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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft drehende elektrische Maschinen, die in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenkraftwagen und Trucks, installierbar sind, und insbesondere derartige drehende elektrische Maschinen mit verbesserten Rahmen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Drehende elektrische Maschinen werden gebaut, um unter Verwendung einer Invertervorrichtung elektrische Leistung in eine Umdrehungskraft, d. h., ein Drehmoment, und/oder eine Umdrehungskraft in elektrische Leistung zu konvertieren.
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Ein Typ dieser Invertervorrichtungen derartiger drehender elektrischer Maschinen, welcher beispielsweise in der
japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 3729176 offenbart ist, ist mit Bezug auf leichte Veränderungen bezüglich einer Eingabe-Gleichstrom-Spannung unter Verwendung von Elektrolytkondensatoren ausgestaltet. Genauer gesagt enthält die bekannte Invertervorrichtung, welche in der Patentveröffentlichung offenbart ist, einen Inverter, ein Aluminiuminvertergehäuse, in welchem der Inverter installiert ist, und Elektrolytkondensatoren, die mit dem Inverter verbunden sind.
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Jeder Elektrolytkondensator besteht aus einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse mit einer oberen Wand, einer unteren Wand und einer umfangsseitigen Seitenwand. Jeder Elektrolytkondensator besteht aus einer Anode und einer Kathode, die voneinander beabstandet und in dem Gehäuse installiert sind, und einem Separator, der ein Elektrolyt hält, das zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. Jeder Elektrolytkondensator besteht ferner aus Anoden- und Kathodenanschlüssen, die auf der oberen Wand montiert sind und mit der entsprechenden Anode und Kathode durch die obere Wand verbunden sind.
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Das Aluminiuminvertergehäuse weist Teilwände auf, die Kondensatorkammern bilden. Jede der Kondensatorkammern weist eine Kontur auf, die im Wesentlichen identisch zu der eines korrespondierenden Elektrolytkondensators ist, abgesehen davon, dass sie eine Öffnung in der oberen Wand aufweist. Genauer gesagt ist jeder der Elektrolytkondensatoren in einer zugehörigen der Kondensatorkammern derart installiert, dass die Anoden- und Kathodenanschlüsse von der zugehörigen Kondensatorkammer exponiert bzw. freiliegend sind. Jeder der Elektrolytkondensatoren ist mit einem Loch zum Verhindern einer Explosion des Elektrolytkondensators, welches durch die obere Wand ausgestaltet ist, vorgesehen.
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Die Kondensatorkammern sind im Invertergehäuse regelmäßig bzw. kontinuierlich vorgesehen und eine Kühlmittelpassage ist entlang der Außenoberfläche der kontinuierlichen umfangsseitigen Seitenwände der Kondensatorkammern gebildet.
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Selbst wenn das Elektrolyt eines Elektrolytkondensators derart verdampft, dass der Innendruck des Elektrolytkondensators ansteigt, könnte das Loch den Dampf freilassen, wodurch eine Explosion des Elektrolytkondensators verhindert wird.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wie vorstehend beschrieben, ist jeder der Elektrolytkondensatoren, die in der Patentveröffentlichung offenbart sind, zur Explosionssicherheit des Elektrolytkondensators mit einem Loch vorgesehen, das durch die obere Wand dringt, auf welcher die Anoden- und Kathodenanschlüsse montiert sind. Andererseits gibt es viele gewöhnliche Aluminiumelektrolytkondensatoren, die jeweils eine Form aufweisen, die im Wesentlichen identisch zu der eines Elektrolytkondensators gemäß der Patentveröffentlichung ist, abgesehen davon, dass ein Druckausgleichsventil, d. h., ein Explosionssicherheitsventil, anstelle des Lochs entweder in der Umfangsseitenwand oder in der Bodenwand bzw. der unteren Wand vorgesehen ist.
