本發明涉及用于旋轉電機的定子，該旋轉電機作為電動機和發電機用于例如機動車輛。

背景技術：

已知一些旋轉電機在機動車輛中用作電動機和發電機。這些旋轉電機通常包括轉子和定子。該轉子旋轉地被提供，并用作場。定子與轉子徑向相對來設置，并且用作電樞。

日本專利申請公開No.JP2014147190A公開了用于旋轉電機的定子。該定子包括環形定子芯和三相位定子線圈。定子芯具有沿其周向排布的多個槽。定子線圈包括安裝在該定子芯上的三相繞組(例如，U—相、V—相和W—相繞組)，以便被收納在該定子芯的槽中且在電相位上彼此不同。每個相位繞組包括兩個并聯于彼此的子繞組。另外，相位繞組與彼此星形連接來定義其間的中性點。

還有，有已知的通過增加定子線圈的每個相位繞組的子繞組的數目，降低在上文描述的此類已知的旋轉電機中的AC銅耗的方法。然而，利用已知的旋轉電機的繞組結構，可能不易實現定子線圈的每個相位繞組的并聯的子繞組之間的電平衡。因此，環流可能在子繞組中產生，因而增加了已知旋轉電機的電耗。

技術實現要素：

根據一個示例性實施例，本公開提供了一種用于旋轉電機的定子。該定子包括環形定子芯和三相定子線圈。該定子芯具有沿其周向排布的多個槽。定子線圈包括安裝在定子芯上的三相繞組以便于在電相位上彼此不同。相位繞組與彼此星形連接來定義其間的中性點。每個相位繞組包括多個槽內部分，每一個槽內部分收納在定子芯的一個槽中。在定子芯的每個槽中，有以K層排布的定子線圈的相位繞組的K個槽內部分，以便彼此徑向對齊，其中K為偶數。對于旋轉電機的轉子的每個磁極和定子線圈的每個相位，在定子芯中形成的槽的數目設為M，其中M是大于或等于2的自然數。定子線圈的每個相位繞組包括并聯于彼此的L個子繞組，其中L為大于或等于3的奇數。對于每個子繞組，在定子芯的一個槽中的第N層排布的子繞組的槽內部分與在槽的另一個中的第(N+1)層排布的子繞組的槽內部分電連接，其中N為大于或等于1且小于K的自然數。定子線圈的每個相位繞組安裝在定子芯上，以便在K層中的每層，相位繞組的子繞組的槽內部分以多個槽組排布；這些槽組周向地間隔于彼此，并且每組包含定子芯的M個連續的槽，這些槽被依次分別識別為M個不同類型的槽。在旋轉電機運轉期間，在定子中形成的磁極的數目設為L的倍數。對于定子芯的相位繞組的每個子繞組，子繞組的槽內部分均勻地分布到K層的每一層中的M個類型的槽，以便排布在K層的每一層中的相同類型的槽中的子繞組的槽內部分的數目等于要在定子中形成的磁極的數目除以L的商。

