组之后，在依次缠绕到线圈框VL上(3分割缠绕＝1往复半缠绕)的同时，在缠绕第1线圈组的导线时，在邻接的导线间空出线圈粗P的2倍的间隙依次缠绕。而且，在绕制第2线圈组时，在第1线圈组间形成的间隙之间，邻接第1线圈组依次缠绕。进而，在绕制第3线圈组时，在第1线圈组和第2线圈组的间隙间缠绕。通过这样的绕制方法，由于可使线圈间合成静电电容C2增大，使式(3)中的α减小，故如图7中所说明，可减小第1绕组的分担电压ΔV1。因此，即使向由4个串联绕组组成的定子线圈的两端提供逆变器的电涌电压，也可减小第1绕组的分担电压，故即使采用实施具有与原来相同被覆厚度的绝缘漆被覆的导线，也可防止绝缘破坏。
在以上的说明中，是设1个定子绕组的线圈数为12进行说明的，而在实际中，线圈数更多。例如，在42T的情况时，将第1组、第2组及第3组的线圈数分别设为14T，第1组的第1T～第4T在间隔中空出导线粗2倍的间隙缠绕到线圈框上后，第2组的第15T～第28T，邻接第1组的线圈依次缠绕到间隙中。而且，第3组的第29T～第44T，依次缠绕到第1组和第2组的线圈的间隙中。此外，线圈数不限于3的倍数，在设1个定子绕组的线圈数为43T的情况下，设第1组的线圈数为15T，第2组和第3组的线圈数为14T，第1组的第1T～第15T在间隔中空出导线粗2倍的间隙缠绕到线圈框上后，第2组的第16T～第29T，以邻接第1组的线圈并空出间隙的状态依次缠绕。而且，第3组的第30T～第43T，依次缠绕到第1组和第2组的线圈的间隙中。
如上所说明，根据第2实施例，由于是将1个定子绕组分为3组，排列为1层，使第2组和第3组的线圈配置到第1组的线圈间，缠绕到线圈框上后之，插入到定子铁芯的槽内，构成定子绕组的，故即使是对由4个串联绕组组成的定子绕组施加逆变器的电涌电压的情况时，也可减小第1绕组的分担电压，防止绝缘破坏。因此，可提高对应逆变器的电涌电压的绝缘耐压性，而且可以同原来相同程度的外形尺寸高输出化。
此外，在绕制2个串联连接的定子绕组时，在第1个线圈后，用第2个线圈框，可容易地进行第2个线圈。
(实施例3)下面，利用图16，对第3实施例的旋转电机的构成进行说明。而第3实施例的旋转电机的全体构成与图1及图2中所示的相同。
图16是第3实施例的旋转电机中的定子绕组缠绕时线圈的配置图。
在第3实施例中，与图8、图9、图11中说明的一样，1个定子绕组，例如定子绕组U1的线圈数为12T进行说明。在第3实施例中，将1个定子绕组的线圈分割为4个线圈组之后，用自动绕线机依次缠绕到线圈框VL上(4分割缠绕＝2往复缠绕)。即，在本例中，若设1个定子绕组的线圈数为12T，则1T～3T的第1线圈组，和4T～6T的第2线圈组，和7T～9T的第3线圈组，和10T～12T的第4线圈组取不同的线圈方式。
即，第1，如图16所示，对于线圈框VF，用自动绕线机将由绝缘漆膜等绝缘被覆的导线VL依次按同一方向3T绕制。此时，若设导线VL的粗为P，则在邻接的线圈间空出3P的间隙依次缠绕。即，设线圈间距为4P，如图16所示，从1T缠绕到3T。
而若绕制完4T，则在第3T处折返，如图16所示，为相同缠绕方向，而且为第1T～3T的线圈间，并且邻接第1T～3T的线圈，并以留下2个线圈的间隙的状态，从第2组的第4T绕制到第6T。
而若绕制完6T，则在第6T处折返，如图16所示，为相同缠绕方向，而且为第1T～3T的线圈间，并且邻接第2T～6T的线圈，并以留下1个线圈的间隙的状态，从第3组的第7T绕制到第9T。
进而若绕制完9T，则在第9T处折返，如图16所示，为相同缠绕方向，而且在第1T～4T的线圈，和第7T～9T间，从第4组的第10T绕制到第12T。
其结果，如图16所示，按第1T-第6T-第7T-第12T-…第3T-第4T-第9T-第10T顺序，绕组以1层状态排列。
这样排列的绕组的线圈间的静电电容与原来的从第1T到第12T依次缠绕的情况相比可增大。
这样，将1个定子绕组的线圈分割为4个线圈组之后，在依次缠绕到线圈框VL上(4分割缠绕＝2往复缠绕)的同时，在缠绕第1线圈组的导线时，在邻接的导线间空出线圈粗P的3倍的间隙依次缠绕。而且，在绕制第2线圈组时，在第1线圈组间形成的间隙中，邻接第1线圈组依次缠绕。进而，在绕制第3线圈组时，在第1线圈组形成的间隙间，邻接第2线圈组依次缠绕。而第4线圈组，在第1组和第3组的间隙间缠绕。通过这样的绕制方法，由于可使线圈间合成静电电容C2增大，使式(3)中的α减小，故如图7中所说明，可减小第1绕组的分担电压ΔV1。因此，即使向由4个串联绕组组成的定子线圈的两端提供逆变器的电涌电压，也可减小第1绕组的分担电压，故即使采用实施具有与原来相同被覆厚度的绝缘漆被覆的导线，也可防止绝缘破坏。
在以上的说明中，是设1个定子绕组的线圈数为12T进行说明的，而在实际中，线圈数更多。例如，在44T的情况时，将第1组～第4组的线圈数分别设为11T，第1组的第1T～第11T在间隔中空出导线粗3倍的间隙缠绕到线圈框上后，第2组的第12T～第24T，邻接第1组的线圈依次缠绕到间隙中。而且，第3组的第25T～第36T，邻接第2组缠绕到第1组和第2组的线圈之间。并且，第4组的第37T～第44T，依次缠绕到第1组和第3组的间隙中。此外，线圈数不限于4的倍数，在设1个定子绕组的线圈数为43T的情况下，设第1组～第3组的线圈数为14T，第4组线圈数为13T，如上所述进行绕制。
如上所说明，根据第3实施例，由于是将1个定子绕组分为4组，排列为1层，缠绕到线圈框上之后，插入到定子铁芯的槽内，构成定子绕组的，故即使是对由4个串联绕组组成的定子绕组施加逆变器的电涌电压的情况时，也可减小第1绕组的分担电压，可防止绝缘破坏。因此，可提高对应逆变器的电涌电压的绝缘耐压性，而且可以同原来相同程度的外形尺寸高输出化。
若归纳以上的第1实施例(图8、图9及图11)、第2实施例(图13、图14、图15)、第3实施例(图16)，则在将1个定子绕组分为N组(N＝2、3、4)的同时，使各组的线圈数相同或大致相同(各组的线圈数之差为“1”)。最初，对应导线粗P，空出((N-1)·P)的间隙，将各组的线圈缠绕到线圈框上。第1组线圈绕制一结束，就在此处折返，并在该间隙中邻接第1组线圈缠绕第2组线圈。在N＝3以上的情况时，进一步在该间隙中邻接缠绕第2组线圈的下组线圈，在排列为1层并缠绕到线圈框上后，插入到定子铁芯的槽内，构成定子绕组。
(实施例4)下面，利用图17，对采用第1至第3本实施例的旋转电机的电动车辆之一的混合动力汽车的电机驱动系统(第4实施例)的构成进行说明。
图17是表示采用第1至第3本实施例的旋转电机的电动车辆之一的混合动力汽车的电机驱动系统(第4实施例)的框图。
第4实施例的混合动力汽车是分别由内燃机的发动机EN和由上述第1至第3实施例中说明的旋转电机组成的前侧电动机·发电机FMG驱动的前轮WH-F、由上述第1至第3实施例中说明的旋转电机组成的后侧电动机·发电机RMG驱动的后轮WH-R构成的四轮驱动式汽车。而在本实施方式中，对分别由发动机EN和前侧电动机·发电机FMG驱动的前轮WH-F、后侧电动机·发电机RMG驱动的情况进行说明，但也可分别由发动机EN和由上述各实施方式中说明的旋转电机组成的前侧电动机·发电机FMG驱动的后轮WH-R、由后侧电动机·发电机RMG驱动前轮WH-F。