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Demhingegen ist in einem Elektrolytkondensator, der in der Patentveröffentlichung offenbart ist, jede von der Umfangsseitenwand und der Bodenwand mit einer korrespondierenden Wand einer entsprechenden Kondensatorkammer des Invertergehäuses bedeckt. Aus diesem Grund könnte, falls solch ein Druckausgleichsventil in entweder der umfangsseitigen Seitenwand oder der Bodenwand des Elektrolytkondensators, der in der Patentveröffentlichung offenbart ist, ausgebildet wäre, entweder die Umfangsseitenwand oder die Bodenwand das korrespondierende Druckausgleichsventil daran hindern, normal zu funktionieren.
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In Anbetracht der vorstehenden Umstände ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, drehende elektrische Maschinen zu schaffen, welche jeweils zum Lösen des vorstehenden Problems ausgestaltet sind.
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Genauer gesagt ist es ein alternativer Aspekt der vorliegenden Erfindung, derartige drehende elektrische Maschinen zu schaffen, die jeweils in der Lage sind, eine Kühlleistung für einen Elektrolytkondensator aufrecht zu erhalten, die für einen normalen Betrieb des Druckausgleichsventils ausreichend ist.
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Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine drehende elektrische Maschine vorgesehen, welche wenigstens einen der nachfolgenden Betriebe durchführt: einen ersten Betrieb zum Erzeugen einer ersten Wechselstrom-Leistung, basierend auf einer Umdrehung eines Rotors, um die erste Wechselstrom-Leistung in eine erste Gleichstrom-Leistung zu konvertieren; und einen zweiten Betrieb zum Konvertieren einer zweiten Gleichstrom-Leistung, die dazu eingegeben wird, in eine zweite Wechselstrom-Leistung, und zum Drehen des Rotors, basierend auf der zweiten Wechselstrom-Leistung. Die drehende elektrische Maschine enthält einen Leistungskonverter, der konfiguriert ist, wenigstens einen der folgenden Betriebe durchzuführen: einen Gleichrichtungsbetrieb zum Gleichrichten der ersten Wechselstrom-Leistung in die erste Gleichstrom-Leistung, während die drehende elektrische Maschine den ersten Betrieb durchführt; und einen Invertierungsbetrieb zum Invertieren der zweiten Gleichstrom-Leistung in die zweite Wechselstrom-Leistung, während die drehende elektrische Maschine den zweiten Betrieb durchführt. Die drehende elektrische Maschine enthält einen Elektrolytkondensator. Der Elektrolytkondensator enthält einen Kondensatorkörper, aufweisend: ein Paar von einer Anode und einer Kathode, die voneinander beabstandet sind, und einen Separator, der ein Elektrolyt enthält und zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. Der Elektrolytkondensator enthält ein Gehäuse mit einer gewissen Länge, eine erste Endwand, die zumindest teilweise offen ist, eine zweite Endwand, die der ersten Endwand in Richtung der Länge zugewandt ist, einen Seitenwandabschnitt und eine innere Hohlkammer, die durch die erste Endwand, die zweite Endwand und den Seitenwandabschnitt definiert ist. Der Kondensatorkörper ist in der inneren Hohlkammer aufgenommen. Der Elektrolytkondensator enthält ein Paar von Anoden- und Kathodenleitungsanschlüssen, die mit der jeweiligen Anode und Kathode verbunden sind und von einer Öffnung der ersten Endwand aus dem Gehäuse verlaufen. Die Anoden- und Kathodenleitungsanschlüsse sind mit dem Leistungskonverter verbunden. Der Elektrolytkondensator enthält ein Druckausgleichsventil, das auf der zweiten Endwand und/oder dem Seitenwandabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist. Die drehende elektrische Maschine enthält einen Rahmen, an welchem der Rotor und der Leistungskonverter angebracht sind. Der Rahmen enthält eine Kühlmittelflüssigkeitspassage, die darin definiert ist, und durch welche eine Kühlmittelflüssigkeit zugeführt wird, um dadurch zu strömen. Der Rahmen enthält ein Haltemittel, das darin derart ausgebildet ist, dass es durch die Kühlmittelflüssigkeit, die durch die Kühlmittelflüssigkeitspassage strömt, gekühlt wird. Das Haltemittel hält einen Teil des Gehäuses fest, während ein Betriebsraum gewährleistet wird, der für einen normalen Betrieb des Druckausgleichsventils ausreichend ist.