利用上述配置，可以實現定子線圈的每個相位繞組的并聯的子繞組之間的電平衡。因此，可以防止子繞組中產生的環流，因此最小化了旋轉電機的電耗。

優選地，對于定子線圈的每個相位繞組，相位繞組的L個子繞組以旋轉對稱排布，以便以360°/L的偏離角度周向地偏離于彼此。

也可以，將在旋轉電機運轉期間定子中形成的磁極的數目設為2×L。

另外，優選地該定子線圈波繞(wave-wind)在定子芯上。

附圖說明

根據下文給出的詳細描述和一個示例性實施例的附圖，將更充分地理解本發明，然而，這些詳細描述和附圖不應將本發明限制到具體的實施例，而僅僅是出于說明和理解的目的。

附圖中：

圖1是根據示例性實施例的包含定子的旋轉電機的沿軸向的局部截面圖；

圖2是定子的透視圖；

圖3是包括定子的定子芯的第一線圈端部的定子的局部透視圖；

圖4是用來形成定子線圈的一對大電導體段和小電導體段的透視圖；

圖5是一對大小電導體段的局部的示意性前視圖；

圖6是示出用來形成定子線圈的電導體段的配置的截面圖；

圖7是示出在定子線圈的第一線圈端部中的電導體段的排布的示意性截面圖；

圖8是示出定子線圈的第一線圈端部的局部的透視圖；

圖9是示出在定子線圈的第一線圈端部中的大電導體段的扭轉部分的頂點部分的排布的示意圖；

圖10是示出冷卻氣流流過定子線圈的第一線圈端部中的大電導體段扭轉部分的頂點部分的示意圖；

圖11是示出冷卻氣流流過定子線圈的第一線圈端部中的小電導體段扭轉部分的頂點部分的示意圖；

圖12是定子線圈的示意性電路圖；

圖13是示出定子線圈的U—相位繞組的排布的示意圖；

圖14是僅示出U—相位繞組的第一子繞組U1的排布的示意圖；

圖15是僅示出U—相位繞組的第二子繞組U2的排布的示意圖；

圖16是僅示出U—相位繞組的第三子繞組U3的排布的示意圖；

圖17是僅示出U—相位繞組的第四子繞組U4的排布的示意圖；

圖18是僅示出U—相位繞組的第五子繞組U5的排布的示意圖；

圖19是示出在定子的定子芯的成對的U—相位槽A和B中的U—相位繞組的子繞組U1—U5的排布的示意圖；和

圖20是示出排布在U—相位槽A和B的第一到第六層的每一層的U—相位繞組的子繞組U1—U5的每一個的槽內部分的數目的示意圖。

具體實施方式

圖1示出根據示例性實施例的包括定子20的旋轉電機1的總體配置。

旋轉電機1被設計為在機動車輛(諸如客車或卡車)中用作電動機。

如圖1所示，旋轉電機1進一步包括殼體10和除了定子20之外的轉子14。殼體10包括在其開口端接合在一起的一對杯狀殼體件10a和10b。殼體10具有在其中安裝的一對軸承11和12，轉軸13由這對軸承可旋轉地支承于殼體中。轉子14收納在殼體10中且固定在轉軸13上。定子20固定在殼體10中以便包圍轉子14的徑向外周。

轉子14有嵌入其中預定位置的多個永磁鐵。永磁體形成多個磁極，這些磁極形成在面向定子20的徑向內周的轉子14的徑向外周上。磁極以預定間隔在轉子14的周向排布，以便磁極的極性在周向上在北極和南極之間交替。可根據旋轉電機1的設計規格適當地設定磁極的數量。在本實施例中，例如將磁極的數量設定為等于10(即，5個北極和5個南極)。

現在參見圖2和3，定子20包括：擁有在其周向排布的多個槽31的環形(或中空圓柱形)的定子芯30；三相定子線圈40包括U相繞組41U、V相繞組41V和W相繞組41W，這些繞組分散地波繞在定子芯30上，以便被收納在定子芯30的槽31中和在電相位上彼此不同；U相匯流條61、V相匯流條62和W相匯流條63將定子線圈40的U相、V相和W相繞組41U、41V和41W分別電連接到反相器(未示出)；并且中性匯流條64將定子線圈40的U相、V相和W相繞組41U、41V和41W連接來定義其間的中性點。

在本實施例中，通過沿著定子芯30的軸向層壓多個環形磁鋼板且通過例如鉚接(stake)將它們固定在一起，來形成定子芯30。另外，在相鄰的每一對磁鋼板之間，插入絕緣膜。應該認識到，也可使用其他常規的金屬板來代替磁鋼板。

此外，如圖2和3所示，除了前面提到的槽31之外，定子芯30包括環形后芯(back core)33和多個定子齒34。定子齒34各自從后芯33徑向向內地延伸，且以預定間距在周向上間隔開。每個槽31在周向上相鄰的一對定子齒34之間形成。相應地，槽31以與定子齒34相同的預定間距進行周向上排列。此外，槽31的每一個以定子芯30的軸向延伸，以便軸向地穿透定子芯30和在定子芯30的徑向內表面上開口。另外，對于每一個槽31，槽31的深度方向與定子芯30的徑向一致。

在定子芯30中，對于具有十個磁極的轉子14的每一個磁極和三相定子線圈40的每個相位有形成的M個槽31。這里，M表示槽倍數，其為大于或等于2的自然數。在本實施例中，槽倍數M設為等于2。相應地，在定子芯30中形成的槽31的總數等于60(即，2×10×3)。

定子線圈40的U相、V相和W相繞組41U、41V和41W與彼此星型連接(或Y型連接)(見圖12)。每個U相、V相和W相繞組41U、41V和41W包括多個槽內部分51C和多個扭轉部分52A和52B。槽內部分51C中的每一個收納在定子芯30的槽31的一個中。扭轉部分52A和52B中的每一個位于定子芯30的槽31的外部，并且連接一對槽內部分51C，這一對槽內部分51C分別收納在兩個不同的槽31中。

在本實施例中，定子線圈40由以下形成：(1)將多個基本上U形的電導體段50從定子芯30的第一軸側插入到定子芯30的槽31中(例如，圖2的上側)；(2)將電導體段50的每一個的自由端部扭絞，這些自由端部在定子芯30的第二軸側上在定子芯30的槽31外部分別朝向相反的周向側突出(例如，圖2的下側)；以及(3)例如通過焊接來接合所有電導體段50的扭絞的自由端部的每一對對應的遠端。因此，以預定的模式電連接所有的電導體段50，形成定子線圈40。

此外，在本實施例中，如圖4所示，形成定子線圈40的電導體段50包括多個大電導體段50A和多個小電導體段50B，多個小電導體段50B具有比多個大電導體段50A更小的尺寸。通過使用成形模具將電導體線(具有基本上矩形的橫截面)按壓成形為基本上U形來形成大電導體段50A和小電導體段50B。應該注意到，用來形成大電導體段50A的成形模具與用來形成小電導體段50B的成形模具不同。

大電導體段50A的每一個具有一對彼此平行延伸的直部分51A和在同一側連接直部分51A的末端的扭轉部分52A。另一方面，小電導體段50B的每一個具有一對彼此平行延伸的直部分51B和在同一側連接豎直部分51B的末端的扭轉部分52B。小電導體段50B的扭轉部分52B比大電導體段50A的扭轉部分52A具有更小的長度。