在前轮WH-F的前轮车轴DS-F中，通过前侧差动装置FDF机械连接变速机TM。在变速机TM中，通过输出控制机构(图示省略)机械连接发动机EN和电动机·发电机MG。输出控制机构(图示省略)是执行旋转出力的合成和分配的机构。在前侧电动机·发电机MG的定子线圈中，电气连接逆变器INV的交流侧。逆变器INV是将直流电变换为三相交流电的电力变换装置，是控制电动机·发电机MG的。在逆变器INV的直流侧，电气连接蓄电池。
在后轮WH-R的后轮车轴DS-R1，DS-R2中，通过后侧差动装置RDF和后侧减速机RG机械连接后侧电动机·发电机RMG。在后侧电动机·发电机RMG的定子线圈中，电气连接逆变器INV的交流侧。在此，逆变器INV是对前侧电动机·发电机FMG和后侧电动机·发电机RMG共用的，具有用于驱动电动机·发电机MG用的变换电路部和后侧电动机·发电机RMG的变换电路部的驱动控制部。而对逆变器INV的构成，利用图18在以后叙述。
混合动力汽车在起动时及低速行驶时(发动机EN的运行效率(燃费)低的行驶区域)，由前侧电动机·发电机FMG驱动前轮WH-F。而在第4实施例中，对混合动力汽车起动时及低速行驶时由前侧电动机·发电机FMG驱动前轮WH-F的情况进行了说明，而可由前侧电动机·发电机FMG驱动前轮WH-F，也可由后侧电动机·发电机RMG驱动后轮WH-R(也可四轮驱动行驶)。由蓄电池BA向逆变器INV提供直流电。提供的直流电由逆变器INV变换为三相交流电。这样得到的三相交流电提供给侧电动机·发电机FMG的定子线圈。这样，驱动前侧电动机·发电机FMG，产生旋转出力。该旋转出力通过输出控制机构(图示省略)输入变速机TM。输入的旋转出力由变速机TM变速，并输入差动装置FDF。输入的旋转轴出力由差动装置FDF分配到左右，分别传送到前轮WH-F一方中的前轮车轴DS-F和前轮WH-F另一方的前轮车轴DS-F。由此旋转驱动前轮车轴DS-F。而且，由前轮车轴DS-F的旋转驱动旋转驱动前轮WH-F。
混合动力汽车在正常行驶时(行驶在干的路面的情况，发动机EN的运行效率(燃费)好的行驶区域)，由发动机EN驱动前轮WH-F。因此，发动机EN的旋转出力通过输出控制机构(图示省略)输入到变速机TM。输入的旋转出力由变速机TM进行变速。变速后的旋转出力通过前侧差动装置FDF传送到前轮车轴DS-F。由此旋转驱动前轮WH-F。此外，检测蓄电池BA的充电状态，在需要对蓄电池BA充电的情况时，通过输出控制机构(图示省略)将发动机EN的旋转出力分配到前侧电动机·发电机的FMG，旋转驱动前侧电动机·发电机的FMG。这样，前侧电动机·发电机FMG作为发电机动作。通过该动作，在前侧电动机·发电机FMG的定子线圈中产生三相交流电。该产生的三相交流电，由逆变器INV变换为所定的直流电。由该变换得到的直流电提供给蓄电池BA。这样，蓄电池BA被充电。
混合动力汽车在四轮驱动行驶时(行驶在雪路等低μ的路面的情况，发动机EN的运行效率(燃费)好的行驶区域)，由后侧电动机·发电机RMG驱动后轮WH-R。此外，与上述正常行驶相同，由发动机EN驱动前轮WH-F。而且，由于因后侧电动机·发电机RGM的驱动，蓄电池BA的蓄电量减少，故与上述正常行驶相同，由发动机EN的旋转出力旋转驱动前侧电动机·发电机的FMG，对蓄电池BA充电。由于由后侧电动机·发电机RMG驱动后轮WH-R，故由蓄电池BA向逆变器INV提供直流电。所提供的直流电由逆变器INV变换为三相交流电，由该变换得到的交流电提供给后侧电动机·发电机RMG的定子线圈。这样，驱动后侧电动机·发电机RMG，产生旋转出力。产生的旋转出力由后侧减速机RG减速，输入差动装置RDF。输入的旋转出力由差动装置RDF分配到左右，分别传送到后轮WH-R一方中的后轮车轴DS-R1、DS-R2和后轮WH-R另一方的后轮车轴DS-R1和DS-R2。由此旋转驱动后轮车轴DS-F4。而且，由后轮车轴DS-R1、DS-R2的旋转驱动旋转驱动后轮WH-R。
混合动力汽车在加速时，由发动机EN和前侧电动机·发电机FMG驱动前轮WH-F。另外，在第4实施例中，对混合动力汽车在加速时，由发动机EN和前侧电动机·发电机FMG驱动前轮WH-F进行说明，而可由发动机EN和前侧电动机·发电机FMG驱动前轮WH-F，也可由后侧电动机·发电机RMG驱动后轮WH-R(也可四轮驱动行驶)。通过输出控制机构(图示省略)，发动机EN和前侧电动机·发电机FMG的旋转出力被输入变速机TM。输入的旋转出力由变速机TM变速。变速后的旋转出力通过差动装置FDF传送到前轮车轴DS-F。这样，旋转驱动前轮WH-F。
混合动力汽车在还原时(踩下刹车时，减缓踩下油门时或停止踩油门时等减速时)，通过前轮车轴DS-F、差动装置FDF、变速机TM、输出控制机构(图示省略)，将前轮WH-F的旋转出力传输到前侧电动机·发电机FMG，旋转驱动前侧电动机·发电机FMG。这样，前侧电动机·发电机FMG作为发电机动作。通过该动作，在前侧电动机·发电机FMG的定子线圈中产生三相交流电。该产生的三相交流电由逆变器INV变换为所定的直流电。由该变换得到的直流电提供给蓄电池BA。由此，蓄电池被充电。另一方面，通过后轮车轴DS-R1、DS-R2、车辆用出力传送装置100的差动装置RDF、减速机RG，将后轮WH-R的旋转出力传输到后侧电动机·发电机RMG，旋转驱动后侧电动机·发电机RMG。这样，后侧电动机·发电机RMG作为发电机动作。通过该动作在后侧电动机·发电机RMG的定子线圈中产生三相交流电。该产生的三相交流电由逆变器INV变换为所定的直流电。由该变换得到的直流电提供给蓄电池BA。由此，蓄电池被充电。
根据第4实施例的电机驱动系统，即使大出力化绝缘性也好，由于具有小形电动机(旋转电机)，故可谋求装载在车辆上节省空间，可有助于车辆的小型化、轻量化及低成本化。
下面，利用图18，对图17所示的混合动力汽车的电机驱动系统中采用的逆变器INV的电路构成进行说明。
图18是表示图17所示的混合动力汽车的电机驱动系统中采用的逆变器INV的电路构成的电路框图。
逆变器INV由2个逆变器INV1、INV2构成。逆变器INV1、INV2的构成相同。逆变器INV1、INV2分别由功率模块PM和驱动单元DU构成。驱动单元DU由电动机控制单元MCU控制。由蓄电池BA向功率模块PM提供直流电，逆变器INV1、INV2分别变换为交流电，提供给电动机·发电机。此外，当电动机·发电机作为发电机动作时，发电机的输出由逆变器INV1、INV2变换为直流电给蓄电池BA充电。
逆变器INV1的功率模块PM由6个桥臂构成，将由车载用直流电源的蓄电池BA提供的直流电变换为交流电，并向旋转机的电动机·发电机FMG、RMG供电。功率模块PM的上述6个桥臂作为半导体的开关元件使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅极双极晶体管)。作为半导体开关元件，可使用IGBT以外的功率MOS-FET(Metal OxideSemiconductor-Field Effect Transistor)。
