已知用定子以三相(即U-相、V-相、W-相)驱动转子的三相电动机， 所述定子缠绕有每一相的线圈，所述线圈通过在相邻的齿之间曲折穿过以 波形横过圆周(参见例如日本未审查专利申请，首次公开 No.2002-165396)。
可以构成用于三相电动机的定子，所述定子中，具有例如60或240电 度的相位差的两相的环状绕组以V形连接，并被具有120电度的相互的相位 差的正弦波通电。与根据前述现有技术的三相电动机的定子相似，这种定 子能够用作能够产生旋转磁场的定子，现有技术的三相电动机的定子中， U-相、V-相、W-相的线圈以Y形连接并被相互的具有120电度的相位差正弦 波通电。在所述定子中，在两相的环状绕组是移动120电度的短节距波形 绕组的情况下，安装在圆周方向上相邻的定子齿之间的槽内的环状绕组的 相的数量是一个或者两个，并由此是不均匀的。为此，通过将在圆周方向 上相邻齿之间的间隔设定成不均匀的，能够防止根据安装在所述槽上的环 状绕组的相的数量减小绕组线间隙因数(space factor)。
然而，将在圆周方向上相邻齿之间的间隔设定成不均匀的会引起两相 的环状绕组内相位差中的偏差，从而导致各相电流的相中的偏差。出于该 原因，在预定每一个相电流之间的电流相位差为2π/3＝120电度的普通的 向量控制中，适当的电流控制变得困难。

考虑到上述情况，本发明得以实现，且本发明的目的是提出一种能够 易于执行适当的控制的定子。
为了解决上述问题并实现所述目的，本发明的第一方面是一种用于三 相电动机的定子，所述定子包括两相的环状绕组；多个齿，所述多个齿在 圆周方向上相邻；和多个槽，所述槽形成在所述多个齿之间，且两相的环 状绕组在所述槽中的每一个内安装具有彼此不同的绕组匝数。
根据上述构造的定子，因为两相的环状绕组被安装在每一个槽内，环 状绕组的感应电压被相加。根据依照要被相加的两相的环状绕组的每一个 绕组匝数的状态量(例如，绕组匝数比)，通过相加获得的感应电压向量 的相位可以被设定为合适的值。通过相加获得的感应电压向量的相位被设 置到适当的值。通过设置绕组匝数从而通过相加所获得的两相的感应电压 向量的相位差变成规定的相位差(例如，120电度)，合适的电流控制能够 易于并适当地施加到设置有此定子的电动机上。如同在假定相电流中的每 一个之间的电流相位差是2π/3＝120电度的普通的向量控制等中，电流控 制是假设在各个相电流之间的电流相位差是规定的相位差。
本发明的第二方面是一种用于三相电动机的定子，包括两相的环状绕 组；多个齿，所述多个齿在圆周方向上相邻；和形成在所述齿之间的槽， 且所述两相的环状绕组的绕组匝数比在圆周方向上相邻的槽之间不同。
根据上述构造的定子，因为两相的环状绕组被安装在每一个槽内，环 状绕组的感应电压被相加。根据要被相加的两相的环状绕组的绕组匝数 比，通过相加获得的感应电压向量的相位可以被设定为合适的值。通过设 置绕组匝数比从而通过相加获得的两相的感应电压向量的相位差变成规 定的相位差(例如，120电度)，合适的电流控制能够易于并正确地施加到 设置有此定子的电动机上。电流控制假设是在相电流的每一个之间的电流 相位差是规定的相位差上，例如在每一个相电流之间的电流相位差是2π /3＝120°(电度)的普通向量控制等中。
在前述定子中，两相的环状绕组可以是短节距绕组，且在圆周方向上 相邻的齿之间的、在圆周方向上的间隔可以被设定为不均匀的。
在此情况下，如果两相的环状绕组是120电度的短节距波形绕组，安 装在圆周方向上相邻的齿之间的槽上的环状绕组的相数是一相或者两相， 这是不均匀的。因此，通过根据要被安装的环状绕组的相数将齿之间的间 隔设定成不均匀的，槽的绕组线间隙因数的减小能够被防止。
而且，因为在圆周方向上相邻的齿之间的间隔被设定为不均匀的，甚 至当相内每一相电流的偏差与两相的环状绕组内的相位差中发生偏差时， 通过将具有彼此不同的绕组匝数的两相的环状绕组安装在槽的每一个中， 两相的环状绕组的感应电压被相加在每一个槽内，且两相的感应电压向量 的相位差被设定为规定的相位差。因此，合适的电流控制能够易于并正确 地施加到设置有此定子的电动机上。电流控制假设是在相电流的每一个之 间的电流相位差是规定的相位差上，例如在每一个相电流之间的电流相位 差是2π/3＝120°电度的普通向量控制等中。
在前述定子中，设置在每一个槽内的两相的环状绕组的绕组匝数比可 以被设定成每一相的电角相位差大体上相等。
因为绕组匝数比被设定成三相中的每一相的电角相位差在一个电角 循环中大体上相当，例如，电角相位差大约是120电度。因此，在设置有 此定子的电动机中，在相电流中的每一个之间的电流相位差为2π/3＝120 电度的假定之下，普通的向量控制能够易于和适当地被施加。
在前述定子中，所述两相的环状绕组可以是整节距绕组；且设置在每 一个槽内的两相的环状绕组的绕组匝数比可以被设定成每一相的电角相 位差为大约120电度。
在此情况下，在设置有两相环状绕组(为具有180电度的线圈节距的 整节距绕组)的用于三相电动机的定子中，例如，通过将在圆周方向上的 齿的宽度设定为相等的值，甚至在两相的环状绕组之间的相位差变成270 电度的情况下，因为两相的环状绕组被安装在每一个槽内，在每一个槽内 两相的环状绕组的感应电压被相加，且两相的感应电压向量的相位差被设 定成120电度。因此，在相电流中的每一个之间的电流相位差为2π/3＝120 电度的假定之下，普通的向量控制能够易于和适当地被施加到设置有此定 子的电动机上。
附图说明
图1是显示根据本发明第一实施例的定子的透视图；
图2是沿着径向方向R从内侧向外侧看、显示图1中所示的定子的主要 部分的视图；
图3是沿轴向方向P简要显示图1中所示的定子的横截面的视图；
图4A是显示图1中所示的定子的环状绕组的连接状态的视图；