更具體地，在本實施例中，將大電導體段50A的扭轉部分52A形成為具有七個槽間距的周長。另一方面，將小電導體段50B的扭轉部分52B形成為具有五個槽間距的周長。因此，可以排布大和小的電導體段50A和50B，以便大電導體段50A的每個扭轉部分52A位于周向外側并且重疊小電導體段50B的扭轉部分52B之一。相應地，大電導體段50A的扭轉部分52A可以指代為外側扭轉部分52A；小電導體段50B的扭轉部分52B可以指代為內側扭轉部分52B。

此外，大電導體段50A的扭轉部分52A的每一個包括頂點部分53A，該頂點部分53A在扭轉部分52A的延伸方向上(或者在定子芯30的圓周方向上)位于扭轉部分52A的中心處并且在扭轉部分52A中距離定子芯30的第一軸端面30a的最遠處；該第一軸端面30a在定子芯30的第一軸側上。頂點部分53A沿著定子芯30的圓周方向并且平行于定子芯30的第一軸端面30a延伸。進一步，在頂點部分53A的圓周中心處，通過按壓成形形成了曲柄形部分54A，該曲柄形部分54A被彎曲以在徑向上偏離頂點部分53A。由曲柄形部分54A實現的徑向偏離量被設定為基本上等于大電導體段和小電導體段50A和50B的徑向厚度。類似地，小電導體段50B的扭轉部分52B的每一個包括頂點部分53B，該頂點部分53B在扭轉部分52B的延伸方向上(或者在定子芯30的圓周方向上)位于扭轉部分52B的中心處，并且在扭轉部分52B中距離定子芯30的第一軸端面30a的最遠處。頂點部分53B沿著定子芯30的圓周方向并且平行于定子芯30的第一軸端面30a延伸。進一步，在頂點部分53B的圓周中心處，通過按壓成形形成了曲柄形部分54B，該曲柄形部分54A被彎曲以在徑向上偏離扭轉部分53B。由曲柄形部分54B實現的徑向偏離量也被設定為基本上等于大電導體段和小電導體段50A和50B的徑向厚度。

在本實施例中，如圖5所示，每個外頂點部分53A的周長L1(例如，大電導體段50A的扭轉部分52A的頂點部分53A)設置為比每個內頂點部分53B的周長L2(例如，小電導體段50B的扭轉部分52B的頂點部分53B)大預先確定的量。另外，外頂點部分53A位于內頂點部分53B周向外側。

此外，在本實施例中，如圖4和8所示，在外頂點部分53A中形成的曲柄形部分54A的彎曲方向與內頂點部分53B中形成的曲柄形部分54B的彎曲方向相反。

更具體地，在圖8中，對于每個外頂點部分53A，在外頂點部分53A中形成的曲柄形部分54A從外頂點部分53A的右端部分徑向朝外彎曲(即，以進入圖8的紙平面的方向)，以便外頂點部分53A的左端部分位于右端部分的徑向外側。相反地，對于每個內頂點部分53B，在內頂點部分53B中形成的曲柄形部分54B從內頂點部分53B的右端部分徑向朝內彎曲(即，以從圖8的紙平面出來的方向)，以便內頂點部分53B的左端部分位于右端部分的徑向內側。

因此，對于每個外頂點部分53A，通過在外頂點部分53A中形成的曲柄形部分54A，外頂點部分53A的左端部分從外頂點部分53A的右端部分徑向朝外(即，以進入圖8紙平面的方向)偏離。相反地，對于每個內頂點部分53B，通過在內頂點部分53B中形成的曲柄形部分54B，內頂點部分53B的左端部分從內頂點部分53B的右端部分徑向朝內(即，以從圖8紙平面出來的方向)偏離。

即，在本實施例中，相應的曲柄形部分54A的外頂點部分53A的徑向偏離的方向與相應的曲柄形部分54B的內頂點部分53B的徑向偏離的方向相反。

另外，在本實施例中，如圖9—11所示，在對應的外和內頂點部分53A和54B中形成的曲柄部分54A和54B到定子芯30的圓周方向的傾角θ設為彼此相等。

此外，參見回圖4和5，大電導體段50A的扭轉部分52A的每一個還包括一對傾斜部分55A，該對傾斜部分分別在頂點部分53A的相反周側上形成以便相對于定子芯30的第一軸端面30a以第一預定傾斜角α1傾斜地延伸。大電導體段50A的每個扭轉部分52A進一步包括一對彎曲部分56A。每個彎曲部分56A通過使用成形模具而被按壓形成，該彎曲部分在傾斜部55A中的一個與由扭轉部分52A所連接的直部分51A中的一個之間。彎曲部56A從定子芯30的第一軸端面30a中突出。類似地，小電導體段50B的扭轉部分52B的每一個還包括一對傾斜部55B，其分別在頂點部分53B的相反周側上形成以便相對于定子芯30的第一軸端面30a以第二預定傾斜角α2傾斜地延伸。小電導體段50B的扭轉部分52B的每一個進一步包括一對彎曲部56B。每個彎曲部分56B通過使用成形模具而被按壓形成，該彎曲部分在傾斜部55B中的一個與由扭轉部分52B所連接的直部分51B中的一個之間。彎曲部56B從定子芯30的第一軸端面30a中突出。另外，在本實施例中，第一預定傾斜角α1和第二預定傾斜角α2被設定為彼此相等(參見圖5)。

