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Diese
Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-145637,
angemeldet am 14 Mai 2004, deren Priorität sie in Anspruch nimmt, so
daß die
Beschreibung hiermit durch Bezugnahme mit beinhaltet ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Statorspule mit sequentiell
bzw. aufeinanderfolgend verbundenen Segmentleitern, die vorzugsweise
bei einer drehenden elektrischen Maschine einsetzbar ist.
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Angesichts
des Vorsehens von kompakten drehenden elektrischen Maschinen für Fahrzeuge und
angesichts der wachsenden Ausgangsleistung dieser Maschinen, wird
eine Statorspule mit sequentiell verbundenen Segmentleitern vorzugsweise
für eine
rotierende elektrische Maschine verwendet, da diese Statorspule
die Größe des Spulenkopfes
bzw. -endes verringern kann (siehe hierzu die japanische Patentanmeldung
Nr. 3118837 oder die veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr. 2002-58189).
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Beispielsweise
offenbart das japanische Patent Nr. 3118837 ein U-förmiges Segment
(d.h. einen rechteckförmigen
Leitungsdraht, der mit einer Isolierschicht beschichtet ist, der
im folgenden als ein Segmentleiter bezeichnet wird) mit einem Paar
von Schenkelabschnitten, die individuell in ein Paar von Schlitzen
bzw. Nuten eines Rotors eingefügt
sind, die gegenseitig um im wesentlichen eine magnetische Polteilung
beabstandet sind, wobei beide Endabschnitte aus dem Rotor herausragen
und im wesentli chen in der Umfangsrichtung gebogen sind. Die vorderen
Enden der Schenkelabschnitte der jeweiligen Segmente sind sequentiell
verbunden, um eine Statorspule, die aus sequentiell verbundenen
Segmentleitern besteht, anzuordnen bzw. auszubilden. Demgemäß bilden
die Kopfabschnitte der jeweiligen Segmentleiter zusammenwirkend
ein Kopfspulenende bzw. das vordere Spulenende der Statorspule aus.
Die Endabschnitte der jeweiligen Segmentleiter, die aus den Nuten
herausragen, bilden zusammenwirkend ein hinteres Spulenende der
Statorspule aus.
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Jedoch
erfordert diese Art von rotierenden elektrischen Maschinen mit dieser
Art von sequentiell verbundenen Segmentleitern eine spezielle oder
bestimmte Einrichtung bzw. Anlage zum Ausbilden der Statorspule.
Gewöhnlicherweise
wird die Statorspule gemäß ihrer
Bestimmung für
einen Fahrzeugtyp unterschieden. Daher ist das Vorsehen von spezialisierten
oder bestimmten Einrichtungen für
jeden Fahrzeugtyp aufwendig und nicht praktikabel. Um dieses Problem
zu lösen
schlägt
die veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr. 2002-58189 vor, daß Drahtverbindungsverfahren
für die
Statorspule mit sequentiell verbundenen Segmentleitern zu verändern, um
die serielle Windungszahl der Statorspule zu verändern.
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Falls
jedoch das obige Verfahren für
eine hohe Spannung, aufgrund einer hohen Ausgangsleistung des Fahrzeugantriebs/Generatormotors
verwendet wird, wird die Sammelschienenanordnung für das Wechseln
bzw. Ändern
der Drahtverbindung sehr kompliziert und demgemäß wird die Arbeit nicht leicht.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der zuvor beschriebenen Probleme, besitzt die vorliegende
Erfindung die Aufgabe eine Statorspule mit sequentiell verbundenen
Segmentleitern vorzusehen, deren Verdrahtungsanordnung leicht geändert werden
kann.
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Um
diese und andere verwandte Aufgaben zu lösen sieht, die vorliegende
Erfindung eine Statorspule mit sequentiell verbundenen Segmentleitern vor,
wobei jeder Segmentleiter ein Paar von Schenkelabschnitten enthält, die
individuell in zwei Nuten eines Statorkerns eingefügt sind,
die im wesentlichen um eine magnetische Polteilung beabstandet sind, sowie
einen Kopfabschnitt, der ununterbrochen mit den Schenkelabschnitten
ausgebildet ist und an einem Kopfspulenende bzw. vorderen Spulenende
angeordnet ist. Die Schenkelabschnitte der Segmentleiter sind sequentiell
an einem hinteren Spulenende zum Ausbilden einer Spulengruppe verbunden,
wobei die Spulengruppe eine Spulengruppenschicht der Nut belegt,
welche geradzahlige Leitereinfügungsabschnitte,
die zueinander benachbart sind, aufweist. Die Spulengruppe enthält zahlreiche
Teilspulen, die gegenseitig bzw. miteinander für jede Phase verbunden sind.