图4B是显示三相(U-相、V-相、W-相)定子的每一个绕组的连接状态 的视图；
图5A是简要显示根据本发明第一实施例的第一参考示例的定子的、相 对于轴向方向P的横截面视图；
图5B是简要显示根据本发明第一实施例的第二参考示例的定子的、相 对于轴向方向P的横截面视图；
图6A-6C是显示在相加之前感应电压向量V1(x1，y1)和V2(x2，y2) 以及在之后感应电压向量Vu(x1′，y1′)和Vw(x2′，y2′)的示例的视图；
图7显示了根据本发明第二实施例的定子的主要部分的透视图；
图8是简要显示根据本发明第二实施例的定子的、相对于轴向方向P的 横截面的视图；
图9是显示在相加之前的感应电压向量V1和V2以及相加之后的感应电 压向量Vu和V2的示例的视图。
标记的简要说明
10、60：定子
14a、64a：第一U-相环状绕组(环状绕组)
14b、64b：第二U-相环状绕组(环状绕组)
15a、65a：第一W-相环状绕组(环状绕组)
15b、65b：第二W-相环状绕组(环状绕组)
22、72：U-相齿(齿)
24、74：V-相齿(齿)
26、76：W-相齿(齿)
27、77：U和V-相之间的槽(槽)
28、78：V和W-相之间的槽(槽)
29、79：W和U-相之间的槽(槽)

下面参照附图描述本发明的定子的第一实施例。
根据本实施例的定子10组成爪极电动机，所述爪极电动机例如与内燃 机一起安装在混合动力车辆内作为驱动源。例如，在具有其中内燃机、爪 极电动机和齿轮传动装置被直接连接的结构的并联混合动力车辆内，至少 内燃机或者爪极电动机的驱动力通过所述传动装置被传递到车辆的驱动 轮。
在此混合动力车辆减速期间，当驱动力从驱动轮被传递到爪极电动机 时，所述爪极电动机将用作产生所谓的再生制动力的发电机的作用，并将 车辆的动能以电能(再生能量)的形式回收。而且，甚至当内燃机的动力 被传递到爪极电动机时，所述爪极电动机也起用于产生电能的发电机的作 用。
例如如图1中所示，产生用于旋转转子(没有示出)的旋转磁场的定 子10设置有用于三相(U-相、V-相、W-相)中的每一相的U-相定子环11、 V-相定子环12、W-相定子环13，和两相(U-相、W-相)的第一和第二U-相 环状绕组14a和14b与第一和第二W-相环状绕组15a和15b。
所述U-相定子环11包括环形U-相磁轭21和U-相齿22。所述U-相齿22从 在U-相磁轭21的内部圆周部分上沿圆周方向C隔开规定的间隔的位置、在 径向方向R上向内突出，并沿着轴线P在第一方向上突出，且在径向方向R 上的横截面形状是矩形。由U-相磁轭21和U-相齿22组成的U-相定子环11的 在圆周方向C上的横截面形状是L形。
所述V-相定子环12包括环形V-相磁轭23和V-相齿24。所述V-相齿24从 在V-相磁轭23的内部圆周部分上在圆周方向C上隔开规定的间隔的位置、 在径向方向R上向内突出，并沿着轴线P在第一方向和第二方向上突出，且 在径向方向R上的横截面形状是矩形。由V-相磁轭23和V-相齿24组成的V- 相定子环12的在圆周方向C上的横截面形状是T形。
所述W-相定子环13包括环形W-相磁轭25和W-相齿26。所述W-相齿26从 在W-相磁轭25的内部圆周部分上在圆周方向C上隔开规定的间隔的位置在 径向方向R上向内突出，并沿着轴线P在第二方向上突出，且在径向方向R 上的横截面形状是矩形。由W-相磁轭25和W-相齿26组成的W-相定子环13的 在圆周方向C上的横截面形状是L形。
所述定子环11、12和13被接合成磁轭21、23、和25在轴向方向P上重 叠。例如如图2和图3中所示，所述多个齿22、24、和26在圆周方向C上以 规定的顺序(例如，以U-相齿22、V-相齿24、和W-相齿26的顺序，等)布 置。在U-相齿和V-相齿之间的槽(后文称为“UV-相槽”)27形成在在圆周 方向C上相邻的齿22和24之间，两相的第一U-相环状绕组14a和第二W-相环 状绕组15b设置在所述槽27处。在V-相齿和W-相齿之间的槽(后文称为“VW- 相槽”)28形成在在圆周方向C上相邻的齿24和26之间，两相的第二U-相环 状绕组14b和第一W-相环状绕组15a设置在所述槽28处。在W-相齿和U-相齿 之间的槽(后文称为“WU-相槽”)29形成在在圆周方向C上相邻的齿22和 26之间，第一和第二U-相环状绕组14a和14b以及第一和第二W-相环状绕组 15a和15b设置在所述槽29处。
所述环状绕组14a、14b、15a、和15b是短节距波形绕组，所述短节距 波形绕组缠绕在齿22、24、和26上从而在齿22与24之间、在齿24与26之间、 和在齿22与26之间编织，同时围绕所述轴线在圆周表面内蜿蜒。第一U-相 环状绕组14a和第二U-相绕组14b串联连接，且第一W-相环状绕组15a和第 二W-相绕组15b串联连接。
所述第一U-相环状绕组14a和第二W-相环状绕组15b具有横向部分14aF 和15bF以及横向部分14aR和15bR，所述横向部分14aF和15bF在轴向方向P上分 别设置在U-相齿22的第一侧上，所述横向部分14aR和15bR在轴向方向P上分 别地设置在V-相齿24和W-相齿26的第二侧上。
所述第二U-相环状绕组14b和第一W-相环状绕组15a具有横向部分14bF 和15aF以及横向部分14bR和15aR，所述横向部分14bF和15aF在轴向方向P上分 别地设置在U-相齿22和V-相齿24的第一侧上，所述横向部分14bR和15aR在 轴向方向P上分别地设置在W-相齿26的第二侧上。