IGBT具有动作速度快的优点。以往由于功率MOS-FET可使用的电压低，故用IGBT制作高压用逆变器。但是，最近功率MOS-FET可使用的电压变高，在车辆用逆变器中的任何地方均可作为半导体开关元件使用。功率MOS-FET半导体构造比IGBT简单，半导体制造工艺具有比IGBT简化的优点。
在图18中，U相、V相、W相各相上的上桥臂和下桥臂分别串联连接。U相和V相和W相的各上桥臂的集电极端子(使用功率MOS-FT时为漏极端子)分别连接蓄电池BA的正极。另一方面，U相和V相和W相各下桥臂的发射极端子(功率MOS-FT时为源极端子)分别连接蓄电池BA的负极。
U相上桥臂的发射极端子(功率MOS-FT时为源极端子)和U相下桥臂的集电极端子(使用功率MOS-FT时为漏极端子)的连接点连接到电动机·发电机FMG(RMG)的U相端子，流过U相电流。电机子线圈(永久磁体型同步电动机的定子线圈)为Y型接线时流过U相线圈的电流。V相上桥臂的发射极端子(功率MOS-FT时为源极端子)和V相下桥臂的集电极端子(使用功率MOS-FT时为漏极端子)的连接点连接到电动机·发电机FMG(RMG)的V相电机子线圈(定子线圈)的V相端子，流过V相电流。定子线圈为Y接线时流过V相线圈的电流。W相上桥臂的发射极端子(功率MOS-FT时为源极端子)和W相下桥臂的集电极端子(使用功率MOS-FT时为漏极端子)的连接点连接到电动机·发电机FMG(RMG)的W相端子，流过W相电流。电机子线圈为Y接线时流过W相线圈的电流。将由蓄电池BA提供的直流电变换为交流电，通过提供给构成电动机·发电机FMG(RMG)的定子的U相、V相、W相的3相定子线圈，通过由流过3相定子绕组的电流产生的磁动势旋转驱动转子。
由电动机控制单元RM，控制产生选通信号的驱动单元DU，由各相驱动单元从各相驱动单元发出的选通信号，向各相半导体开关元件提供选通信号。由该选通信号控制各桥臂的导通、非导通(遮断)。其结果，将所提供的直流电变换为三相交流电。由于已知三相交流电的产生，故省略详细的动作说明。
(实施例5)下面，利用图19及图20，对本发明第5实施例的旋转电机的构成进行说明。本实施例的旋转电机的整体构成与图1、图2相同，本实施例的旋转电机的定子绕组的接线图与图3相同。
图19是本发明第5实施例的旋转电机中的定子绕组绕制时线圈的配置图。图20是本发明第5实施例的旋转电机中的定子绕组的绕制方法的说明图。
如图8所示，在空出间隙将第1组绕组缠绕到线圈框VF上后，将第2组绕组依次缠绕到该间隙中的情况下(1往复缠绕的情况)，如图8所示，对应第1组绕组，第2组绕组为交叉。同样，如图13所示，在空出间隙将第1组绕组缠绕到线圈框VF上后，将第2组绕组依次缠绕到该间隙，而且，在将第3组绕组缠绕到该间隙中的情况下(1往复半缠绕的情况)，如图13所示，对应第1组绕组，第2组绕组为交叉；对应第2组绕组，第3组绕组为交叉。
这样，在绕组交叉的状态，如图12(A)所示，在定子槽内，在从槽的入口部依次插入绕组的情况下，交叉的部分不在槽内，而在槽的两端部，即在图1的绕组端部14产生。如图2中所说明，在分布绕制定子绕组的情况下，绕组端部14的轴方向长度开始变长，而且由于交叉的部分在绕组的端部产生，绕组端部的轴方向长度进一步变长。该绕组端部全部沿定子铁芯半径方向的外周方向折弯成形后，如图1所示，将定子10插入外壳30内，制造旋转电机。
在此，若设外壳30的内径为例如Φ214mm，则如果定子10的外形不小于外壳30的内径，即不小于Φ214mm，则定子10就不能插入外壳30的内部。
如图3所示，各相绕组分别由8个绕组构成，在全部由24个绕组构成定子绕组的情况下，在上述1个绕组中，由于产生交叉部分，绕组端部的轴方向长度增大的量甚微，而对所有24个绕组，在如图8所示的1往复或如图13所示的1往复半缠绕制的情况下，作为全体绕组端部长度就变得相当长。其结果，在沿外周方向折弯绕组端部时，有时定子的外径变得比外壳30的内径还大。例如，图13所示的1往复半缠绕制时的定子外径为Φ218mm。
为了解决这样的问题点，在本实施例中如下构成。即如图3所示，在各相绕组由以2串连4并联的8个绕组构成的情况下，特别注重2串联绕组。而如图4所示，若对在U相和V相为4串连绕组的情况下来看，当向该4列串连绕组施加高电压Vin时，绕组U1’被施加最高电压。而也有在绕组V1’侧被施加高电压的情况。即，在各相绕组内高电压施加于位于引出线侧的绕组U1’和V1’。此外，在如图4所示的4串联绕组中，各绕组电压分担率是高电压侧(引出线侧)的第1个绕组的分担率为最高。
因此，在本实施例中，例如如图3所示，在各相绕组由2串连绕组构成的情况下，对于置位于引出线侧的绕组U1、U3、U5、U7、V1、V3、V5、V7、W1、W3、W5、W7，采取如图13所示的1往复半的绕组绕制构成。另一方面，对位于中性点N侧的绕组U2、U4、U6、U8、V2、V4、V6、V8、W2、W4、W6、W8，采取利用图19后述的排列绕的绕组绕制构成。
在此，利用图19，对排列绕的绕组绕制构成进行说明。例如，在图3的绕组U2用12匝构成的情况下，如图19所示，对线圈框VF，利用自动绕线机将由绝缘漆膜绝缘被覆的导线VL依次按同一方向缠绕12T。此时，若设导线VL的粗为P，则在邻接的线圈间无空余的间隙，相互邻接地依次缠绕。将该绕制构成称为排列绕。
这样，对位于中性点N侧的绕组U2、U4、U6、U8、V2、V4、V6、V8、W2、W4、W6、W8，在采取图19中所示的排列绕的绕组绕制构成的情况下，在图4中所示的4串连绕组中，各绕组的电压分担率如下。在此，例如，将所有构成图4的4串连绕组的U1’、U2’、V2’、V1’设为1往复缠绕制的绕组构成时的电压分担率如图7中所说明，若设所有所施加的电压为100％，则相对于α＝4时的第1绕组的分担电压ΔV1为约60％，第2绕组的分担电压ΔV2为约30％。在向4串联电路施加1300V以上的电涌电压的情况时，若设1个绕组的分担电压为60％，则向该绕组的两端施加约800V。被覆绕组的被覆绝缘漆的绝缘特性，在向绕组两端施加约800V的电压的状态下，为不产生绝缘破坏的程度。
与此相对应，在构成图4的4串连绕组的U1’、U2’、V2’、V1’中，将位于引出线侧的绕组U1’、V1’1往复半缠绕，将位于中性点N侧的绕组U2’、V2’按图19的排列绕时的电压分担率，若设所有施加的电压为100％，则为第1绕组的绕组U1’的分担电压ΔV1约为41％，与此相对应，第2绕组的绕组U2’的分担电压ΔV2约为57％。如上所述，各绕组由于采用具有即使施加1300V的60％的电压也不会引起绝缘破坏的绝缘皮膜，故如上所述，在分担电压ΔV1约为41％、分担电压ΔV2约为57％的情况下，第1绕组和第2绕组都不会产生绝缘破坏。而施加到第3绕组和第4绕组的电压为剩余的约2％的电压，当然不会产生绝缘破坏。