Die Statorspule enthält
eine Sammelschienenanordnungsplatte mit zahlreichen Zwischengruppenüberschneidungs-
bzw. -überführungssammelschienen
und ein elektrisches Isolationsteil. Die Zwischengruppenüberführungssammelschienen
sind in einer Umfangsrichtung oder in einer radialen Richtung zum
Verbinden von Endabschnitten der Teilspulen angeordnet. Die Zwischengruppenüberführungssammelschienen
sind integral in dem elektrischen Isolationsteil gehalten.
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Die
Statorspule dieser Erfindung kann die Arbeit für das Verbinden der Teilspulen
aufgrund des Vorsehens der Sammelschienenanordnungsplatte vereinfachen,
welche die Zwischengruppenüberführungssammelschienen
mit dem Isolationsteil integriert. Des weiteren ist es unnötig Überführungsdrähte der
Teilspulen durch Verlängern
des Segmentleiters, der den Endabschnitt einer Teilspule ausbildet, die
sich in Umfangsrichtung oder der Radialrichtung erstreckt, zum Verbinden
der Teilspulen, vorzusehen. Die erforderlichen Arten von Segmentleitern
können vereinfacht
und minimiert werden. Der Arbeitsvorgang des Einfügens der
Segmentleiter in die Nuten und das Biegen oder Verdrehen der Segmente
kann vereinfacht werden. Des weiteren können die Zwischengruppenüberführungssammelschienen ohne
einem Verkomplizieren des Arbeitsvorgangs dichter angeordnet werden.
Zudem können
elektrische Isolationseigenschaften sichergestellt werden. Die drehende
elektrische Maschine kann insgesamt verkleinert werden. Darüber hinaus
macht es diese Erfindung möglich,
eine optimale Sammelschienenanordnungsplatte zum Verändern bzw.
Wechseln des Verbindungsmusters der Teilspulen auszuwählen. Mit
anderen Worten, ein Verändern
des Layouts oder der Anordnung der Segmentleiter ist unnötig, um
Statorspulen mit unterschiedlichen seriellen Windungszahlen zu erhalten.
Darüber
hinaus ist ein einfaches Positionieren und Fixieren der Sammelschienen
bei dieser Statorspule mit sequentiell verbundenen Segmentleitern
verwirklicht. Der Arbeitsvorgang des Verschweißens von zahlreichen Segmentleitern
kann auf einmal durchgeführt
werden und somit die Produktivität
verbessert werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind Teilspulverbindungssammelschienen (d.h.
Sammelschienen, die Teilspulen verbinden) integral mit dem Isolationsteil
geformt. Diese Anordnung vereinfacht den Arbeitsvorgang des Vorsehens
einer erforderlichen räumlichen
Anordnung der jeweiligen Teilspulenverbindungssammelschiene.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weist die Sammelschienenanordnungsplatte
Zwischengruppenüberführungssammelschienen
auf, die Endabschnitte der zahlreichen Teilspulen verbinden, die
jeweils zu der Vielzahl von Spulengruppen gehören, die individuell zueinander
verschiedene Spulengruppenschichten der Nut belegen. Diese Anordnung
verbessert bzw. verstärkt
die zuvor beschriebenen Effekte.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weist die Sammelschienenanordnungsplatte
eine Anschlußsammelschiene auf,
die als ein externer Verbindungsanschluß dient, welcher ein Ende der
Phasenspulen, die in den Teilspulen der gleichen Phase angeordnet
ist, mit der Anschlußsammelschiene
verbindet, die aus dem Isolationsteil herausragt. Mit dieser Anordnung
kann der externe Verbindungsanschluß an der erforderlichen Position
vereinfacht ausgebildet werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weist die Sammelschienenanordnungsplatte
eine neutrale Sammelschiene auf, die andere Enden der Phasenspule
der jeweiligen Phasen verbindet, wobei sich die neutrale Sammelschiene
in der Umfangsrichtung erstreckt. Diese Anordnung macht es möglich, die
neu trale Sammelschiene an einer erforderlichen bzw. gewünschten Position
vereinfacht anzuordnen und die zuvor beschriebenen Effekte zu verstärken.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die neutrale Sammelschiene an einer Position
angeordnet, die im wesentlichen identisch mit einem Kernrücken des
Statorkerns in der Umfangrichtung ist. Diese Anordnung macht es
möglich,
ein vereinfachtes Layout der neutralen Sammelschiene ohne Verursachen
von Störungen
mit anderen Sammelschienen zu verwirklichen und demgemäß kann eine
kompakte drehende elektrische Maschine realisiert werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird die Teilspulenverbindungssammelschiene
in einem Fensterabschnitt des Isolationsteils freigelegt und mit
dem Endabschnitt der Teilspule verbunden, der in dem Fensterabschnitt eingefügt ist.