在简要显示定子10相对于轴向方向P的横截面的图3中，例如在沿着圆 周方向C横过圆周的情况下，设置在WU-相槽29内从而在轴向方向P上从第 二方向侧朝向第一方向侧的U-相环状绕组14a和14b是“U+”，分别单独设 置在UV-相槽27与VW-相槽28之间从而在轴向方向P上从第一方向侧朝向第 二方向侧的U-相环状绕组14a和14b每个是“U-”。例如，在沿着圆周方向C 横过圆周的情况下，分别设置在UV-相槽27和VW-相槽28内从而在轴向方向 P上从第一方向侧朝向第二方向侧的W-相环状绕组15a和15b每个是“W+”， 且设置在WU-相槽29内从而在轴向方向P上从第二方向侧朝向第一方向侧 的W-相环状绕组15a和15b是“W-”。
定子环11、12、和13的齿22、24、和26分别地具有相同的、在轴向方 向上宽度和在圆周方向上的宽度C0。在圆周方向C上相邻的齿22、24、和 26之间的间隔，即槽27、28、和29在圆周方向上的宽度，被设定为根据对 应于设置在槽27、28、和29内的环状绕组14a、14b、15a、和15b的绕组总 数量的值，即与绕组的总数量成比例的值。
第一U-相环状绕组14a和第一W-相环状绕组15a被设定成具有相同的 第一绕组匝数n1。同样，第二U-相环状绕组14b和第二W-相环状绕组15b被 设定成具有相同的第二绕组匝数n2(n2≠n1)。第一绕组匝数n1与第二绕 组匝数n2的比(绕组匝数比n1/n2)被设定为具有下面要解释的规定值。
即，两相的第一U-相环状绕组14a和第二W-相环状绕组15b被安装处的 所述UV-相槽27以及两相的第二U-相环状绕组14b和第一W-相环状绕组15a 被安装处的所述VW-相槽28的圆周宽度C1，被设定为小于第一和第二U-相 环状绕组14a和14b以及第一和第二W-相环状绕组15a和15b被设置处的所 述WU-相槽29的圆周宽度C2的值，例如，1/2圆周宽度C2的值(C2/2)。
例如，如图3中所示，在电角的一个循环(或周期)中，定子10的齿 22、24、和26的相位(即磁体的相位)与定子10的线圈14a、14b、15a、 和15b的相位(即导电体的相位)的比，被设定为1∶1。
从而，齿22、24、和26的圆周宽度C0相当于60度的电角。UV-相槽27 和VW-相槽28的圆周宽度C1相当于45度的电角。WU-相槽29的圆周宽度C2相 当于90度的电角。
两相的第一U-相环状绕组14a和第一W-相环状绕组15a的相位差以及 两相的第二U-相环状绕组14b和第二W-相环状绕组15b的相位差相应地是 210电度。
第一U-相环状绕组14a和第一W-相环状绕组15a的第一绕组匝数n1与 第二U-相环状绕组14b和第二W-相环状绕组15b的第二绕组匝数n2的比(绕 组匝数比n1/n2)被设定为如此的值，即当相加通过第一U-相环状绕组14a 感应的电压和通过第二W-相环状绕组15b感应的电压，或者相加通过第一 W-相环状绕组15a感应的电压和通过第二U-相环状绕组14b感应的电压时， 通过相加获得的感应电压的相位差在槽27、28、和29内分别是120电度。
串联连接的第一和第二U-相环状绕组14a和14b以及串联连接的第一 和第二W-相环状绕组15a和15b由此以V形连接并被具有120电度的相互相 位差的正弦波通电。从而，当漏磁通能够被忽略时，产生与三相电动机的 定子的旋转磁场相似的旋转磁场，在所述三相电动机的定子中，它的U-相、 V-相、和W-相的线圈以Y形连接并被具有120电度的相位差的正弦波通电。
即，忽略相电阻，三相(U-相、V-相、W-相)电动机的电压等式表示 为下面等式(1)中所示，且Vu、Vv、和Vw是相应的相电压命令值；Iu、Iv、 和Iw是相应的相电流；L是每一相的自感；M是互感；ω是转子的旋转角速 度；且Ke是感应电压常数。
要注意的是，在等式(1)中，L＝-2M，且漏磁通忽略不计。
$\left[\begin{array}{c}{V}_u\\ V_v\\ V_w\end{array}\right]=\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{ccc}L& M& M\\ M& L& M\\ M& M& L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_v\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sin \mathrm{\omega t}\\ \sin (\mathrm{\omega t}-\frac{2}{3}\pi )\\ \sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]\approx \frac{d}{\mathrm{dt}}L\left[\begin{array}{ccc}2& -1& -1\\ -1& 2& -1\\ -1& -1& 2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_v\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sin \mathrm{\omega t}\\ \sin (\mathrm{\omega t}-\frac{2}{3}\pi )\\ \sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]---\left(1\right)$
在等式(1)中，因为相电流Iu、Iv、和Iw能够用任两个相电流表达， 通过用U-相电流Iu和W-相电流Iw消除V-相电流Iv，来自相电压命令值Vu、 Vv、和Vw的线电压(例如，U-相与V-相之间的线电压Vuv(＝Vu-Vv)，和W- 相与V-相之间的线电压Vwv(＝Vw-Vv))表示为下面等式(2)中所示。