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Gemäß der drehenden elektrischen Maschine gemäß dem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Teil des Gehäuses des Elektrolytkondensators fest im Haltemittel gehalten, welches derart im Rahmen der drehenden elektrischen Maschine ausgestaltet ist, dass es durch die Kühlmittelflüssigkeit, die durch eine Kühlmittelflüssigkeitspassage strömt, welche im Rahmen definiert ist, gekühlt wird, während ein funktionsfähiger Raum gewährleistet wird, der für einen normalen Betrieb des Druckausgleichsventils ausreichend ist. Somit ist es möglich, dass eine zuverlässige Kühlleistung für den Elektrolytkondensator gewährleistet werden kann, während die Druckfreigabefunktion, d. h., die Explosionssicherheitsfunktion des Druckausgleichsventils gewährleistet werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Ansicht, die ein Beispiel der Gesamtstruktur einer drehenden elektrischen Maschine darstellt, welche in einem Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert ist;
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2 eine vergrößerte Ansicht, die eine Kühlmittelflüssigkeitspassage, welche durch ein zentrales Rahmensegment und ein hinteres Rahmensegment der drehenden elektrischen Maschine gemäß der Ausführungsform ausgebildet ist, schematisch darstellt;
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3 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Struktur eines Leistungskonverters der drehenden elektrischen Maschine, welche in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt;
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4A eine Ansicht, welche einen Elektrolytkondensator schematisch darstellt, welcher in einem Kondensatorhaltemittel installiert ist, das im hinteren Rahmensegment ausgebildet ist, und zwar betrachtet vom hinteren Ende des Kraftfahrzeugs;
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4B eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Aufbaus eines Kondensatorkörpers des Elektrolytkondensators schematisch darstellt, während ein Teil des Kondensatorkörpers ausgebildet wird;
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5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V von 4A;
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6 eine Ansicht einer schematischen Darstellung eines Elektrolytkondensators gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform, der in einem Kondensatorhaltemittel installiert ist, das im hinteren Rahmensegment ausgebildet ist, und zwar betrachtet von dem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs;
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7 eine Querschnittsteilansicht entlang der Linie VII-VII von 6;
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8 eine Ansicht einer schematischen Darstellung eines Elektrolytkondensators, der in einem Kondensatorhaltemittel installiert ist, das im hinteren Rahmensegment ausgebildet ist, und zwar betrachtet von dem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform;
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9 eine Ansicht einer schematischen Darstellung eines Elektrolytkondensators gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform, der in einem Kondensatorhaltemittel installiert ist, das im hinteren Rahmensegment ausgebildet ist, und zwar betrachtet von dem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs;
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10 eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X von 9;
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11 eine Ansicht einer schematischen Darstellung eines Elektrolytkondensators gemäß einer vierten Modifikation der Ausführungsform, der in einem Kondensatorhaltemittel installiert ist, das im hinteren Rahmensegment ausgebildet ist, und zwar betrachtet vom hinteren Ende des Kraftfahrzeugs;
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12 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XII-XII von 11;
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13 eine Ansicht einer schematischen Darstellung eines Elektrolytkondensators gemäß einer fünften Modifikation der Ausführungsform, der in einem Kondensatorhaltemittel installiert ist, das im hinteren Rahmensegment ausgebildet ist, und zwar betrachtet vom hinteren Ende des Kraftfahrzeugs; und
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14 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIV-XIV von 13.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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Mit Bezug auf 1 ist eine dreiphasige drehende elektrische Maschine als Beispiel für drehende elektrische Maschinen dargestellt, welche vereinfacht als „drehende elektrische Maschine” 100 bezeichnet wird und in einem Kraftfahrzeug installiert ist.