Diese Anordnung schafft den Effekt einer Vereinfachung der Verbindung
und Positionierung der Teilspulenverbindungssammelschienen und der
Teilspulen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Sammelschienenanordnungsplatte benachbart zu den
Kopfspulenende in der axialen Richtung angeordnet und in der radialen
Richtung verlängert.
Die Teilspulenverbindungssammelschiene kann leicht mit dem Kopfabschnitt
eines Schnittabschnitts des Segmentleiters verbunden werden. Die
Herstellungsvorgänge
können
daher vereinfacht werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, ist ein Halbleiterschaltelement an der Sammelschienenanordnungsplatte
befestigt und mit einem Ende einer Phasenspule, das durch Teilspulen
der gleichen Phase angeordnet ist, verbunden. Das Halbleiterschaltelement,
welches beispielsweise zum Steuern oder Gleichrichten des Statorstroms
verwendet wird, kann in kompakter Weise in eine drehende elektrische
Maschine eingebaut sein. Des weiteren kann der Verdrahtungsabstand
bzw. die Verdrahtungslänge
verringert werden und die Leitungsverluste können daher reduziert werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann die Sammelschienenanordnungsplatte aus
einer Vielzahl von Anordnungsplatten, die sich voneinander durch
ihre Sammelschienenanordnung unterscheiden, ausgewählt werden,
und die serielle Windungszahl einer Phase ist durch das Wechseln
bzw. Verändern
eines Verbindungsmusters der Teilspulen einstellbar. Mit dieser Anordnung
kann also die Windungszahl der Statorspule leicht in passender Weise
geändert
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche
im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist, besser
verständlich.
Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht, die einen Statorabschnitt einer
drehenden elektrischen Maschine zeigt, die mit einer Statorspule
mit sequentiell verbundenen Segmentleitern in Übereinstimmung mit einer bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ausgerüstet
ist;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht, die einen Teil der in 1 gezeigten
Statorspule zeigt;
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3 ein
Diagramm, das einen Teil aus der Wicklungsanordnung der Statorspule
der 1 zeigt;
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4 ein
Diagramm, das den verbundenen Zustand eines Spulenabschnitts der
in 1 gezeigten Statorspule und eine Anschlußplatte
in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
vergrößerte Querschnittsansicht, die
einen Teil des Verbindungszustands von einer Sammelschiene der Anschlußplatte
und einen Spulenabschnitt, der um den Statorkern gewickelt ist,
in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein
Diagramm, das den Verbindungszustand des Spulenabschnitts der in 1 gezeigten Statorspule
und einer anderen Anschlußplatte
in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Diagramm, das den Verbindungszustand des Spulenabschnitts der in 1 gezeigten Statorspule
und einer anderen Anschlußplatte
in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
vergrößerte Seitenansicht,
die einen Teil einer Anschlußplatte
zeigt, die eine Steuerschaltung trägt, in Übereinstimmung mit einer modifizierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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9 eine
vergrößerte Querschnittsansicht, die
einen Teil einer Anschlußplatte
in Übereinstimmung
mit einer anderen modifizierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung erläutert.