$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{uv}}\\ V_{\mathrm{wv}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -1& 0\\ 0& -1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_u\\ V_v\\ V_w\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -1& 0\\ 0& -1& 1\end{array}\right]\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{ccc}L& M& M\\ M& L& M\\ M& M& L\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -1& -1\\ 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}1& -1& 0\\ 0& -1& 1\end{array}\right]\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sin \mathrm{\omega t}\\ \sin (\mathrm{\omega t}-\frac{2}{3}\pi )\\ \sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]$
$=\frac{d}{\mathrm{dt}}(L-M)\left[\begin{array}{cc}2& 1\\ 1& 2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{\pi }{6})\\ \sqrt{3}\cos \mathrm{\omega t}\end{array}\right]\approx \frac{d}{\mathrm{dt}}L\left[\begin{array}{cc}3& 1.5\\ 1.5& 3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{\pi }{6})\\ \sqrt{3}\cos \mathrm{\omega t}\end{array}\right]---\left(2\right)$
消除例如来自上面等式(1)中所示的三相(U-相、V-相、W-相)电 动机的电压等式的V相的模型被描述为下面等式(3)中所示。
$\left[\begin{array}{c}{V}_u\\ V_w\end{array}\right]=\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{cc}L& M\\ M& L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sin \mathrm{\omega t}\\ \sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]\approx \frac{d}{\mathrm{dt}}L\left[\begin{array}{cc}1& -0.5\\ -0.5& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sin \mathrm{\omega t}\\ \sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]---\left(3\right)$
通过颠倒W-相线圈的方位(即，颠倒转子的旋转方向)，上面等式(3) 中所示的模型被表示为下面等式(4)中所示。
$\left[\begin{array}{c}{V}_u\\ V_w\end{array}\right]=\frac{d}{\mathrm{dt}}\left[\begin{array}{cc}L& -M\\ -M& L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sin \mathrm{\omega t}\\ -\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]\approx \frac{d}{\mathrm{dt}}L\left[\begin{array}{cc}1& 0.5\\ 0.5& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sin \mathrm{\omega t}\\ -\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]---\left(4\right)$
通过将线圈的线圈匝数“n”改变到 的倍数，上面等式(4)中所示 的模型能够表示为下面等式(5)中所示。
$\left[\begin{array}{c}{V}_u\\ V_w\end{array}\right]=\frac{d}{\mathrm{dt}}3\left[\begin{array}{cc}L& -M\\ -M& L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}\sin \mathrm{\omega t}\\ -\sqrt{3}\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]\approx \frac{d}{\mathrm{dt}}L\left[\begin{array}{cc}3& 1.5\\ 1.5& 3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}\sin \mathrm{\omega t}\\ -\sqrt{3}\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right]---\left(5\right)$