在本實施例中，如圖6所示，大電導體段50A和小電導體段50B中的每一個配置有電導體58和覆蓋電導體58的外表面的絕緣敷層59。電導體58由例如電導金屬(例如，銅)制成，并且有基本矩形的橫截面。絕緣敷層59由例如電絕緣樹脂制成。

另外，在本實施例中，如圖7所示，形成定子線圈40的大電導體段50A和小電導體段50B中的每一個被排布，以便電導體段的一對側面面向沿定子芯30的徑向，該對側面對應于電導體段的基本矩形橫截面的長邊。

參見回圖2，定子線圈40有在定子芯30的第一軸側(即，圖2的上部)的環形第一線圈端部40a和在定子芯30的第二軸側(即，圖2的下部)的環形第二線圈端部40b。第一線圈端部40a由從定子芯30的第一軸端面30a中突出的大電導體段50A和小電導體段50B的扭轉部分52A和52B構成。第二線圈端部40b由從定子芯30的第二軸端面30a中突出的大電導體段50A和小電導體段50B的扭絞的自由端部構成。

在本實施例中，如圖8所示，定子線圈40的第一線圈端部40a有兩層結構，諸如大電導體段50A的扭轉部分52A和小電導體段50B的扭轉部分52B的各周向相鄰的對，扭轉部分52A和52B對的頂點部分53A和53B軸向重疊于彼此。即，位于軸向外側的大電導體段50A的扭轉部分52A，一起形成定子線圈40的第一線圈端部40a的外層；位于軸向內側的小電導體段50B的扭轉部分52B，一起構成第一線圈端部40a的內層。另外，如之前所述，在大電導體段50A的扭轉部分52A的頂點部分53A中形成的曲柄形部分54A的彎曲方向與在小電導體段50B的扭轉部分52B的頂點部分53B中形成的曲柄形部分54B的彎曲方向相反。

此外，如圖9所示，曲柄形部分54A的傾角θ的全部設置為彼此相等，在外頂點部分53A中形成的曲柄形部分54A的每個徑向面對的對，保持其間半徑距離S，平行于彼此延伸。進一步，對于每個外頂點部分53A，在外頂點部分53A上形成的曲柄形部分54A傾斜，與垂直于徑向延伸的假想線X的假想線Y成傾角θ，以便曲柄形部分54A的一個周向端部(即，圖9中的左端)位于曲柄形部分54A的其他周向端(即，圖9中的右端)徑向朝外(即，圖9中朝上)。因此，如圖10所示，在轉子14以如圖10中的箭頭所指示的逆時針方向a旋轉期間，冷卻氣流將從定子線圈40的第一線圈端部40a的徑向內側流到徑向外側，通過第一線圈端部40a的外層中的外頂點部分53A徑向面對的對之間形成的間隔。因此，當轉子14以逆時針方向a旋轉，其可以確保旋轉電機1的冷卻性能。

類似地，雖然未被示出，曲柄形部分54B的傾角θ的全部設置為彼此相等，在對于內頂點部分53B中形成的曲柄形部分54B的每個徑向面對的對，保持其間徑向距離S，平行于彼此延伸。然而，在對應內頂點部分53B中形成的曲柄形部分54B的彎曲方向與在對應外頂點部分53A中形成的曲柄形部分54A的彎曲方向相反。因此，如圖11所示，在轉子14以如圖11中的箭頭b所指示的順時針方向旋轉期間，冷卻氣流將從定子線圈40的第一線圈端部40a的徑向內側流到徑向外側，通過第一線圈端部40a的內層中的內頂點部分53B的徑向面對的對之間形成的間隔。因此，當轉子14以順時針方向b旋轉，其也可以確保旋轉電機1的冷卻性能。

在本實施例中，如圖12所示，定子線圈40的U相、V相和W相繞組41U、41V和41W(其星形連接于彼此)，每個包含五個子繞組。即，U相繞組41U包括彼此并聯連接的子繞組U1、U2、U3、U4和U5；V相繞組41V包括彼此并聯連接的V相子繞組V1、V2、V3、V4和V5；和W相繞組41W包括彼此并聯連接的W相子繞組W1、W2、W3、W4和W5。

另外，在本實施例中，定子線圈40的U相、V相和W相繞組41U、41V和41W以相同的方式排布在定子芯30的槽31中。因此，為了避免冗余起見，僅僅定子芯30的槽31中的U相繞組41U的排布將在下文參照圖13—20被描述。

在定子線圈40的三個相位繞組41U—41W之間，圖13僅示出了排布在定子芯30的槽31中的U相繞組41U。在U相繞組41U的五個子繞組U1—U5之間，圖14僅示出了排布在定子芯30的槽31中的第一子繞組U1。在U相繞組41U的五個子繞組U1—U5之間，圖15僅示出了排布在定子芯30的槽31中的第二子繞組U2。在U相繞組41U的五個子繞組U1—U5之間，圖16僅示出了排布在定子芯30的槽31中的第三子繞組U3。在U相繞組41U的五個子繞組U1—U5之間，圖17僅示出了排布在定子芯30的槽31中的第四子繞組U4。在U相繞組41U的五個子繞組U1—U5之間，圖18僅示出了排布在定子芯30的槽31中的第五子繞組U5。