以上，如图3所示，采用对24个定子绕组的内、半部分的12个具有交叉部分的1往复半缠绕的绕组绕制构成，可提高引出线侧的绝缘破坏特性，通过采用对其余半部分的12个不具有交叉部分的排列绕制的绕制构成，可缩短绕组端部的长度，而且还可维持绝缘电压。顺便提一下，采用对24个定子绕组的内、半部分的12个具有交叉部分的1往复半缠绕的绕组绕制构成，可提高引出线侧的绝缘破坏特性，对其余半部分的12个不具有交叉部分的排列绕制的绕制构成的情况时，将绕组端部沿外径方向折弯成形时，定子的外径可做成Φ214mm，可插入外壳中。
下面，利用图20，对本实施例的旋转电机中的定子绕组的绕制方法进行说明。
在本实施例中，将2串联绕组内、第1定子绕组的线圈分割为3个线圈组之后，利用自动绕线机依次缠绕到线圈框VL上(3分割缠绕＝1往复半缠绕)。即，若设1个定子绕组的线圈数为12T，则1T～4T的第1线圈组，和5T～8T的第2线圈组，和9T～12T的第3线圈组，取不同的线圈方式。
即，第1，如图20(A)所示，对于线圈框VF，利用自动绕线机，将由绝缘漆膜等绝缘被覆的导线VL依次按同一方向(R方向)缠绕4T。此时，若设导线VL的粗为P，则在邻接的线圈间空出2P的间隙依次缠绕。即，设线圈的间距为3P，如图14所示，从第1T到第4T缠绕。
而若4T部分绕制结束，则在第4T处折返，如图20(B)所示，以相同缠绕方向，并且为第1T～4T的线圈间，且邻接第1T～4T的线圈，而且在留下1个线圈部分的间隙的状态，从第2组的第5T缠绕第8T。
并且，若8T部分绕制结束，则在第8T处折返，如图20(C)所示，以相同缠绕方向，并且在第1T～4T的线圈和第5T～8T间，从第3组的第9T缠绕第12T。
其结果，如图14所示，按第1T-第8T-第9T-第2T-第7T-…第4T-第5T-第12T这一顺序，绕组以1层的状态排列。
并且，在有第2线圈框VF2、串联连接第1定子绕组和第2定子绕组的情况下(如图3的定子绕组U1和定子绕组U2串联连接的情况)，接着对第2线圈框VF2，如图19所示，以相互邻接排列绕缠绕12T绕组。
这样，在2串联绕组内，采用将第1绕组1往复半缠绕的绕组绕制构成，通过排列绕制第2绕组，可提高各绕组的绝缘性能，并可缩短绕组端部的长度，同时在缠绕2个串联连接的定子绕组时，在第1个线圈后，利用第2个线圈框，可容易地进行第2个线圈的绕制。
(实施例6)下面，利用图21，对本发明第6实施例的旋转电机构成进行说明。本实施例的旋转电机的全体构成与图1、图2相同，本实施例的旋转电机的定子绕组的接线图与图3相同。
图21是本发明第6实施例的旋转电机中的定子绕组的绕制方法的说明图。
在本例中，在串联绕组内，采用将第1定子绕组1往复半缠绕的绕组绕制构成，通过排列绕制第2绕组，可提高各绕组的绝缘性能，并可缩短绕组端部的长度。
即，如图21所示，在2串联绕组内，将第1定子绕组的线圈分割为2个线圈组之后，利用自动绕线机依次缠绕到线圈框上(1往复半缠绕)。即，若设1个定子绕组的线圈数为12T，则1T～6T的第1线圈组，和7T～12T的第2线圈组，取不同的线圈方式。
即，第1，如图21(A)所示，对于线圈框VF，利用自动绕线机，将由绝缘漆膜等绝缘被覆的导线VL依次按同一方向(R方向)缠绕6T。此时，若设导线VL的粗为P，则在邻接的线圈间空出1P的间隙依次缠绕。即，设线圈的间距为2P，如图9所示，从第1T到第6T缠绕。
而若6T部分绕制结束，则在第6T处折返，如图21(B)所示，以相同缠绕方向，并且以邻接第1T～6T的状态，从第2组的第7T缠绕第12T。
并且，在有第2线圈框VF、串联连接第1定子绕组和第2定子绕组的情况下(如图3的定子绕组U1和定子绕组U2串联连接的情况)，接着，经由连接线，对第2线圈框VF2，如图19所示，以相互邻接排列绕缠绕12T绕组。
这样，对2串联绕组内，采用将第1绕组1往复缠绕的绕组绕制构成，以第2绕组排列绕时的电压分担率进行说明。在构成图4的4串连绕组的U1’、U2’、V1’、V2’中，将位于引出线侧的绕组U1’、V1’1往复半缠绕，将位于中性点N侧的绕组U2’、V2’按图19的排列绕时的电压分担率，若设所有施加的电压为100％，则为第1绕组的绕组U1’的分担电压ΔV1约为48％，与此相对应，为第2绕组的绕组U2’的分担电压ΔV2约为53％。如上所述，各绕组由于采用具有即使施加1300V的60％的电压也不会引起绝缘破坏的绝缘皮膜，故如上所述，在分担电压ΔV1约为48％、分担电压ΔV2约为53％的情况下，第1绕组和第2绕组都不会产生绝缘破坏。而第1绕组和第2绕组的电压分担率，比图20所示的1往复半缠绕的绕组绕制构成和排列绕的绕组绕制构成的情况可减小绝对值。因此，在施加到所有4串连绕组的电压变高的情况下，本例与图20的例相比，由于可减小各绕组的电压分担率，故提高了绝缘耐压性。此外，与1往复半缠绕的绕组绕制构成相比，由于1往复缠绕的绕组绕制构成绕组交叉部分少，故绕组端部的长度也短。
这样，在2串联绕组内，采用将第1绕组1往复半缠绕的绕组绕制构成，通过排列绕制第2绕组，可提高各绕组的绝缘性能，并可缩短绕组端部的长度。
而在以上的说明中，1相的定子绕组是以2串联连接说明的，也可是3串联以上的连接。在3串联连接的情况下，引出线侧的第1绕组定为1往复半缠绕的绕组绕制构成或1往复缠绕的绕组绕制构成。中性点侧的第3绕组定为排列绕的绕组构成。对中间的第2绕组，定为1往复半缠绕的绕组绕制构成或1往复缠绕的绕组绕制构成，或排列绕的绕组构成的任意一个。在欲提高绝缘耐压性的情况时，定为1往复半缠绕的绕组绕制构成或1往复缠绕的绕组绕制构成，在欲缩短绕组端部长度的情况时，定为排列绕的绕组构成。
(实施例7)根据图22至图26，对本发明的第7实施例进行说明。而对与前例相同部分，赋予相同符号，省略其说明。
在本实施例中，如图26所示，24个定子绕组U1、U2、…、U8，V1、V2、…、V8，W1、W2、…、W8，每相由接线环连接。而图中的实线表示U相的接线环，点划线表示V相的接线环，虚线表示W相的接线环。这样，U相，V相，W相的各相绕组Y型接线。接线环利用由薄板状导体组成的总线条构成，将由逆变装置提供的三相交流提供给上述相绕组。另外，代替Y型接线，也可由接线环Δ接线。
本实施例的定子绕组14如图22所示，由连接U相定子绕组(U相线圈电路)U、V相定子绕组(V相线圈电路)V、W相定子绕组(W相线圈电路)W的三相定子绕组的中性点侧形成的Y型接线电路(星型接线电路)构成。各相定子绕组(线圈电路)4个串联连接多圈缠绕形成绕组导体的相绕组(或单位绕组)形成串联电路，由并联连接2个该串联电路构成。在U相定子绕组(U相线圈电路)中，串联连接相绕组(单位绕组)U1～U4，构成1个串联电路，串联连接相绕组(单位绕组)U5～U8，也构成1个串联电路，并联连接这些电路。在V相及W相的定子绕组(线圈电路)中也相同，串联连接相绕组(单位绕组)V1～V4的串联电路和串联连接相绕组(单位绕组)V5～V8的串联电路，与串联连接相绕组(单位绕组)W1～W4的串联电路和串联连接相绕组(单位绕组)W5～W8的串联电路分别并联连接。在本实施例中，构成1个串联电路的的相绕组(或单位绕组)的数，比构成1个线圈电路的串联电路的数还大，那样构成各相的定子绕组(线圈电路)。