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Im
folgenden wird eine Statorspule der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die folgenden bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen
beschränkt
und kann demgemäß auf zahlreiche
Arten innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung modifiziert
werden.
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Eine
drehende elektrische Maschine, die mit einer Statorspule mit sequentiell
verbundenen Segmentleitern in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
ausgerüstet
ist, weist den gleichen Aufbau wie eine herkömmliche drehende elektrische
Maschine vom dreiphasigen Innenrotortyp auf. Demgemäß besitzt
diese drehende elektrische Maschine einen Stator mit einem Statorkern
und einer Statorspule. Der Statorkern ist an einer zylindrischen
Innenoberfläche
des Gehäuses
dieser drehenden elektrischen Maschine befestigt. Die Statorspule,
die um diesen Statorkern gewickelt ist, enthält sequentiell verbundene Segmentleiter.
Ein Rotor mit magnetischen Polen an der radialen Innenseite des
Statorkerns ist an einer Drehwelle befestigt. Diese drehende elektrische
Maschine, beispielsweise eine Synchronmaschine, ist in ihrem grundsätzlichem
Aufbau und Betrieb allgemein bekannt.
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Des
weiteren ist ebenso die Statorspule mit sequentiell verbundenen
Segmentleitern im Stand der Technik bekannt und demgemäß sind Details
unter Bezugnahme auf beispielsweise den zuvor beschriebenen oder
aus anderen einschlägigen
Dokumenten bekannten Stand der Technik ersichtlich. Jedoch ist die
Anwendung der Statorspule mit sequentiell verbundenen Segmentleitern
dieser Ausführungsform
nicht auf die drehenden elektrischen Maschinen beschränkt, die
in diesen Dokumenten des Stands der Technik offenbart sind. Beispielsweise kann
die Statorspule mit sequentiell verbundenen Segmentleitern dieser
Ausführungsform
auf eine drehende elektrische Maschine angewendet werden bzw. bei
ihr eingesetzt werden, die durch zwei Schenkelabschnitte eines U-förmigen Segmentleiters
gekennzeichnet ist, die individuell in ein Paar von Nuten eines
Statorkerns, die winkelmäßig um im
wesentlichen eine Magnetteilung voneinander getrennt sind, eingefügt werden,
und vordere Enden dieser Segmentleiter sind gemäß einem anderen Verbindungsmuster
sequentiell verbunden.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, an die eine Statorspule mit sequentiell
verbundenen Segmentleitern in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
zeigt. Die Statorspule dieser Ausführungsform enthält einen
Spulenabschnitt 100 und eine Anschlußplatte 200. Der Spulenabschnitt 100,
der aus sequentiell verbundenen Segmentleitern besteht, ist um den
Statorkern 110 herumgewickelt. Die Anschlußplatte 200 dient
als eine Sammelschienenanordnungsplatte der vorliegenden Erfindung.
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Der
Spulenabschnitt 100 enthält ein Kopfspulenende bzw.
ein vorderes Spulenende 121, das in der axialen Richtung
aus einem Ende des Statorkerns 110 herausragt, und ein
hinteres Spulenende 122, das in der axialen Richtung aus
dem anderen Ende des Statorkerns 110 herausragt. Die Anschlußplatte 200 ist
ein aus Harz geformtes Ringplattenteil, in welcher zahlreiche Sammelschienen
derart angeordnet sind, daß sie
eine einzige Schicht oder eine Vielzahl von Schichten ausbilden.
Die Anschlußplatte 200 besteht
aus einer Sammelschienengruppe 210 und einem Isolationsteils 220.
Die Sammelschienengruppe 210 bestimmt ein Verbindungsmuster
von zahlreichen Teilspulen, die in dem Spulenabschnitt 100 angeordnet
sind, der um den Statorkern 110 herumgewickelt ist. Das
Isolationsteil 220 trägt
bzw. unterstützt
die Sammelschienen der Sammelschienengruppe 210 an jeweiligen
räumlichen
Positionen und isoliert diese elektrisch voneinander. Jeweilige
Sammelschienen der Sammelschienengruppe 210 werden in dem
Vorgang des Ausformens des Isolationsteils 210 integral
zusammen ausgebildet. Die Sammelschienengruppe 210 weist
drei Ausgangsleitungen 400 auf, die aus der Anschlußplatte 200 herausragen.