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Die drehende elektrische Maschine 100 enthält einen Rahmen 1, einen Stator 2, einen Rotor 3 mit einer Drehwelle bzw. Welle 34, einen Leistungskonverter 4, eine Bürstenanordnung 5, eine Steuervorrichtung 6, einen Umdrehungspositionssensor 7, ein Paar von Metallschleifringen SR, eine hinteren Abdeckung 8, eine Riemenscheibe 9, eine Mehrzahl von Elektrolytkondensatoren 24, usw.
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In dieser Ausführungsform weist der Rahmen 1 eine im Wesentlichen zylindrische feste Form mit einer inneren Hohlkammer darin auf, und ist z. B. im Kraftfahrzeug derart angeordnet, dass die Axialrichtung des Rahmens 1 parallel zur Längsrichtung, d. h., der Vorne-Hinten-Richtung des Kraftfahrzeugs ist. In 1 sind die Richtung nach vorne, die Richtung nach hinten und die Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs durch Pfeile dargestellt.
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Der Rahmen 1 besteht aus einem hinteren Rahmensegment 1A, einem zentralen Rahmensegment 1B und einem vorderen Rahmensegment 1C, welche vom hinteren Ende des Kraftfahrzeugs in Richtung des vorderen Endes kontinuierlich angebracht sind. Die Segmente 1A, 1B und 1C weisen Mittellöcher auf, die koaxial zueinander ausgerichtet sind.
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Das zentrale Rahmensegment 1B weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und enthält darin den Stator 2 und den Rotor 3. Das zentrale Rahmensegment 1B ist mit einer Ringnut 11A vorgesehen; die Ringnut 11A hat eine bestimmte Tiefe in Axialrichtung des zentralen Rahmensegments 1B und bildet eine Kühlmittelflüssigkeitspassage 11.
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Das hintere Rahmensegment 1A weist eine im Wesentlichen scheibenförmige Form auf und ist koaxial am hinteren Öffnungsende des zentralen Rahmensegments 1B angeordnet, um dieses zu bedecken. Die Ringnut 11A weist eine Öffnung am hinteren Ende auf, welche dem hinteren Rahmensegment 1A zugewandt ist.
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Jedes von dem hinteren, dem zentralen und dem vorderen Rahmensegment 1A, 1B und 1C weist einander zugewandte erste und zweite Oberflächen auf, und die erste Oberfläche ist näher am vorderen Ende des Kraftfahrzeugs als die zweite Oberfläche. Somit wird die erste Oberfläche von jedem der Rahmensegmente 1A, 1B und 1C als eine vordere Oberfläche bezeichnet und die zweite Oberfläche desselben wird als eine hintere Oberfläche bezeichnet.
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Die vordere Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A ist in engem Kontakt mit der hinteren Oberfläche des zentralen Rahmensegments 1B, so dass die vordere Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A die Öffnung am hinteren Ende der Ringnut 11A bedeckt, welche die Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 bildet. O-Ringe 12a und 12b sind zwischen der vorderen Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A und der hinteren Oberfläche des zentralen Rahmensegments 1B derart dazwischen aufgenommen, dass sie auf beiden Seiten, d. h., der Außenseite und der Innenseite der Ringnut 11A angeordnet sind. Die O-Ringe 12a und 12b haben die Funktion, die Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 luftdicht abzudichten.
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Auf der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A sind der Leistungskonverter 4 und die Elektrolytkondensatoren 24 montiert. Durch das hintere Rahmensegment 1A ist eine Anzahl von Einlassblenden 13 ausgebildet. Diese Einlassblenden 13 ermöglichen, dass Kühlluft von außen in den mittleren Bereich des Rahmens 1 strömen kann, welcher später beschrieben wird.