下面，利用图23至图25对本实施例的定子线圈的制造方法进行说明。相绕组(单位绕组)按白色空心箭头指示的顺序制作。首先，从线轴40引出的漆包线41(绕组导体)，对线圈框50，向一个方向即画面上方方向，从线圈框50的一端(画面下侧)向另一端(画面上侧)开始多圈缠绕(参照图23(a)、(b))。此时，各匝间空出大于绝缘漆线41线径的间隙42，在该间隙24进行反相绕制。
如图23(b)所示，在绕完所有所定的匝数/往复次数的缠绕数后，接着将缠绕方向转换到逆方向，就如反过来绕向开始绕匝侧(画面下方向)，按所定的匝数，从线圈框50的另一端(画面上侧)到一端(画面下侧)将漆包线41缠绕到线圈框50上(参照图23(c)、(d))。此时，反向绕的漆包线41配置到由正向绕的漆包线41形成的间隙24中。
此外，当漆包线41(绕组导体)的匝数为奇数时，例如，在1往复缠绕漆包线41(绕组导体)的情况下，只是(匝数-1)/2，或(匝数+1)/2次向一方向绕，其后，向反方向绕即可。
如图23(d)所示，若按所定的匝数，通过1往复缠绕将漆包线41缠绕到线圈框50上绕完时，则对应线圈框50的漆包线绕组43(绕组导体组)的排列如图24所示。即，漆包线41(绕组导体)的一方向匝数为5匝(往复的匝数为10匝)时，漆包线绕组43(绕组导体组)的排列从线圈框50开始绕侧按第10匝→第1匝→第9匝→第2匝…→第7匝→第4匝→第6匝→第5匝的顺序排列。
这样，绕到线圈框50上的漆包线绕组43(绕组导体组)，从线圈框50的开始绕侧，即第10匝的漆包线41(绕组导体)，依次从开口部插入槽15内，如图25所示，收存在槽15内。此时，槽15内的漆包线绕组43(绕组导体组)的排列存在接近图3所示的排列顺序的状态，开始绕漆包线41S(绕组导体)和绕制结束漆包线41E(绕组导体)配置在极其接近的位置。在本实施例中，当设漆包线41(绕组导体)的线径为R时，开始绕漆包线41S(绕组导体)和绕制结束漆包线41E(绕组导体)之间的距离为2R以内。
在定子铁芯12的槽15的内表面敷有槽绝缘17，在其上收存有漆包线绕组43(绕组导体组)。此外，为了防止漆包线41(绕组导体)的飞出，在漆包线绕组43(绕组导体组)的上部，即槽15的开口部配置楔子16。
根据本实施例，在低压旋转电机中，控制难以控制的槽内导体排列，由于将缠绕开始漆包线41S(绕组导体)和缠绕制结束漆包线41E(绕组导体)配置在极其接近的位置，故使漆包线41(绕组导体)的匝间耦合电容与原来相比增大。这样，根据本实施例，可降低对应逆变装置急剧的电涌电压的漆包线41(绕组导体)的匝间分担电压。因此，根据本实施例，可降低向对应逆变装置急剧电涌电压(与中性点侧相反的一侧)相绕组(单位绕组)的电压集中，提高旋转电机的耐电涌电压特性。
此外，根据本实施例，设构成各相串联电路的相绕组(或单位绕组)的数为4，由于比构成各相线圈电路的串联电路数(2)大，故还可将伴随漆包线41(绕组导体)的匝间耦合电容强化的相绕组(或单位绕组)的分担电压的降低部分分担到其它相绕组(或单位绕组)，可使各相绕组(或单位绕组)的分担电压平均化。这样，根据本实施例，可降低在同相相绕组(或单位绕组)的线圈端部间的接触部产生的电压。因此，根据本实施例，在同相相绕组(或单位绕组)的线圈端部间不需要夹绝缘纸，可提高旋转电机的耐电涌电压特性。
此外，同相相绕组(或单位绕组)的线圈端部是，从定子铁芯12的轴方向两端部向定子铁芯12(槽15)的外部突出，配置在定子铁芯12的轴方向两端面的空间部位，是连接配置在槽15内的相绕组(或单位绕组)的2个线圈边部的部分。
在本实施例中，如图26所示，各相，构成串联电路一方的多个相绕组(或单位绕组)，连续配置到从线圈电路的引出侧(与中性点侧相反的一侧)到定子铁芯12周方向一方(顺时针方向)，构成串联电路另一方的多个相绕组(或单位绕组)，连续配置到从线圈电路的引出侧(与中性点侧相反的一侧)到定子铁芯12周方向另一方(逆时针方向)，邻接的部分相互接触。例如，在U相，U1～U4的相绕组连续配置到从U相的引出侧到定子铁芯周方向一方(顺时针方向)，U5～U8的相绕组连接配置到从U相的引出侧到定子铁芯12周方向另一方(逆时针方向)，邻接的部分相互接触。
此外，在本实施例中，构成各个串联电路的多个相绕组(或单位绕组)按线圈端部的配置顺序依次串联连接。例如，U相串联电路一方因U1～U4的相绕组(或单位绕组)按顺序配置到定子铁芯12周方向一方(顺时针方向)，故U1～U4的相绕组(或单位绕组)的串联连接顺序也为U1～U4的相绕组(或单位绕组)的顺序。U相的串联电路的另一方，V相的串联电路及W相的串联电路也为同样的连接构成。
下面，利用图27、28，说明本实施例的定子绕组和比较例的定子绕组之间的特性比较结果。
首先，根据图30至32，对比较例的定子绕组的构成进行说明。比较例的定子绕组的接线电路与图22所示的本实施例的定子绕组的接线电路相同。
比较例如图30所示，是对应线圈框150一方向，即向画面上方向，从线圈框150的一端侧(画面下侧)到另一端侧(画面上侧)，将从线轴140引出的漆包线141以一次缠绕的工艺多匝绕制的(参照图30(a)、(b))。为此，在比较例中，对应线圈框150的漆包线绕组143(绕组导体组)的排列，如图31所示，为从线圈框50开始绕侧按第1匝→第2匝→第3匝…→第8匝→第9匝→第10匝的顺序。此外，在比较例中，缠绕到线圈框150上的漆包线绕组143(绕组导体组)从线圈框150开始绕侧，即第1匝的漆包线141(绕组导体)依次从开口部插入槽115内，如图32所示，收存在槽115内。此时，槽115内的漆包线绕组143(绕组导体组)的排列为接近图31所示的排列顺序状态，开始绕漆包线141S(绕组导体)和绕制结束漆包线141E(绕组导体)配置在远离位置。
图27是表示对应电涌电压上升沿时间的绕组导体匝间分担电压的特性图，(a)表示本实施例的定子绕组特性，(b)表示比较例定子绕组的特性。而电涌电压的波形如图右上所示，在此，设电涌电压的波峰值为100％一定，表示使上升沿时间tr变化时的结果。
如图27(a)所示，在本实施例的定子绕组中，线路侧第1相绕组(单位绕组)的分担电压61，第2相绕组(单位绕组)的分担电压63，第3相绕组(单位绕组)的分担电压63，第4相绕组(单位绕组)的分担电压64中的任意一个，随着电涌电压的上升时间变短而增加。但是，任一相绕组(单位绕组)绕组导体匝间绝缘的分担电压比漆包线的绝缘开始劣化的部分放电劣化电压电平小。由此可知，在本实施例的定子绕组中，在利用逆变装置驱动时，不加厚绕组绝缘就可充分耐受逆变装置的电涌电压。