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Der
Spulenabschnitt 100, der um den Statorkern 110 gewickelt
ist, enthält
zahlreiche Segmentleiter, deren Endabschnitte mit dem hinteren Spulenende 122 verbunden
sind. 2 zeigt Spulenendabschnitte 123, die
nach außen
in radialer Richtung aus dem vorderen Spulenende 121 herausragen.
Jeder Spulenendabschnitt 123 wird durch Abschneiden des
Kopfabschnitts von einigen Segmentleitern ausgebildet.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
weist ein Rotor acht Magnetpole auf, deren Polaritäten in Umfangsrichtung
abwechseln. Der Statorkern 110 weist 96 Nuten auf (d.h. vier
Nuten pro Pol/Phase). Jede Nut weist zwölf Leitereinfügungspositionen
auf, die in radialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Im Ergebnis sind somit in Summe 576 (= 96 × 12÷2) Segmentleiter
in dem Statorkern 110 eingefügt. Einem Pol sind insgesamt
zwölf Nuten
zugewiesen. Da die Phasenzahl drei ist, sind daher vier Nuten jeweils
einem Pol/einer Phase zugewiesen. Das heißt, die Segmentleiter, die
in gegenseitig bzw. zueinander benachbarten vier Nuten eingefügt sind,
besitzen die gleiche Phase. Gemäß dieser
Ausführungsform
werden vier Segmentleiter gemäß einem Wellenwicklungsverfahren
sequentiell verbunden, um eine vollständige Wicklung (korrespondierend
zu vier Windungen) einer Spule (im folgenden als Teilspule bezeichnet)
anzuordnen. Es ist auf der Hand liegend, daß jede Teilspule durch ein
Kombinieren des Wellenwicklungsverfahrens und eines Schleifenwicklungsverfahrens
oder irgendeinem anderen Spulenwicklungsverfahren angeordnet werden
kann.
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Zwölf Leitereinfügungspositionen
werden in drei Gruppen klassifiziert; d.h. erste bis vierte Leitereinfügungspositionen,
die an einer radialen Innenseite derart angeordnet sind, daß sie zusammenwirkend eine
innere Spulengruppenschicht bilden, fünfte bis achte Leitereinfügeabschnitte,
die an einem radialen Mittenabschnitt so positioniert sind, daß sie zusammenwirkend
eine mittlere Spulengruppenschicht bilden und neunte bis zwölfte Leitereinfügungsabschnitte,
die an einer radialen Außenseite
so angeordnet sind, daß sie
zusammen eine äußere Spulengruppenschicht
bilden.
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Jeweilige
Segmentleiter, die in die innere Spulengruppenschicht eingefügt sind,
werden zum Anordnen bzw. Bilden von vier Teilen Spulen in jeder der
vier zueinander benachbarten Nuten der gleichen Phase sequentiell
verbunden, wodurch eine innere Spulengruppe bestehend aus 16 Teilspulen
ausgebildet wird. Die innere Spulengruppe wird vereinfacht in dieser
Ausführungsform
als eine erste Schicht bezeichnet.
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In ähnlicher
Weise werden jeweilige Segmentleiter, die in der mittleren Spulengruppenschicht eingefügt sind,
zum Anordnen von vier Teilspulen in jeder der vier zueinander benachbarten
Nuten der gleichen Phasen sequentiell verbunden, wodurch eine mittlere
Spulengruppe bestehend aus 16 Teilspulen ausgebildet wird. Die mittlere
Spulengruppe wird in dieser Ausführungsform
vereinfacht als zweite Schicht bezeichnet.
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In ähnlicher
Weise werden jeweilige Segmentleiter, die in der äußeren Spulengruppenschicht eingefügt sind,
zum Anordnen von vier Teilspulen in jeder der vier zueinander benachbarten
Nuten der gleichen Phase sequentiell verbunden, wodurch eine äußere Spulengruppe
bestehend aus 16 Teilspulen ausgebildet wird. Die äußere Spulengruppe
wird bei dieser Ausführungsform
vereinfacht als die dritte Schicht bezeichnet.