在本實施例中，如前面所提到的，由永磁鐵在轉子14中形成的磁極的數目等于10。另外，在旋轉電機1操作期間，磁通在定子20中形成多個磁極，該磁通由轉子14產生并流過定子20。在定子20上形成的磁極的數目也等于10，對應于轉子14的磁極的數目。即，在定子20中形成的磁極的數目是U相繞組41U的子繞組數目的整數倍，更具體地，2和U相繞組41U的子繞組的數目的最小公倍數(即，2×5＝10)。

在圖13—18中，讓位于十二點鐘位置的磁極為第一磁極，其余的磁極分別為按順時針方向第二到第十磁極。另外，在圖13—18中，在第一線圈端部40a側上的U相繞組41U的槽內部分51C之間的電連接(即，在定子芯30的第一軸側上)用實線示出，而在第二線圈端部40b側上的U相繞組41U的槽內部分51C之間的電連接(即，在定子芯30的第二軸側上)用虛線示出。

在本實施例中，U相繞組41U的槽內部分51C收納在定子芯30的十對槽31中。在下文中，為了方便解釋，這些十對的槽31將指代為十對U相槽A和B。對于該十對中的每個，該對的兩個U相槽A和B的周向地相鄰于彼此。另外，由于槽倍數M設為2，十對的U相槽A和B周向地以六個槽間距間隔開。即，U相槽A周向地從彼此以六個槽間距間隔開；U相槽B周向地從彼此以六個槽間距間隔開。

另外，在本實施例中，在每個U相槽A和B中，以彼此徑向對齊收納U相繞組41U的六個槽內部分51C(見圖13)。換句話說，在每個U相槽A和B中，U相繞組41U的槽內部分51C以6個層收納。在下文中，該六個層將從徑向內側到徑向外側，依次以第一、第二、……第五和第六層指代。另外，對于U相繞組41U的子繞組U1——U5的每一個，子繞組的槽內部分51C將從繞組開始側到繞組結束側依次以第一、第二、……第23和第24槽內部分指代。

首先，參見圖14，將會描述U相繞組41U的第一子繞組U1的24個槽內部分在十對的U相槽A和B中排布。

子繞組U1的第一槽內部分排布在第一極的U相槽B中第六層處。子繞組U1的第二槽內部分排布在第二極的U相槽B中第五層處；該第二極的U相槽B從第一極的U相槽B在順時針方向以六個槽間距離開。另外，第一槽內部分的繞組開始側端延伸到第一線圈端部40a側(例如，圖14的前側)，形成子繞組U1的輸入側導線42U1。

子繞組U1的第三槽內部分排布在第三極的U相槽A中第六層處；該第三極的U相槽A從第二極的U相槽B在順時針方向以五個槽間距離開。子繞組U1的第四槽內部分排布在第四極的U相槽A中第五層處；該第四極的U相槽A從第三極的U相槽A在順時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第五槽內部分排布在第五極的U相槽B中第四層處；該第五極的U相槽B從第四極的U相槽A在順時針方向以七個槽間距離開。子繞組U1的第六槽內部分排布在第六極的U相槽B中第三層處；該第六極的U相槽B從第五極的U相槽B在順時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第七槽內部分排布在第七極的U相槽A中第四層處；該第七極的U相槽A從第六極的U相槽B在順時針方向以五個槽間距離開。子繞組U1的第八槽內部分排布在第八極的U相槽A中第三層處；該第八極的U相槽A從第七極的U相槽A在順時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第九槽內部分排布在第九極的U相槽B中第二層處；該第九極的U相槽B從第八極的U相槽A在順時針方向以七個槽間距離開。子繞組U1的第十槽內部分排布在第十極的U相槽B中第一層處；該第十極的U相槽B從第九極的U相槽B在順時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第十一槽內部分排布在第一極的U相槽A中第二層處；該第一極的U相槽A從第十極的U相槽B在順時針方向以五個槽間距離開。子繞組U1的第十二槽內部分排布在第二極的U相槽A中第一層處；該第二極的U相槽A從第一極的U相槽A在順時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第十三槽內部分排布在第三極的U相槽A中第一層處；該第三極的U相槽A從第二極的U相槽A在順時針方向以六個槽間距離開。另外，子繞組U1的第十三槽內部分與子繞組U1的第十二槽內部分通過橋線45(見圖8)，在第一線圈端部40a側連接。子繞組U1的第十四槽內部分排布在第二極的U相槽A中第二層處；該第二極的U相槽A從第三極的U相槽A在逆時針方向以六個槽間距離開。即，從第十四槽內部分，子繞組U1開始以逆時針方向繞回。