通过将感应电压的相的原始角移动90度(＝π/2)并执行U-相分量和 W-相分量的替换，在上述等式(5)中显示的模式能够表示为下面的等式 (6)，等式(6)相当于上述等式(2)。
$\left[\begin{array}{c}{V}_u\\ V_w\end{array}\right]=\frac{d}{\mathrm{dt}}3\left[\begin{array}{cc}L& -M\\ -M& L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{\pi }{6})\\ \sqrt{3}\cos \mathrm{\omega t}\end{array}\right]\approx \frac{d}{\mathrm{dt}}L\left[\begin{array}{cc}3& 1.5\\ 1.5& 3\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_u\\ I_w\end{array}\right]+\mathrm{\omega Ke}\left[\begin{array}{c}\sqrt{3}\sin (\mathrm{\omega t}+\frac{\pi }{6})\\ \sqrt{3}\cos \mathrm{\omega t}\end{array}\right]---\left(6\right)$
由此，例如如图4A中所示，其中两相的具有240电度的相位差(线圈 相位差)的U-相线圈和W-相线圈以V形连接并且用具有120电度的相互的相 位差的正弦波通电的定子能够产生与图4B中所示的三相电动机的定子的 旋转磁场相同的旋转磁场，所述三相电动机的定子具有三相线圈，即U-相、 V-相、和W-相(即，三相线圈具有120电度的相位差)，所述三相线圈以Y 形连接，并被具有120电度的相互相位差的正弦波通电。
例如，图5A中所示的第一参考示例是用于三相电动机的定子40，所述 定子分别设置有三相U、V、和W的绕组41U、41V、和41W，且齿42U、42V、 和42W在圆周方向上的宽度被设定为相同的值，在相邻齿之间的槽43U、 43V、和43W在圆周方向上的宽度被设定为相同的值。在此定子40中，在电 角的一个循环中，齿42U、42V、和42W中的每一个的相位(即磁体的相位) 与三相绕组41U、41V、和41W的相位(即导电体的相位)的比被设定为1∶ 1。因此，齿42U、42V、和42W中的每一个在圆周方向上的宽度相当于60电 度，且槽43U、43V、和43W中的每一个在圆周方向上的宽度相当于60电度， 从而U-相绕组41U与W-相绕组41W之间的相位差是240电度。结果，在相电 流中的每一个之间的电流相位差为2π/3＝120电度的假定之下，在设置有 如此构成的定子40的电动机中，通过普通的向量控制，适当的电流控制是 可能的。
例如，图5B中所示的第二参考示例是用于三相电动机的定子50，所述 定子分别设置有U-相和W-相的两相绕组51U和51W，且齿52U、52V、和52W 在圆周方向上的宽度被设定为相同的值，且U-相绕组51U设置在其内的在 U-相和V-相之间的槽(后文为“UV-相槽”)53U，和W-相绕组51W设置在其 内的在V-相和W-相之间的槽(后文为“VW-相槽”)53V在圆周方向上的宽 度被设定为两相的U-相绕组51U和W-相绕组51W设置在其内的在W-相和V- 相之间的槽(后文为“WU-相槽”)53W在圆周方向上的宽度的一半的值。 在此定子50中，齿42U、42V、和42W中的每一个在圆周方向上的宽度相当 于60电度，且UV-相槽53U和VW-相槽53V在圆周方向上的宽度分别相当于45 电度，且WU-相槽53W在圆周方向上的宽度相当于90电度，从而U-相绕组51U 与W-绕组51W之间的相位差是210电度。结果，在相电流中的每一个之间的 电流相位差为2π/3＝120电度的假定之下，在设置有如此构成的定子50的 电动机中，通过普通的向量控制，适当的电流控制是困难的。
此第二参考示例的定子50相当于从根据图3中所示的本实施例的定子 10中省略第二U-相环状绕组14b和第二W-相环状绕组15b的构造。通过将第 二U-相绕组14b和第二W-相绕组15b设置在根据本实施例的定子10中，第一 U-相环状绕组14a和第一W-相环状绕组15a的感应电压中的每一个与第二 U-相环状绕组14b和第二W-相环状绕组15b的感应电压相加。
即，在根据本实施例的定子10中，相对于相加的环状绕组14a、15a和 14b、15b的绕组匝数n1和n2，在相加之前的例如如图6A中所示的感应电压 向量，即第一U-相环状绕组14a的感应电压向量V1(x1，y1)和第一W-相 环状绕组15a的感应电压向量V2(x2，y2)，在相加之后的例如如图6A中所 示的感应电压向量，即通过相加第一U-相环状绕组14a和第二W-相环状绕 组15b感应的电压向量Vu(x1′，y1′)和通过相加第一W-相环状绕组15a和 第二U-相环状绕组14b感应的电压向量Vw(x2′，y2′)，都表示为例如下面 的等式(7)