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Demgemäß bilden
die ersten bis dritten Schichten, die um den Statorkern 110 für jeweilige Phasen
gewickelt sind, d.h. die innere Spulengruppe, die mittlere Spulengruppe
und die äußere Spulengruppe,
zusammenwirkend den Spulenabschnitt 100 aus, der um den
Statorkern 110 gewickelt ist.
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Jede
der zuvor beschriebenen drei Spulengruppen enthält vier Leitereinfügungsabschnitte
in einer Nut. Das bedeutet, daß eine
Spulengruppe vier Teilspulen der gleichen Phase enthält, die
in der gleichen Nut untergebracht sind. Es ist nicht immer notwendig,
daß jeweilige
Teilspulen durch die Leitereinfügepositionen
hindurchführen,
die in den gleichen Positionen in der radialen Richtung angeordnet
sind. Des weiteren sind gemäß dieser
Ausführungsform vier
Teilspulen der gleichen Phase in jeder der vier Nuten der gleichen
Phase, die in der Umfangsrichtung benachbart sind, individuell untergebracht.
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Im
folgenden werden die vier Teilspulen, die zu der gleichen Spulengruppe
gehören
und in der gleichen Nut untergebracht sind, als "(Gleich-)Nutteilspulengruppe" bezeichnet. Kurz
gesagt weist jede Spulengruppe (d.h. jede Schicht) 16 Teilspulen
für jede
Phase auf.
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3 zeigt
die Anordnung der inneren Spulengruppe (d.h. der ersten Schicht),
der mittleren Spulengruppe (d.h. der zweiten Schicht) und der äußeren Spulengruppe
(d.h. der dritten Schicht). Zur Vereinfachung der Erläuterung
zeigt 3 jedoch lediglich zwei Teilspulen der vier Teilspulen,
die in jeder Spulengruppe angeordnet sind.
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Genauer
gesagt stellt in 3 das Bezugszeichen 120-11A eine
erste Teilspule dar, die in einer ersten Nut einer vorbestimmten
Phase in der ersten Schicht untergebracht ist, und das Bezugszeichen 120-11B stellt
eine zweite Teilspule dar, die in der ersten Nut dieser vorbestimmten
Phase der ersten Schicht untergebracht ist. In ähnlicher Weise ist eine dritte
Teilspule 120-11C in der ersten Nut dieser vorbestimmten
Phase in der ersten Schicht untergebracht und eine vierte Teilspule 120-11D.
Die ist in einer er sten Nut dieser vorbestimmten Phase dieser ersten
Schicht untergebracht, obwohl dies nicht in 3 gezeigt
ist.
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Darüber hinaus
stellt in 3 das Bezugszeichen 120-21A eine
erste Teilspule dar, die in einer ersten Nut der vorbestimmten Phase
in der zweiten Schicht untergebracht ist, und das Bezugszeichen 120-21B stellt
eine zweite Teilspule dar, die in der ersten Nut dieser vorbestimmten
Phase der zweiten Schicht untergebracht ist. Obgleich nicht in 3 gezeigt,
ist in ähnlicher
Weise die dritte Teilspule 120-21C in der ersten Nut dieser
vorbestimmten Phase in der zweiten Schicht und eine vierte Teilspule 120-21D in der ersten
Phase dieser vorbestimmten Phase der zweiten Schicht untergebracht.
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Des
weiteren stellt in 3 das Bezugszeichen 120-31A eine
erste Teilspule dar, die in einer ersten Nut der vorbestimmten Phase
in der dritten Schicht untergebracht ist und das Bezugszeichen 120-31B eine
zweite Teilspule dar, die in der ersten Nut dieser vorbestimmten
Phase der dritten Schicht untergebracht ist. Obgleich nicht in 3 gezeigt,
ist in ähnlicher
Weise eine dritte Spule 120-31C in der ersten Nut dieser
vorbestimmten Phase in der dritten Schicht untergebracht, und eine
vierte Teilschicht 120-31D in
der ersten Nut dieser vorbestimmten Phase der dritten Schicht untergebracht.
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4 zeigt
ein Verbindungsmuster der Nutteilspulengruppe einer Phase (insgesamt
zwölf)
und einer Sammelschienengruppe 210 der Anschlußplatte 200,
welche diese Teilspulengruppen zum Anordnen bzw. Bilden der Phasenspulen
dieser Phase verbindet. Wie vorangehend beschrieben, besteht jede der
vier Nutenteilspulengruppen aus vier Teilspulen, die zu der gleichen
Spulengruppe gehören
und in der gleichen Nut untergebracht sind.