与此相对应，在比较例的定子绕组中，如图27(b)所示，线路侧第1相绕组(单位绕组)的分担电压65，第2相绕组(单位绕组)的分担电压66，第3相绕组(单位绕组)的分担电压67，第4相绕组(单位绕组)的分担电压68中的任意一个，在电涌电压的上升时间变短的同时增加。此外，在比较例的定子绕组中，若线路侧的第1相绕组(单位绕组)的分担电压的增加特别大、电涌电压的上升时间变短，则第1相绕组(单位绕组)的分担电压65超过漆包线的绝缘开始劣化的局部放电劣化电压电平。由此可知，在比较例的定子绕组中，在利用逆变装置驱动时，需要施行加厚绕组绝缘等绝缘强化，必须使机械输出特性变化以耐受逆变装置的电涌电压。
图28是表示对应电涌电压上升沿时间的线圈端部间接触部分分担电压的特性图，(a)表示本实施例的定子绕组特性，(b)表示比较例的定子绕组特性。而电涌电压的波形如图右上所示，在此，设电涌电压的波峰值为100％一定，表示使上升沿时间tr变化时的结果。
如图28(a)所示，在本实施例的定子绕组中，在电涌电压上升时间tr变短的同时，分担电压增加。但是，在本实施例的定子绕组中，对应电涌电压上升时间tr的分担电压增加缓慢，对平等分布时的分担电压不大增加。因此，线圈端部间接触部分的分担电压达不到局部放电劣化电压电平。由此可知，在本实施例的定子绕组中，在利用逆变装置驱动时，在线圈端部的接触部，无需配置绝缘纸等衬垫就可充分耐受逆变装置的电涌电压。
与此相对应，在比较例的定子绕组中，如图28(b)所示，在电涌电压上升时间tr变短的同时，线圈端部间接触部分分担电压增加，超过漆包线的局部放电劣化电压电平。由此可知，在比较例的定子绕组中，在利用逆变装置驱动时，需要在线圈端部的接触部，配置绝缘纸等衬垫，强化线圈端部的接触部的绝缘，必须使机械输出特性变化，以耐受逆变装置的电涌电压。
这样，根据本实施例的旋转电机，由于在耐逆变器电涌特性好的同时无伴随绝缘强化的机械输出特性的降低，故与原来相比，不使效率降低即可获得由逆变器驱动的节能效果。
另外，在本实施例中，强化匝间的电容耦合，减少引线侧相绕组的分担电压，同时该引线侧相绕组(或单位绕组)的分担电压的减少量也分担到其他的绕组，使各相绕组(或单位绕组)的分担电压平等化。此时，设一相串联绕组数目为4，说明其效果，也对其他情况进行研究，结果，在一相的串联绕组数目在两个以上时，在电机线圈端部部分，第1绕组的缠绕开始导体(引线导体)和第2绕组的缠绕结束导体(中性点导体)在定子铁芯槽输出的线圈端部接触，因此在线圈端部间的接触部，必须配置绝缘纸等绝缘隔离件。另一方面，串联绕组数目为3以上时，线圈端部间的接触部的分担电压小于部分放电电压，在线圈端部间的接触部，不需配置绝缘纸等的隔离件，可以完全抵抗逆变器的电涌电压。尤其，串联绕组越多，越可降低线圈端部间的接触部的分担电压。
本实施例的图26的电机中，U、V、W三相线圈的引线侧绕组位置每个120°在圆周方向均匀地分布配置，使电机线圈端部尺寸均一。但是，也可以U、V、W三相的线圈的引线侧绕组。即，图26的电机，可以将U、V、W引线侧绕组位置每隔30°在圆周方向移动。此时，电机线圈端部尺寸不均一，但可以缩短从电机外部到U、V、W引线侧绕组的引线及U、V、W相的线圈中性点连接线，减小线圈电阻。因此，在电机线圈端部尺寸不均一也可以的电机中，可使U、V、W三相的线圈的引线侧绕组接近。
(实施例8)根据图29，说明本发明的第8实施例。
在本实施例中，连接图22所示的U相定子绕组(U相线圈电路)U、V相定子绕组(V相线圈电路)、W相定子绕组(W相线圈电路)W的三相定子绕组，以形成Δ型接线电路(三角形接线)，构成定子绕组。各线圈电路的构成与图22相同。此外，构成各线圈电路的多个相绕组(单位绕组)由与第1实施例相同的制造方法制作，插入定子铁芯的槽内。
但是，通常以正弦波驱动具有Δ型接线的定子绕组的旋转电机时，由于各线圈电路分担U-V相、V-W相、W-U相间的相间电压，故形成各线圈电路的相绕组(单位绕组)的分担电压变得比具有Y接线的定子绕组的旋转电机高。但是，进行各种研究的结果可知，利用逆变装置驱动旋转电机时的绕组导体的匝间绝缘的分担电压，对加在各相引出线和定子铁芯之间的急剧电涌电压产生。由此，即使在以Δ接线构成定子绕组的情况下，如本实施例，通过构成相绕组(单位绕组)，也可提高旋转电机的耐电涌电压特性。
分别例举并说明了第7实施例中3相Y型接线2并连4串连电路的定子绕组，和第8实施例中3相Δ型接线2并连4串连电路的定子绕组。本实施例的效果对第1及第2实施例中说明的2并联电路特别显著，而即使在2相的情况，或1并联电路或4并联电路的情况时，通过采用本实施例的定子绕组构成，可得到降低电涌电压的效果。
权利要求
1.一种旋转电机，是由在定子铁芯的突极，3相定子绕组分别以分布缠绕方式缠绕的定子；和与对该定子相对、可旋转支持，并且在圆周方向以等间隔配置多个永久磁体的转子构成的旋转电机，其特征在于上述定子绕组，将1个上述定子绕组分为N个组，并且设各组线圈数相同或大致相同，其中N＝2、3、4，将第1组线圈缠绕在线圈框上，留出对于导线粗P((N-1)·P)的间隙进行缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙之间，邻接上述第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上时，进一步在该间隙中邻接前一组线圈缠绕下一组线圈，在排列为1层缠绕到线圈框上后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子铁芯。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于上述定子绕组，将1个上述定子绕组分为2个组，并且设各组线圈数相同或大致相同，将第1组线圈缠绕在线圈框上，对应导线粗P，留出1P的间隙缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，缠绕第2组的线圈后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子铁芯。
3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于上述定子绕组，将1个上述定子绕组分为3个组，并且设各组线圈数相同或大致相同，将第1组线圈缠绕在线圈框上，对应导线粗P，留出2P的间隙缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，使邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，并且，在上述第1组线圈和第2组线圈间之间的隙间中，将上述第3组线圈缠绕到上述第1组和上述第2组之间，排列为1层缠绕到线圈框上后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子铁芯。
4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于上述定子绕组，由串联连接两个以上绕组构成，从上述第1定子绕组的第1组将第3组线圈缠绕到线圈框上后，利用连接上述第3组的导体，对第2线圈框，从第2定子绕组的第1组连续地缠绕到第3组的线圈，以下，使用与所述绕组的第3组连接的导体，将从第1组到第3组的线圈只缠绕余下的串联绕组数的圈数。