子繞組U1的第十五槽內部分排布在第一極的U相槽B中第一層處；該第一極的U相槽B從第二極的U相槽A在逆時針方向以五個槽間距離開。子繞組U1的第十六槽內部分排布在第十極的U相槽B中第二層處；該第十極的U相槽B從第一極的U相槽B在逆時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第十七槽內部分排布在第九極的U相槽A中第三層處；該第九極的U相槽A從第十極的U相槽B在順時針方向以七個槽間距離開。子繞組U1的第十八槽內部分排布在第八極的U相槽A中第四層處；該第八極的U相槽A從第九極的U相槽A在逆時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第十九槽內部分排布在第七極的U相槽B中第三層處；該第七極的U相槽B從第八極的U相槽A在逆時針方向以五個槽間距離開。子繞組U1的第二十槽內部分排布在第六極的U相槽B中第四層處；該第六極的U相槽B從第七極的U相槽B在逆時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第21槽內部分排布在第五極的U相槽A中第五層處；該第五極的U相槽A從第六極的U相槽B在逆時針方向以七個槽間距離開。子繞組U1的第22槽內部分排布在第四極的U相槽A中第六層處；該第四極的U相槽A從第五極的U相槽A在逆時針方向以六個槽間距離開。

子繞組U1的第23槽內部分排布在第三極的U相槽B中第五層處；該第三極的U相槽B從第四極的U相槽A在逆時針方向以五個槽間距離開。子繞組U1的第24槽內部分排布在第二極的U相槽B中第六層處；該第二極的U相槽B從第三極的U相槽B在逆時針方向以六個槽間距離開。另外，第24槽內部分的繞組結束側端延伸到第一線圈端部40a側(例如，圖14的前面)，形成子繞組U1的中性點側導線43U1。

如上文所述，子繞組U1繞在定子芯30上，以便子繞組U1的第一到第24的槽內部分在十對的定子芯30的U相槽A和B中收納。另外，如圖14中實線所示，在定子芯30的第一軸側，子繞組U1的槽內部分由子繞組U1的外扭轉部分52A(即，形成子繞組U1的大電導體段50A的扭轉部分52A)和子繞組U1的內扭轉部分52B(即，形成子繞組U1的小電導體段50B的扭轉部分52B)連接。子繞組U1的外扭轉部分52A與子繞組U1的內扭轉部分52B在定子芯30的周向上交替排布；外扭轉部分52A有七個槽間距的周長，而內扭轉部分52B有五個槽間距的周長。另一方面，如圖14的虛線所示，在定子芯30的第二軸側，子繞組U1的槽內部分由子繞組U1的連接部分連接。每個連接部分由形成子繞組U1的大電導體段50A和小電導體段50B的扭絞的自由端部的一個結合對構成，并且有六個槽間距的周長。

下面，參見圖15，將會描述U相繞組41U的第二子繞組U2的24個槽內部分在十對的U相槽A和B中的排布。

子繞組U2的第一槽內部分排布在第九極的U相槽B中第六層處。子繞組U2的第二槽內部分排布在第十極的U相槽B中第五層處；該第十極的U相槽B從第九極的U相槽B在順時針方向以六個槽間距離開。

即，子繞組U2的第一和第二槽內部分分別從子繞組U1的第一和第二槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。這里72°的偏離角等于360°除以U相繞組41U的子繞組的數目的商(即，在本實施例中的5)。

此外，子繞組U2的第三到第24槽內部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分別從子繞組U1的第三到第24的槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。

此外，子繞組U2的第一槽內部分的繞組開始側端和子繞組U2的第24槽內部分的繞組結束側端二者都延伸到第一線圈端部40a側(例如，圖15的前側)，分別形成子繞組U2的輸入側導線42U2和中性點側導線43U2。

下面，參見圖16，將會描述U相繞組41U的第三子繞組U3的24個槽內部分在十對的U相槽A和B中的排布。

子繞組U3的第一槽內部分排布在第七極的U相槽B中第六層處。子繞組U3的第二槽內部分排布在第八極的U相槽B中第五層處；該第八極的U相槽B從第七極的U相槽B在順時針方向以六個槽間距離開。

即，子繞組U3的第一和第二槽內部分分別從子繞組U2的第一和第二槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。

此外，子繞組U3的第三到第24槽內部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分別從子繞組U2的第三到第24的槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。

此外，子繞組U3的第一槽內部分的繞組開始側端和子繞組U3的第24槽內部分的繞組結束側端二者都延伸到第一線圈端部40a側(例如，圖16的前側)，分別形成子繞組U3的輸入側導線42U3和中性點側導線43U3。

下面，參見圖17，將會描述U相繞組41U的第四子繞組U4的24個槽內部分在十對的U相槽A和B中的排布。

子繞組U4的第一槽內部分排布在第五極的U相槽B中第六層處。子繞組U4的第二槽內部分排布在第六極的U相槽B中第五層處；該第六極的U相槽B從第五極的U相槽B在順時針方向以六個槽間距離開。

即，子繞組U4的第一和第二槽內部分分別從子繞組U3的第一和第二槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。

此外，子繞組U4的第三到第24槽內部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分別從子繞組U3的第三到第24的槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。

此外，子繞組U4的第一槽內部分的繞組開始側端和子繞組U4的第24槽內部分的繞組結束側端二者都延伸到第一線圈端部40a側(例如，圖17的前側)，分別形成子繞組U4的輸入側導線42U4和中性點側導線43U4。