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In 4 besteht
die erste Schicht aus vier Nutteilspulengruppen 120-11, 120-12, 120-13 und 120-14.
Die zweite Schicht besteht aus vier Nutteilspulengruppen 120-21, 120-22, 120-23 und 120-24. Ferner
besteht die dritte Schicht aus vier Nutteilspulengruppen 120-31, 120-32, 120-33 und 120-34.
Die letzte Ziffer, die am Ende jeder Nutteilspulengruppen angehängt ist,
stellt die Reihenfolge in der Umfangsrichtung dar, um die vier Phasennuten,
die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, zu unterscheiden.
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Zwei
Anschlußenden
der jeweiligen Nutteilspulengruppen sind mittels Zwischennutüberführungssammelschienen
der Sammelschienengruppe 210 seriell verbunden. Des weiteren
ist jede Nutteilspulengruppe durch individuelles Ausbilden von zwei Serienschaltungen,
die jeweils aus zwei Teilspulen bestehen, die miteinander seriell
verbunden sind, und anschließendem
Verbinden dieser seriellen Schaltungen parallel miteinander angeordnet.
Beispielsweise sind die zwei Teilspulen 120-11A und 120-11B seriell
miteinander verbunden, um eine erste serielle Schaltung aus Teilspulen
auszubilden. Ebenso sind zwei Teilspulen 120-11C und 120-11D seriell
miteinander verbunden, um eine zweite serielle Schaltung von Teilspulen
auszubilden. Die erste serielle Schaltung und die zweite serielle
Verbindungsschaltung sind parallel miteinander verbunden, um die
Nutteilspulengruppe 120-11 zu bilden.
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Folglich
weist jede Spulengruppe (d.h. die erste Schicht, die zweite Schicht
und die dritte Schicht) acht Teilspulen mit 32 seriellen Windungen auf.
Jede Spulengruppe weist ein Ende auf, das mit der Ausgangsleitung 400 verbunden
ist, die als ein externer Verbindungsanschluß dient, der nach außen aus
dem Isolierteil 220 herausragt. Jede Spulengruppe weist
das andere Ende auf, das mit einer neutralen Leitung (d.h. einer
neutralen Sammelschiene) 300 verbunden ist. Auf diese Art
und Weise wird die Phasenwicklung mit acht seriellen Windungen angeordnet,
wenn eine Teilspule als eine Windung betrachtet wird.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird die Verbindung der Teilspulen in der gleichen Nut der gleichen
Schicht die Verbindung der Nutteilspulengruppen in verschiedene
Nuten der gleichen Schicht, die Verbindung zwischen verschiedenen
Schichten, ebenso wie die Ausgangsleitung 400 und die neutrale Leitung 300 durch
die Sammelschienengruppe 210 der Anschlußplatte 200 angeordnet.
Natürlich
nimmt die Anschlußplatte 200 die
Sammelschienen, die zu jeder anderen Phase des Rests der Sammelschienengruppe 210 gehören, auf.
Aus der zuvor beschriebenen Anordnung ist es ersichtlich, daß eine komplizierte Überführungsstruktur
durch Vorbereiten der Anschlußplatte 200 und
gleichzeitiges Verbinden von zwei Enden der jeweiligen Teilspule,
die durch Schneiden der vorderen Spulenenden 121 des Spulenabschnitts 100,
der um den Statorkern gewickelt ist, geeignet angeordnet sind, mit
den vorderen Enden der vorbestimmten Sammelschienen der Anschlußplatte 200 erzielt
wird.
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5 zeigt
eine vergrößerte Draufsicht,
die einen Ausschnitt der Anschlußplatte 200 zeigt.
Die Anschlußplatte 200 weist
einen Fensterabschnitt 201 auf, durch den der zuvor beschriebene
Verbindungsabschnitt freigelegt wird. Genauer gesagt, wird in diesem
Fensterabschnitt 201 der Spulenendabschnitt 123 der
Teilspule in Kontakt mit dem vorderen Ende der korrespondierenden
Sammelspule 219, die Teilspulen verbindet, gebracht. Anschließend werden alle
diese Kontaktabschnitte gleichzeitig oder aufeinanderfolgend verbunden.