$\left.\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{x1}^{\prime }\\ {y1}^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}x1& x2\\ y1& y2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]\\ \left[\begin{array}{c}{x2}^{\prime }\\ {y2}^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}x2& x1\\ y2& y1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]\end{array}\right\}---\left(7\right)$
在上面的等式(7)中，通过在两侧乘以坐标旋转矩阵，可以获得等 式(8)。因此，例如如图6B中所示，相加之前的感应电压向量V1(x1，y1) 与V2(x2，y2)之间的给定的中间角以及相加之后的感应电压向量Vu(x1′， y1′)与Vw(x2′，y2′)之间的给定的中间角用作角度原点的情况下，下面 的等式(9)用合适的系数“k”导出，所述系数“k”用于通过在槽27、 28、和29中的每一个中的绕组14a、14b、15a和15b调整绕组总数。
在下面的等式(9)中，通过将相加之后的感应电压向量Vu(x1′，y1′) 与Vw(x2′，y2′)之间的相位差设定为120电度，根据相加之前的感应电压 向量V1(x1，y1)与V2(x2，y2)之间的相位差φ(例如，210电度)，所 述相位差α(例如，150度)＝360度-φ。
$\left.\begin{array}{c}\left[\begin{array}{cc}\sin \theta & \cos \theta \\ \cos \theta & -\sin \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x1}^{\prime }\\ {y1}^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \theta & \cos \theta \\ \cos \theta & -\sin \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}x1& x2\\ y1& y2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]\\ \left[\begin{array}{cc}\sin \theta & \cos \theta \\ \cos \theta & -\sin \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x2}^{\prime }\\ {y2}^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sin \theta & \cos \theta \\ \cos \theta & -\sin \theta \end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}x2& x1\\ y2& y1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]\end{array}\right\}---\left(8\right)$
$\left.\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{x1}^{\prime }\\ {y1}^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}k\cos 60\\ k\sin 60\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}x1& x2\\ y1& y2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \frac{\alpha }{2}& \cos \frac{\alpha }{2}\\ \sin \frac{\alpha }{2}& -\sin \frac{\alpha }{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]\\ \left[\begin{array}{c}{x2}^{\prime }\\ {y2}^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x1}^{\prime }\\ {-y1}^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}k\cos 60\\ -k\sin 60\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}x2& x1\\ y2& y1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \frac{\alpha }{2}& \cos \frac{\alpha }{2}\\ -\sin \frac{\alpha }{2}& \sin \frac{\alpha }{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]\end{array}\right\}---\left(9\right)$