下面，參見圖18，將會描述U相繞組41U的第五子繞組U5的24個槽內部分在十對的U相槽A和B中的排布。

子繞組U5的第一槽內部分排布在第三極的U相槽B中第六層處。子繞組U5的第二槽內部分排布在第四極的U相槽B中第五層處；該第四極的U相槽B從第三極的U相槽B在順時針方向以六個槽間距離開。

即，子繞組U5的第一和第二槽內部分分別從子繞組U4的第一和第二槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。

此外，子繞組U5的第三到第24槽內部分排布在定子芯30的U相槽A和B中，以便分別從子繞組U4的第三到第24的槽內部分以72°的偏離角在逆時針方向上偏離。

此外，子繞組U5的第一槽內部分的繞組開始側端和子繞組U5的第24槽內部分的繞組結束側端二者都延伸到第一線圈端部40a側(例如，圖18的前側)，分別形成子繞組U5的輸入側導線42U5和中性點側導線43U5。

如上文所述，在本實施例中，U相繞組41U的子繞組U1—U5旋轉對稱地排布，以便從彼此周向地以72°的偏離角偏離；這里72°的偏離角等于360°除以U相繞組41U的子繞組的數目的商(即，等于360°/5)。此外，在每個U相槽A和B中，在六個層中有六個排布的U相繞組41U的槽內部分51C，以便彼此徑向對齊。進一步，對于U相繞組41U的每個子繞組U1—U5，在U相槽A和B之一中的第N層排布的子繞組的槽內部分51C與在U相槽A和B的另一個中的第(N+1)層排布的子繞組的槽內部分51C電連接，其中N為大于或等于1且小于6的任意自然數。

此外，在本實施例中，如圖19和20所示，對于U相繞組41U的子繞組U1—U5的每一個，子繞組的槽內部分51C均勻地分布到第一到第六層，以便在第一到第六層的每一層，U相槽A和B中收納的子繞組的槽內部分51C的數目等于2×M，其中M是槽的倍數且在本實施例中設為2。

更具體地，在本實施例中，對于U相繞組41U的子繞組U1—U5的每一個，排布在U相槽A中的第一層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；排布在U相槽B中的第一層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第一層的子繞組的槽內部分51C的總數目等于4(即，2×M，M設為2)。類似地，排布在U相槽A中的第二層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；排布在U相槽B中的第二層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第二層的子繞組的槽內部分51C的總數目等于4。排布在U相槽A中的第三層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；排布在U相槽B中的第三層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第三層的子繞組的槽內部分51C的總數目等于4。排布在U相槽A中的第四層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；排布在U相槽B中的第四層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第四層的子繞組的槽內部分51C的總數目等于4。排布在U相槽A中的第五層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；排布在U相槽B中的第五層的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；因此，排布在U相槽A和B中的第五層的子繞組的槽內部分51C的總數目等于4。

此外，在本實施例中，如圖13所示，在第一到第六層中的每層處，與外頂點部分53A(即，形成子繞組U1—U5的大電導體段50A的扭轉部分52A的頂點部分53A)連接的U相繞組41U的子繞組U1—U5的那些槽內部分51C同與內頂點部分53B(即，形成子繞組U1—U5的小電導體段50B的扭轉部分52B的頂點部分53B)連接的子繞組U1—U5的那些槽內部分51C，在定子芯30的圓周方向，交替地排布。

參照回圖5，在本實施例中，對于外扭轉部分52A和內扭轉部分52B的每個軸向重疊對，外扭轉部分52A的外傾斜部55A之一和內扭轉部分52的內傾斜部55B之一(例如，圖5中的右側外傾斜部55A和右側內傾斜部55B)在其周長的至少部分上彼此接觸。另外，沒有與內扭轉部分52B的內傾斜部55B接觸的外扭轉部分52A的其余部分與另一個內扭轉部分52B的內傾斜部55B之一接觸(未示出)。

在本實施例中，U相繞組41U的子繞組U1—U5的輸入側導線42U1—42U5通過U相匯流條61電連接到反相器。類似地，V相繞組41V的子繞組V1—V5的輸入側導線42V1——42V5通過V相匯流條62電連接到反相器；W相繞組41W的子繞組W1—W5的輸入側導線42W1—42W5通過W相匯流條63電連接到反相器。此外，U相繞組41U的子繞組U1—U5的中性點側導線43U1—43U5、V相繞組41V的子繞組V1—V5的中性點側導線43V1——43V5和W相繞組41W的子繞組W1—W5的中性點側導線43W1—43W5的全部通過中性匯流條64電連接，來定義其間的中性點。