5.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于上述定子绕组，将1个上述定子绕组分为4个组，并且设各组线圈数相同或大致相同，将第1组线圈缠绕在线圈框上，对应导线粗P，留出3P的间隙缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，使邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，并且，在上述第1组线圈和第2组线圈的间隙中，将上述第3组线圈邻接第2组线圈缠绕，并且，在上述第1组线圈和第3组线圈的间隙中，将上述第4组线圈排列为1层缠绕到线圈框上后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子铁芯。
6.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于上述各相定子绕组，至少多个定子绕组串联2个以上连接，位于引出线侧的1个上述定子绕组分为N个组，并且设各组线圈数相同或大致相同，其中N＝2、3、4，将第1组线圈缠绕在线圈框上，留出对于导线粗P((N-1)·P)的间隙进行缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙之间，使邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上的情况时，进一步在该间隙邻接前一组线圈缠绕下一组线圈，排列为1层缠绕到线圈框上后，位于Y型接线的3相定子绕组的中性点侧位置的1个上述定子绕组，通过整列缠绕使在缠绕方向上绕组相互邻接绕制。
7.一种旋转电机，其特征在于具有定子、和在该定子圆周面介于间隙对向配置可旋转轴支撑的转子；上述定子具有定子铁芯、和以分布缠绕方式缠绕在该定子铁芯上的定子绕组；在上述定子铁芯中，在圆周方向形成在轴方向连续的多个槽；上述定子绕组，将1个上述定子绕组分为N个组，同时设各组的线圈数相同或大致相同，其中N＝2、3、4，将第1组线圈缠绕在线圈框上，对应导线粗P，留出((N-1)·P)的间隙缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，使邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上的情况时，进一步在该间隙邻接前一组线圈缠绕下一组线圈，排列为1层缠绕到线圈框上之后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子绕组。
8.一种旋转电机，其特征在于具有定子、和在该定子圆周面介于间隙对向配置可旋转轴支撑的转子；上述定子具有定子铁芯和、以分布缠绕方式缠绕在该定子铁芯上的定子绕组；在上述定子铁芯中，在圆周方向形成在轴方向连续的多个槽，上述定子绕组将1个上述定子绕组分为N个组，并且设各组的线圈数相同或大致相同，其中N＝2、3、4，在第1组线圈之间，使其他组线圈插入而排列成1层，缠绕到线圈框上后，插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子绕组。
9.一种旋转电机的制造方法，是由在定子铁芯的突极，3相定子绕组以分别分布缠绕方式缠绕的定子；和与对该定子相对、可旋转支持，并且在圆周方向以等间隔配置多个永久磁体的转子构成的旋转电机的制造方法，其特征在于将1个上述定子绕组分为N个组，同时，设各组线圈数相同或大致相同，其中N＝2、3、4，利用自动绕线机将第1组线圈缠绕在线圈框上，对应导线粗P，留出((N-1)·P)的间隙缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙之间，使邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上的情况时，进一步在该间隙邻接前一组线圈缠绕下一组线圈，在排列为1层缠绕到线圈框上后，利用自动插入机插入到上述定子的定子铁芯槽内，将定子绕组缠绕到上述定子铁芯上。
10.一种旋转电机，其特征在于具有定子、和在该定子中介于间隙对向配置保持可旋转的转子；上述定子具有有多个槽的定子铁芯和、装入上述多个槽内的定子线圈；上述定子线圈是由多个单位线圈构成，上述多个单位线圈的每一个收存在隔着几个上述槽并分开的2个上述槽中，上述各个单位线圈的每一个是将线圈导体多圈连续缠绕的线圈，以上述线圈导体连续的绕制顺序单位将上述线圈导体分为多组的情况时，不同组的上述线圈导体之间相互邻接地收存于对应的2个上述槽内。
11.根据权利要求10所述的旋转电机，其特征在于上述各个单位线圈，绕制开始的上述线圈导体和绕制结束的上述线圈导体邻接，如配置在上述槽的底部侧，收存于对应的2个上述槽内。
12.根据权利要求10所述的旋转电机，其特征在于上述各个单位线圈，不同组的上述线圈导体之间相互邻接，以将上述线圈导体排列为1列的缠绕状态，通过将上述线圈导体依次插入到对应的2个上述槽内，收存于对应的2个上述槽内。
13.根据权利要求12所述的旋转电机，其特征在于在多个组中，属于第1组的上述线圈导体，空出相应组数的间隔排列绕制，属于其它组的上述线圈导体，补完第1组的上述线圈导体形成的间隙排列绕制。
14.一种旋转电机，其特征在于具有定子、和在该定子介于间隙对向配置保持可旋转的转子；上述定子具有有多个槽的定子铁芯和装入上述多个槽内的定子线圈；上述定子线圈是由多个单位线圈构成，上述多个单位线圈的每一个收存在隔着几个上述槽并分开的2个上述槽中，上述各个单位线圈是将线圈导体多圈连续缠绕的线圈，以上述线圈导体连续的绕制顺序单位将上述线圈导体分为多组，使不同组的上述线圈导体之间相互邻接，以将上述线圈导体排列为1列的缠绕状态，通过将上述线圈导体依次插入到对应的2个上述槽内，收存于对应的2个上述槽内。
15.根据权利要求14所述的旋转电机，其特征在于在多个组中，属于第1组的上述线圈导体，空出相应组数的间隔排列绕制，属于其它组的上述线圈导体，补完第1组的上述线圈导体形成的间隙排列绕制。
16.一种旋转电机，在由将直流电变换为交流电的逆变装置驱动、产生电动力的旋转电机中，其特征在于具有定子和在该定子介于间隙对向配置可旋转轴支撑的转子；上述定子具有定子铁芯和装入该定子铁芯的3相定子线圈；上述定子铁芯是由环状磁轭铁芯和从该磁轭铁芯向径方向突出的多个T铁芯构成，上述定子线圈每相由多个单位线圈构成，上述多个单位线圈的每一个被绕制在隔着几个上述T铁芯并分开的2个上述T铁芯间，上述各个单位线圈是将施以绝缘被覆的线圈导体多圈连续缠绕的线圈，以上述线圈导体连续的绕制顺序单位将上述线圈导体分为多组，如不同组的上述线圈导体之间相互邻接，缠绕在对应的2个上述T铁芯内。