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Mit Bezug auf 2 weist die Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 eine im Wesentlichen C-förmige Form bezüglich ihres lateralen Querschnitts orthogonal zur Axialrichtung des zentralen Rahmensegments 1B auf. Ein Abschnitt des hinteren Rahmensegments 1A, welches einem Ende der Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 zugewandt ist, ist mit einem Kühlmittelflüssigkeitseinlass 11B ausgebildet. Ähnlich ist ein Abschnitt des hinteren Rahmensegments 1A, welches dem anderen Ende der Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 zugewandt ist, mit einem Kühlmittelflüssigkeitsauslass 11C ausgebildet. Jeder von dem Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass 11B und 11C ist mit einer Kühlmittelleitung 11D verbunden (siehe 1). Die Kühlmittelflüssigkeitsleitung 11D, welche mit dem Kühlmittelflüssigkeitseinlass 11B verbunden ist, ermöglicht es, dass eine Kühlmittelflüssigkeit über den Einlass 11B in die Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 strömt. Die Kühlmittelflüssigkeit, welche durch die Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 geströmt ist, wird über den Auslass 11C ausgelassen.
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Das vordere Rahmensegment 1C weist eine im Wesentlichen scheibenförmige Form auf und ist koaxial an dem vorderen Öffnungsende des zentralen Rahmensegments 1B angeordnet, um dieses zu bedecken. Durch das vordere Rahmensegment 1C wird eine Anzahl von Auslassfenstern 14 gebildet. Diese Auslassfenster 14 ermöglichen es, dass Kühlmittelluft aus dem Rahmen 1 abgelassen wird.
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Der Stator 2 besteht aus einem Statorkern 21 und einer Statorspule 22.
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Der Statorkern 21 weist z. B. eine im Wesentlichen ringförmige Form und erste und zweite ringförmige axiale Endoberflächen auf. Der Statorkern 21 weist ferner z. B. eine Mehrzahl von Nut ähnlichen Schlitzen auf, die durch den Statorkern 21 hindurch gebildet sind. Die Schlitze sind durch den Statorkern 21 in seiner Axialrichtung gebildet und in Umfangsrichtung in gegebenen Abständen angeordnet.
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Der Statorkern 22 besteht z. B. aus einer ersten Gruppe 22A der Drei-Phasen-(U-, V- und W-Phase)-Wicklungen U, V und W und einer zweiten Gruppe 22B der Drei-Phasen-(X-, Y- und Z-Phase)-Wicklungen X, Y und Z (siehe 3).
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Die Drei-Phasen-Wicklungen X, Y, Z, U, V und W sind in den entsprechenden Schlitzen des Statorkerns 21 derart eingebracht, dass jede der Drei-Phasen-Wicklungen z. B. konzentrisch und zylindrisch darum gewickelt ist, um die Statorspule 22 vorzusehen.
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Die Statorspule 22 ist z. B. als Anordnung einer Mehrzahl von Leitersegmenten ausgestaltet. Jedes der Mehrzahl der Leitersegmente besteht aus einem Paar von Im-Schlitz-Abschnitten und einem im Wesentlichen U-geformten Windungsabschnitt, so dass sich jeder Im-Schlitz-Abschnitt von einem entsprechenden Ende des U-geformten Windungsabschnitts erstreckt.
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Um die Statorspule 22 herzustellen, wird einer der Im-Schlitz-Abschnitte von einem Leitersegment, welches als ein erstes Leitersegment bezeichnet wird, von einer Endoberfläche des Statorkerns 21 in einen zugehörigen Schlitz des Statorkerns 21 eingebracht, und der andere der Im-Schlitz-Abschnitte wird von der einen Endoberfläche des Statorkerns 21 in einen zugehörigen Schlitz des Statorkerns 21 eingebracht. Endabschnitte der Im-Schlitz-Abschnitte des ersten Leitersegments stehen um eine erforderliche Länge von den zugehörigen Schlitzen des Statorkerns 21 über die andere Endoberfläche des Statorkerns 21 hervor. Diese Enden der Im-Schlitz-Abschnitte, welche aus den zugehörigen Schlitzen des Statorkerns 21 hervorstehen, werden hiernach als „hervorstehende Endabschnitte” bezeichnet.