Der Kontaktzustand des Spulenendabschnitts 123 der Teilspule
und das vordere Ende der entsprechenden Sammelschiene 219 in
dem Fensterabschnitt 201 ist nicht auf die in 5 gezeigte
Anordnung beschränkt.
Des weiteren weist der Segmentleiter, der den Schnittabschnitt der
Teilspule ausbildet, einen Kopfabschnitt auf, der länger als
der anderer in 2 gezeigter Segmentleiter ist. Des
weiteren ist es möglich
den Segmentleiter zum Ausbilden des Schnittabschnitts zu schneiden,
bevor er in die Nut eingefügt
wird.
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Wie
ohne weiteres aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich, ist die
serielle Windungszahl der Phasenspule durch Verändern der Sammelschienenanordnung
der Anschlußplatte 200 ohne
weiteres einstellbar. 6 und 7 zeigen
modifizierte Beispiele für
die Anschlußplatte.
Die Verwendung der Anschlußplatte 1200 der 6 ermöglicht eine
Phasenspule mit 16 seriellen Windungen. Die Verwendung der Anschlußplatte 2200 der 7 ermöglicht eine
Phasenspule mit zwölf
seriellen Windungen.
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Eine
modifizierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die 8 erläutert.
Gemäß dieser
modifizierten Ausführungsform
sind eine Dreiphasenumrichterschaltung 500 mit einer Vielzahl
von Leistungs-IGBTs (z.B. insgesamt sechs) und eine Steuerschaltung 600 mit
einem Steuervorrichtungs-IC zum Steuern der Umrichterschaltung 500,
auf der Anschlußplatte 200 montiert.
Wechselspannungs-Ausgangsanschlüsse
der Dreiphasenumrichterschaltung 500 sind mit den Ausgangsleitungen 400 der
jeweiligen Phasen der Sammelschienengruppe 210 verbunden.
Gemäß dieser
modifizierten Ausführungsform
sind die Ausgangsleitungen 400, d.h. die externen Verbindungsanschlüsse, der
Sammelschienengruppe 210 mit den Wechselspannungs-Ausgangsanschlüssen der
dreiphasigen Umrichterschaltung 500 verbunden. Die Sammelschienen,
die Gleichstromausgangsanschlüsse
der dreiphasigen Umrichterschaltung 500 ausbilden, dienen
als Gleichspannungsleistungsquellenanschlüsse, die aus der Anschlußplatte 200 herausragen
und mit einer externen Gleichstromleistungsquelle verbunden sind.
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Diese
modifizierte Anordnung erzeugt den Effekt eines Verringerns der
Verdrahtungsinduktivität und
des Verdrahtungswiderstands zwischen der dreiphasigen Umrichterschaltung 500 und
der Statorspule, und ebenso den Effekt einer weiteren Verkleinerung
der Vorrichtung und Verringerung der Gesamtanzahl an benötigten Teilen.
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Eine
andere modifizierte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 9 erläutert. Diese
modifizierte Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
neutrale Leitung 300 an einem äußeren peripheren Abschnitt der
Anschlußplatte 200 angeordnet
ist, so daß die Sammelschiene
der neutralen Leitung 300 und ein Kernrücken 110A im wesentlichen
an der gleichen Position in radialer Richtung positioniert sind.
Gemäß dieser
modifizierten Anordnung kann die neutrale Leitung 300 leicht
angeordnet werden, ohne die anderen Sammelschienen der Anschlußplatte 200 zu stören. Somit
kann das Sammelschienen-Layout der Anschlußplatte 200 vereinfacht
werden.
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Für den Fall,
daß die
Statorspule mit sequentiell verbundenen Segmentleitern gemäß dieser
vorliegenden Erfindung für
einen Fahrzeuggenerator verwendet wird, kann die dreiphasige Umrichterschaltung 500 durch
einen dreiphasigen Vollwegdiodengleichrichter ersetzt werden. Obwohl
die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
alle anhand des Beispiels eines dreiphasigen Motors erläutert wurden,
ist es ebenso möglich
bzw. denkbar, die Anzahl der Phasen zu verändern.