17.根据权利要求16所述的旋转电机，其特征在于上述各个单位线圈，绕制开始的上述线圈导体和绕制结束的上述线圈导体邻接，如配置在对应的上述T铁芯间的空间的上述磁轭铁芯侧，缠绕到对应的2个上述T铁芯间。
18.根据权利要求16所述的旋转电机，其特征在于上述各个单位线圈，使不同组的上述线圈导体之间相互邻接，以将上述线圈导体排列为1列的缠绕状态，通过将上述线圈导体依次插入到对应的2个上述T铁芯间的空间，缠绕到对应的2个上述T铁芯间。
19.根据权利要求18所述的旋转电机，其特征在于在多个组中，属于第1组的上述线圈导体，空出相应组数的间隔排列绕制，属于其它组的上述线圈导体，补完第1组的上述线圈导体形成的间隙排列绕制。
20.一种旋转电机，在由将直流电变换为交流电的逆变装置驱动、产生电动力的旋转电机中，其特征在于具有定子、和在该定子介于间隙对向配置可旋转轴支撑的转子；上述定子具有定子铁芯和、装入该定子铁芯的3相定子线圈；上述定子铁芯是由环状磁轭铁芯和从该磁轭铁芯向径方向突出的T铁芯构成，上述定子线圈每相由多个单位线圈构成，上述多个单位线圈的各线圈被绕制在隔着几个上述T铁芯并分开的2个上述T铁芯间，上述各个单位线圈是将施以绝缘被覆的线圈导体多圈连续缠绕的线圈，以上述线圈导体连续的绕制顺序单位将上述线圈导体分为多组，使不同组的上述线圈导体之间相互邻接，以将上述线圈导体依次绕制到1列的状态，通过将上述线圈导体依次插入到对应的2个上述T铁芯间的空间，缠绕到对应的2个上述槽内，缠绕在对应的2个上述T铁芯间。
21.根据权利要求20所述的旋转电机，其特征在于在多个组中，属于第1组的上述线圈导体，空出相应组数的间隔依次缠绕，属于其它组的上述线圈导体，补完第1组的上述线圈导体形成的间隙依次缠绕。
22.一种旋转电机，其特征在于是由在定子铁芯的突极，3相定子绕组分别以分布缠绕方式缠绕的定子；和与对该定子相对、可旋转支持，并且在圆周方向以等间隔配置多个永久磁体的转子构成的旋转电机，上述各相定子绕组，至少多个定子绕组2以上串联连接，将位于引出线侧的1个上述定子绕组分为N个组，并且设各组线圈数相同或大致相同，其中N＝2、3、4，将第1组线圈缠绕在线圈框上，对应导线粗P，留出((N-1)·P)的间隙缠绕，若上述第1组的缠绕结束，则在此折返，在上述间隙间，邻接第1组的线圈，缠绕第2组的线圈，当N＝3以上的情况时，进一步在该间隙邻接前一组线圈缠绕下一组线圈，排列为1层缠绕到线圈框上，位于Y型接线的3相定子绕组的中性点侧位置的1个上述定子绕组，通过整列缠绕使在缠绕方向上绕组相互邻接绕制。插入到上述定子的定子铁芯槽内，构成定子绕组。
23.一种旋转电机，其特征在于具有定子铁芯、和介于间隙与该定子对向配置且保持可旋转的转子；上述定子铁芯具有形成多个槽的定子铁芯、和装在该定子铁芯上的线圈定子线圈；上述定子线圈具有将线圈导体多圈缠绕构成的多个单位线圈；上述多个单位线圈当设上述线圈导体的直径为R时，按照使上述槽内的线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离在2R以内，装入上述多个槽内。
24.根据权利要求23所述的旋转电机，其特征在于上述定子线圈由3相线圈电路构成。
25.根据权利要求24所述的旋转电机，其特征在于上述各个3相线圈电路是由上述单位线圈构成的并联连接2个串联电路构成的，上述3相线圈电路其一端共同连接，构成Y型接线电路。
26.根据权利要求25所述的旋转电机，其特征在于上述串联电路是串联连接3个以上上述单位线圈构成的。
27.根据权利要求23所述的旋转电机，其特征在于由逆变器将电压施加到上述定子线圈。
28.一种旋转电机，其特征在于具有定子铁芯、和介于间隙与该定子对向配置且保持可旋转的转子；上述定子铁芯具有形成多个槽的定子铁芯、和按装在该定子铁芯上的线圈定子线圈；上述定子线圈具有将线圈导体多圈缠绕构成的多个单位线圈；上述多个单位线圈按照使上述槽内的线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离接近，装入上述多个槽内。
29.一种旋转电机的制造方法，其特征在于将线圈导体多圈缠绕在线圈框上，重复制造单位线圈的工序，制作多个单位线圈，将该所制造的多个单位线圈装入定子铁芯的多个槽内，连续该所装入的多个单位线圈构成定子线圈，将具有该构成的定子线圈的定子组装入旋转电机本体的线圈旋转电机的制造方法，在将上述线圈导体缠绕到上述线圈框上时，按照使线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离接近，从上述线圈的一部分到其它部分，将上述线圈导体往复1次以上，往复缠绕到上述线圈框上。
30.一种旋转电机的制造方法，其特征在于将线圈导体多圈缠绕在线圈框上，反复制造单位线圈的工作，制作多个单位线圈，将该所制造的多个单位线圈装入定子铁芯的多个槽内，连接该所装入的多个单位线圈构成定子线圈，将具有该构成的定子线圈的定子组装入旋转电机本体的线圈旋转电机的制造方法，将上述线圈导体的直径设为R，在将上述线圈导体缠绕到上述线圈框上时，按照使线圈缠绕开始的上述线圈导体和缠绕结束的线圈导体间的距离在2R之内，从上述线圈的一部分到其它部分，将上述线圈导体往复1次以上，往复缠绕到上述线圈框上。
31.一种旋转电机，其特征在于具有定子、和介于间隙与该定子对向配置且保持可旋转的转子；上述定子具有形成多个槽的定子铁芯、和装在该定子铁芯上的定子线圈；上述定子线圈，具有将线圈导体多圈缠绕构成的多个单位线圈；而且通过将由上述单位线圈构成的多个串联电路并联连接而构成的多个线圈电路之间连接构成，构成上述1个串联电路的上述单位线圈数比构成上述1个线圈电路的上述串联电路的并联数大。
32.根据权利要求31所述的旋转电机，其特征在于上述多个单位线圈具有收存在上述槽内的2个线圈边部、和在上述定子铁芯的外部，连接上述2个线圈边部之间的2个线圈端部，构成各个上述串联电路的多个单位线圈的线圈端部，按照在圆周方向邻接线圈端部之间接触，连续配置在上述定子铁芯的周方向，构成各个上述串联电路的多个单位线圈随上述线圈端部的配置顺序依次串联连接。
33.根据权利要求31所述的旋转电机，其特征在于上述串联电路是串联连接3个以上的上述单位线圈构成的。
全文摘要
定子绕组由(6T)的第1组和同样的(6T)的第2组构成，对应导线的粗P留出(2·P)的间隙，将第1组的(6T)的线圈缠绕到线圈框上。其次，如果第1组的缠绕结束，则在此折返，在间隙之间、邻接第1组的线圈，缠绕第2组的(6T)。之后，插入定子的定子铁芯的槽内，构成定子绕组。从而提供一种旋转电机及其制造方法，可提高对于逆变器的电涌电压的绝缘耐压性，且以与原来同等程度的外形尺寸可高出力化。
文档编号H02K15/04GK1767319SQ20051011876
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月31日 优先权日2004年10月29日
发明者安原隆, 小泉孝行, 武内良三, 尾畑功治, 小林秀光 申请人:株式会社日立制作所