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Anschließend wird jeder der hervorstehenden Endabschnitte des ersten Leitersegments gebogen, um in Umfangsrichtung nach außen um einen vorbestimmten elektrischen Winkel bezüglich der Axialrichtung des zugehörigen Schlitzes gebogen zu sein.
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Nach dem Biegevorgang wird die Spitze von einem der hervorstehenden Endabschnitte des ersten Leitersegments z. B. durch Schweißen mit der Spitze eines zugehörigen hervorstehenden Endabschnitts eines anderen Leitersegments, welches als ein zweites Leitersegment bezeichnet wird und auf die gleiche Weise wie das erste Leitersegment in entsprechende Schlitze eingebracht ist, verbunden. Ähnlich wird die Spitze des anderen der hervorstehenden Endabschnitte des ersten Leitersegments z. B. durch Schweißen mit der Spitze eines zugehörigen der hervorstehenden Endabschnitte eines weiteren Leitersegments, welches als ein drittes Leitersegment bezeichnet wird und auf die gleiche Weise wie das erste Leitersegment in entsprechenden Schlitzen eingebracht wird, verbunden. Das vorstehende Verfahren verbindet das erste Leitersegment mit jedem der zweiten und dritten Leitersegmente. Unter Verwendung desselben Verfahrens wie bei den ersten bis dritten Leitersegmenten wird es möglich, dass eine Mehrzahl von Leitersegmenten in Reihe verbunden wird, um jede Phasenwicklung der ersten und zweiten Gruppe 22A und 22B der Statorspule 22 zu bilden.
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Der Rotor 3 ist im zentralen Rahmensegment 1B derart angeordnet, dass die Welle 34 durch die jeweiligen Mittellöcher der Rahmensegmente 1A, 1B und 1C verläuft.
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Der Rotor 3 besteht z. B. aus einem Rotor eines Lundell-Typs, d. h., einem Klauenpol, einer Kernanordnung, die aus einem ersten Polkern 31 und einem zweiten Polkern 32 besteht, einer Feldspule 33, der Welle 34, einer Mehrzahl von Permanentmagneten 35 und Kühlgebläse 36 und 37.
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Jeder der ersten und zweiten Polkerne 31 und 32, welche als Feldpole dienen, wenn sie magnetisiert werden, weist eine kreisförmige Platte auf. Die kreisförmigen Platten sind derart angeordnet, dass sie einander zugewandt sind und mit der Welle 34 axial zusammengestellt sind. Jeder der ersten und zweiten Polkerne 31 und 32 weist eine Anzahl von Klauenabschnitten auf, die sich von der äußeren peripheren Seite einer zugehörigen der kreisförmigen Platten nach innen erstrecken. Die Klauenabschnitte von einer der kreisförmigen Platten und jeder der anderen sind in Umfangsrichtung des Rotors 3 abwechselnd angebracht.
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Die Feldspule 33 ist derart zwischen den kreisförmigen Platten der Polkernanordnungen montiert, dass sie in Form eines Zylinders konzentrisch um die Welle 34 gewickelt ist. Die Feldspule 33 funktioniert derart, dass sie die ersten und zweiten Klauenabschnitte der ersten und zweiten Polkerne 31 und 32 magnetisiert.
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Jeder der Permanentmagneten 35 ist zwischen einem zugehörigen benachbarten Paar an Klauenabschnitten von jedem der ersten und zweiten Polkerne 31 und 32 angeordnet. Jeder der Permanentmagneten 35 funktioniert derart, dass er einen magnetischen Flussaustritt reduziert, der zwischen den zugehörigen benachbarten Paaren von Klauenabschnitten verursacht wird.