相对于来自上面等式(9)中的绕组匝数n1和n2中的每一个，等式(10) 或者等式(11)被导出。
$\left[\begin{array}{c}k\cos 60\\ k\sin 60\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \frac{\alpha }{2}& \cos \frac{\alpha }{2}\\ \sin \frac{\alpha }{2}& -\sin \frac{\alpha }{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]---\left(10\right)$
$\left[\begin{array}{c}n1\\ n2\end{array}\right]=k{\left[\begin{array}{cc}\cos \frac{\alpha }{2}& \cos \frac{\alpha }{2}\\ \sin \frac{\alpha }{2}& -\sin \frac{\alpha }{2}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}\cos 60\\ \sin 60\end{array}\right]---\left(11\right)$
例如，如图3中所示，在相加之前的感应电压向量V1(x1，y1)与V2 (x2，y2)之间的相位差φ是210电度的情况下，第一绕组匝数n1与第二 绕组匝数n2的比(绕组比n1/n2)＝2.73。因此，通过将绕组14a、14b、15a、 和15b设置在槽27、28、和29内以满足此绕组比n1/n2，那么通过相加获得 的感应电压向量Vu(＝V1+V2/2.73)与Vw(＝V2+V1/2.73)之间的相位差为 120电度。因此，在相电流中的每一个之间的电流相位差为2π/3＝120电度 的假定之下，通过普通的向量控制，适当的电流控制是可能的。
如上所述，根据本实施例的定子10，在圆周方向C上相邻的齿22、24、 和26之间的间隔(即，在圆周方向上槽27、28、和29的宽度C1、C1、和C2) 根据设置在槽27、28、和29内的环状绕组14a、14b、15a、和15b的相数被 设定成不均匀。从而，与不管设置在槽27、28、和29内的环状绕组14a、 14b、15a、和15b的相数而将在圆周方向C上相邻的齿22、24、和26之间的 间隔设定为相同值相比，能够防止绕组间隙因数(winding space factor) 的增加。
而且，当对槽27、28、和29中的每一个、将通过第一U-相环状绕组14a 感应的电压以及通过第二W-相环状绕组15b感应的电压相加，或者将通过 第一W-相环状绕组15a感应的电压以及通过第二U-相环状绕组14b感应的 电压相加时，第一U-相环状绕组14a和第一W-相环状绕组15a的第一绕组匝 数n1与第二U-相环状绕组14b和第二W-相环状绕组15b的第一绕组匝数n2 的比(线圈匝数比n1/n2)被设定成通过相加获得的感应电压的相位差是 120电度。因此，在相电流中的每一个之间的电流相位差为2π/3＝120电度 的假定之下，普通的向量控制能够易于并适当地施加到设置有此定子10的 电动机上。
下面参照附图描述本实施例的定子的第二示例。
例如如图7中所示，根据本第二示例的定子60设置有：用于三个相应 的相U、V、和W的多个U-相定子部件61、V-相定子部件62、和W-相定子部 件63；U-相的第-U-相环状绕组64a和第二U-相环状绕组64b；以及W-相的 第一W-相环状绕组65a和第二W-相环状绕组65b。
例如，所述U-相定子部件61中的每一个包括U-相磁轭71和U-相齿74。 所述U-相齿74在径向方向R上从U-相磁轭71突出，并在轴向方向上具有与 U-相磁轭71相同的宽度以及在圆周方向上小于U-相磁轭71的宽度Ct，并 且，U-相齿74在径向方向R上具有矩形的横截面形状。
例如，所述V-相定子部件62中的每一个包括V-相磁轭72和V-相齿75。 所述V-相齿75在径向方向R上从V-相磁轭72突出，并在轴向方向上具有与 V-相磁轭72相同的宽度以及在圆周方向上小于V-相磁轭72的宽度Ct，并 且，V-相齿75在径向方向R上具有矩形的横截面形状。
例如，所述W-相定子部件63中的每一个包括W-相磁轭73和W-相齿76。 所述W-相齿76在径向方向R上从W-相磁轭73突出，并在轴向方向上具有与 W-相磁轭73相同的宽度以及在圆周方向上小于W-相磁轭73的宽度Ct，并 且，W-相齿76在径向方向R上具有矩形的横截面形状。
所述多个U-相定子部件61、V-相定子部件62、和W-相定子部件63沿着 圆周方向C以规定的顺序布置成圆形。在圆周方向C上相邻的U-相定子部件 61的U-相磁轭71和V-相定子部件62的V-相磁轭72在圆周方向C上被它们的 端部连接。在圆周方向C上相邻的V-相定子部件62的V-相磁轭72和W-相定 子部件63的W-相磁轭73在圆周方向C上被它们的端部连接。槽77形成在圆 周方向C上相邻的U-相定子部件61的U-相齿74与V-相定子部件62的V-相齿 75之间。槽78形成在圆周方向C上相邻的V-相定子部件62的V-相齿75与W- 相定子部件63的W-相齿76之间。两相的第一U-相环状绕组64a和第二W-相 环状绕组65b，或者两相的第二U-相环状绕组64b和第一W-相环状绕组65a， 被设置在槽77和78内。