根據本實施例的上述定子20具有以下優勢。

在本實施例中，定子20包括環形定子芯30和三相定子線圈40。該定子芯30具有沿其周向排布的多個槽31。定子線圈40包括安裝在定子芯30上的U相、V相和W相繞組41U、41V和41W，以便在電相位上彼此不同。相位繞組41U—41W與彼此星形連接來定義期間的中性點。相位繞組41U-41W的每個包括多個槽內部分51C，其每一個收納在定子芯30的槽31之一中。在定子芯30的槽31的每個中，排布有K層的定子芯的相位繞組41U—41W的K個槽內部分51C，以便彼此徑向對齊，其中K為偶數且在本實施例中設為6。針對轉子14的每個磁極和定子線圈40的每個相位，在定子芯30中形成的槽31的數目設為M，其中M是大于或等于2的自然數且在本實施例中設為2。定子線圈40的相位繞組41U—41W的每個包括L個彼此并聯連接的子繞組U1—U5、V1—V5或W1—W5，其中L為待遇或等于3的奇數且在本實施例中設為5。對于每個子繞組，在定子芯30的槽31之一中的第N層排布的子繞組的槽內部分51C與在槽31的另一個中的第(N+1)層排布的子繞組的槽內部分51C電連接，其中N為大于或等于1且小于K的任意自然數(即，在本實施例中小于6)。定子線圈40的相位繞組41U—41W的每一個安裝在定子線圈30上，以便在K層的每層(即，本實施例中的第一到第六層)處，相位繞組的子繞組的槽內部分51C排布在多個(即，本實施例中的10)槽組中。槽組從彼此周向地間隔開，并且每個包含定子芯30的M個(即，本實施例中的2)連續的槽31，該連續的槽31被依次分別識別為M個不同類型的槽31(即，本發明中如圖19所示的兩個類型A和B)。在旋轉電機1的操作期間，在定子20中形成的磁極的數目設為L的倍數(即，在本實施例中2×5＝10)。對于定子線圈40的相位繞組41U—41W的子繞組U1—U5、V1—V5和W1—W5的每一個，這些子繞組的槽內部分51C均勻地分布到K層的每一層中的M個類型的槽31，以便排布在K層的每一層中的相同類型的槽31中的子繞組的槽內部分51C的數目等于要在定子20中形成的磁極的數目除以L的商(即，在本實施例中等于10/5＝2)。例如，如圖19和20所示，對于相位繞組41U的子繞組U1—U5的每個，子繞組的槽內部分51C均勻地分布到六層的每一層的U相槽31的兩個類型A和B，以便：排布在六層中的每層的U相槽A中的子繞組的槽內部分51C的數目等于2；并且排布在六層中的每層的U相槽B中的子繞組的槽內部分51C的數目也等于2。

利用上述配置，可以實現U相繞組41U的并聯的子繞組U1—U5之間、V相繞組41V的并聯的子繞組V1—V5之間和W相繞組41W的并聯的子繞組W1—W5之間的電平衡。因此，可以防止定子線圈40的相位繞組41U—41W的子繞組U1—U5、V1—V5和W1—W5中產生的環流，因此最小化了旋轉電機1的電耗。

此外，在本實施例中，對于定子線圈40的相位繞組41U—41W的每個，相位繞組的子繞組以旋轉對稱排布，以便以360°/L的偏離角度周向地偏離于彼此(即，在本實施例中360°/5＝72°)。

利用上述配置，對于定子線圈40的相位繞組41U—41W的子繞組U1—U5、V1—V5和W1—W5可以有相同的形狀和相同的路徑長度。因此，可以均衡定子線圈40的相位電阻。作為結果，可以防止由于相位電阻的不同而在定子線圈40中發生電流偏置，以此防止旋轉電機1的電耗由于定子線圈40中的電流偏置而增加。

在本實施例中，將在旋轉電機1運轉期間定子20中形成的磁極的數目設為2×L，即，2的最小公倍數和定子線圈40的相位繞組41U—41W的每一個的子繞組的數目。

如上文設置磁極的數目，可以增加旋轉電機1的效率。這是因為磁極的數目越少，對于相同rpm(每分鐘轉數)的頻率越低，因此旋轉電機1的電耗越低。

在本實施例中，定子線圈40波繞在定子芯30上。

因此，由于轉子14的偏心的扭矩變化與將定子線圈40圈繞(lap-wind)在定子芯30上的情況相比是小的。因此，即使當轉子14略微地偏心，仍然可以抑制在定子線圈40中環流的發生。

盡管已經示出且描述了以上具體實施例，本領域的技術人員將認識到，可作出多種修改、變化和改進而不脫離本發明的精神。

例如，在上述的實施例中，定子線圈40的相位繞組41U—41W的每一個包括子繞組U1—U5、V1—V5或W1—W5。即，L設為5。然而，L也可以設為大于或等于3的其他奇數。

在上述的實施例中，定子線圈40分散地波繞在定子芯30上。然而，定子線圈40也可以分散地圈繞在定子芯30上。

在上述實施例中，在定子芯30的槽31的每一個中，有收納的定子線圈40的相位繞組41U—41W中的僅一個的槽內部分51C。換句話說，對于槽31的每一個，在槽31中收納的所有槽內部分51C是相同的相位。然而，槽31的每一個中，可以有收納的不同相位的槽內部分51C，滿足以下條件即可：在K層的每一層，相位繞組41U—41W中的任一的槽內部分51C排布在多個槽組中，這些槽組從彼此周向地間隔，并且每一個包含M個周向相鄰的定子芯30的槽31。

在上述實施例中，本發明涉及設計為在機動車輛中用作電動機的旋轉電機1的定子20。然而，本發明也可應用到其他旋轉電機的定子，諸如發電機的定子或電動機-發電機的定子，該電動機-發電機可選擇性地用作電動機或發電機。