所述环状绕组64a、64b、65a、和65b为整节距绕组，所述整节距绕组 安装在U-相齿74、V-相齿75、和W-相齿76处从而在规定的U-相齿74与V-相 齿75之间(槽77)以及在V-相齿75和W-相齿76之间(槽78)进行编织，同 时例如围绕所述轴线在圆周表面内蜿蜒。第一U-相环状绕组64a和第二U- 相环状绕组64b彼此串联连接。第一W-相环状绕组65a和第二W-相环状绕组 65b彼此串联连接。
第一U-相环状绕组64a和第一W-相环状绕组65a，以及第二U-相环状绕 组64b和第二W-相环状绕组65b沿着圆周方向C被设置在相对移位的位置， 从而具有270电度的相位差。
所述U-相齿74从两侧在轴向方向P上被，在轴向方向P上设置在第一侧 (图7中的下侧)上的、第一U-相环状绕组64a和第一W-相环状绕组65a的 横向部分，以及设置在第二侧(图7中的上侧)上的、第二U-相环状绕组 64b和第二W-相环状绕组65b的横向部分，夹在中间。
所述V-相齿75在轴向方向P上从两侧被，在轴向方向P上设置在第一侧 (图7中的下侧)上的、第一U-相环状绕组64a和第二U-相环状绕组64b的 横向部分，以及设置在第二侧(图7中的上侧)上的、第一W-相环状绕组 65a和第二W-相环状绕组65b的横向部分，夹在中间；或者被，在轴向方向 P上设置在第一侧(图7中的下侧)上的、第一W-相环状绕组65a和第二W- 相环状绕组65b的横向部分，以及设置在第二侧(图7中的上侧)上的、第 一U-相环状绕组64a和第二U-相环状绕组64b的横向部分，夹在中间。
所述W-相齿76在轴向方向P上从两侧被，在轴向方向P上设置在第一侧 (图7中的下侧)上的、第二U-相环状绕组64b和第二W-相环状绕组65b的 横向部分，以及设置在第二侧(图7中的上侧)上的、第一U-相环状绕组 64a和第一W-相环状绕组65a的横向部分，夹在中间。
在简要显示了定子60相对于轴向方向P的横截面的图8中，例如在沿着 圆周方向C横过圆周的情况下，设置在UV-相槽77内从而在轴向方向P上从 第二侧朝向第一侧的U-相环状绕组64a和64b是“U+”，且设置VW-相槽78内 从而在轴向方向P上从第一侧朝向第二侧的U-相环状绕组64a和64b是 “U-”。同样，例如在沿着圆周方向C横过圆周的情况下，设置在VW-相槽 78内从而在轴向方向P上从第二侧朝向第一侧的W-相环状绕组65a和65b是 “W+”，且设置在UV-相槽77内从而在轴向方向P上从第一侧朝向第二侧的 W-相环状绕组65a和65b是“W-”。
如图7中所示，定子部件61、62、和63的齿74、75、和76都相应地具 有在圆周方向上的宽度Ct。在圆周方向C上相邻的齿74、75、和76之间的 间隔，即槽77和78在圆周方向上的宽度Cs，都被设定为相同的值。
从而，齿74、75、和76在圆周方向上的宽度Ct以及槽77和78在圆周方 向上的宽度Cs相当于45电度。
第一U-相环状绕组64a和第一W-相环状绕组65a被设定成具有相同的 第一绕组匝数n1。同样，第二U-相环状绕组64b和第二W-相环状绕组65b被 设定成具有相同的第二绕组匝数n2。而且，第一绕组匝数n1对第二绕组匝 数n2的比(绕组匝数比n1/n2)被设定成下面解释的规定值。
第一U-相环状绕组64a和第一W-相环状绕组65a的第一绕组匝数n1与 第二U-相环状绕组64b和第二W-相环状绕组65b的第二绕组匝数n2的比(绕 组匝数比n1/n2)被设定为如此的值，即当通过将第一U-相环状绕组64a感 应的电压和通过第二W-相环状绕组65b感应的电压相加，或者通过将第一 W-相环状绕组65a感应的电压和通过第二U-相环状绕组64b感应的电压相 加时，对于槽77和78中的每一个而言，通过相加获得的感应电压的相位差 是120电度。即，环状绕组中的每一个的绕组匝数被设定为在槽77和78内 的所述(相加的)感应电压在槽77与78之间具有120电度的相位差。
串联连接的第一和第二U-相环状绕组64a和64b以及串联连接的第一 和第二W-相环状绕组65a和65b以V形连接并被具有120电度的相位差的正 弦波通电。从而，当漏磁通能够被忽略不计时，产生与U-相、V-相、和W- 相的线圈以Y形连接并被具有120电度的相位差的正弦波通电的三相电动 机的定子的旋转磁场相似的旋转磁场。
即，如图9中所示，在相加之前的感应电压向量V1(x1，y1)与V2(x2， y2)之间的相位差φ是270电度的情况下，第一绕组匝数n1与第二绕组匝 数n2的比(绕组匝数比n1/n2)＝0.78/0.21。因此，通过将槽77和78内的 绕组64a、64b、65a、和65b设置为满足此绕组匝数比n1/n2，那么通过相 加获得的感应电压向量Vu(＝0.78V1-0.21V2)与Vw(＝0.78V2-0.21V1)之 间的相位差为120电度。因此，在相电流中的每一个之间的电流相位差为2 π/3＝120电度的假定之下，通过普通的向量控制，适当的电流控制是可能 的。
在上述的实施例中，第一绕组匝数n1和第二绕组匝数n2被设定为满足 规定的绕组匝数比n1/n2的值，但是不限于此。例如，第一绕组匝数n1和 第二绕组匝数n2可以被设定成都是整数的第一绕组匝数n1和第二绕组匝 数n2的比变成最靠近规定的绕组匝数比n1/n2的值。
同样，槽27、28、和29在圆周方向上的相应的宽度C1、C1、和C2，以 及槽77和78在圆周方向上的宽度Cs可以设定成所述规定的绕组匝数比 n1/n2变成适当的整数值的比。
尽管本发明的优选实施例已经在上面被描述和图示，但是应该理解的 是这些是本发明的示例且不应被认为是限制性的。在不偏离本发明的精神 或者范围的情况下，能够进行添加、省略、替换、和其它修改。因此，本 发明没有被前面的描述限制，其只被所附的权利要求限制。
相关申请的交叉引用
本发明要求2005年11月22日申请的日本专利申请No.2005-336783的 优先权，其内容通过引用在此并入。