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Zu einem Ende der Welle 34 ist die Riemenscheibe 9 mit einer Mutter befestigt. Die Welle 34 ist derart konfiguriert, dass sie durch die Riemenscheibe 9 durch eine Maschine (nicht dargestellt), die in einem Maschinengehäuse des Kraftfahrzeugs installiert ist, drehbar angetrieben wird.
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Die Kühlgebläse 36 und 37 sind jeweils auf den externen Endoberflächen der kreisförmigen Platten der entsprechenden bzw. jeweiligen ersten und zweiten Polkerne 31 und 32 z. B. mittels Schweißen montiert. Das Kühlgebläse 36 ist z. B. auf der externen Endoberfläche der kreisförmigen Platte, welche zur vorderen Seite des Kraftfahrzeugs gerichtet ist, montiert und das Kühlgebläse 37 ist auf der externen Oberfläche der kreisförmigen Platte, welche zur Hinterseite des Kraftfahrzeugs gerichtet ist, montiert. Die drehende elektrische Maschine 100 ist z. B. im Maschinengehäuse des Kraftfahrzeugs derart angebracht, dass ein Ende der Welle 34, welches mit der Riemenscheibe 9 verbunden ist, zur Vorderseite des Kraftfahrzeugs gerichtet ist.
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Das Kühlgebläse 36 dient z. B. als ein Axialflussventilator. Genauer gesagt funktioniert das Kühlgebläse 36, wenn es mit der Umdrehung der Polkernanordnung dreht, derart, dass es Kühlluft von der Vorderseite des Kraftfahrzeugs in den Rahmen 1 zieht, um die Kühlluft in Axialrichtung der Welle 34 und in Radialrichtungen derselben vorzusehen und die zugeführte Kühlluft vom Rahmen 1 abzugeben.
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Wenn er mit der Umdrehung der Polkernanordnung gedreht wird, dient das Kühlgebläse 37 als Zentrifugalventilator, der funktioniert, um Kühlluft von der Hinterseite des Kraftfahrzeugs über Einlassfenster 80 (später beschrieben) in den Rahmen 1 zu saugen. Das Kühlgebläse 37 funktioniert derart, dass es die eingesaugte Kühlluft in Radialrichtung der Welle 34 durch eine Passage W, welche in der hinteren Abdeckung 8, welche später beschrieben wird, gebildet ist, vorsieht, wodurch es die elektrischen Komponenten, welche auf der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A in der hinteren Abdeckung 8 montiert sind, kühlt. Die Kühlluft strömt außerdem durch die Einlassblenden 13 in den mittleren Bereich des Rahmens 1, wodurch der mittlere Bereich des Rahmens 1 gekühlt wird. Danach wird die Kühlluft vom Rahmen 1 abgegeben. Das heißt, die Kühlluft, die über die Einlassfenster 80 eingesaugt wird, strömt durch die Passage W, welche in der hinteren Abdeckung 8 ausgebildet ist, und strömt durch den mittleren Bereich des Rahmens 1.
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Die Schleifringe SR sind auf einem Teil des hinteren Endes der Welle 34 koaxial montiert; dieser Teil ist außerhalb des hinteren Rahmensegments 1A angeordnet. Die Schleifringe SR sind mit beiden Enden der Feldspule 33 elektrisch verbunden.
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Die Bürstenanordnung 5 enthält ein Paar von Bürsten, welches derart auf die jeweiligen Schleifringe SR drückt, dass diese berührt werden. Das Paar der Schleifringe SR und das Paar der Bürstenanordnung 5 sind konfiguriert, um elektrische Verbindungen zwischen der Feldspule 34 und der Steuervorrichtung 6 vorzusehen.
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Der Leistungskonverter 4, welcher als eine Leistungsschaltvorrichtung ausgelegt ist, ist auf der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A montiert. Der Leistungskonverter 4 wird hiernach auch als eine Leistungsschaltvorrichtung bezeichnet. Die Leistungsschaltvorrichtung 4 ist mit der Statorspule 22 verbunden. Die Leistungsschaltvorrichtung 4 dient als ein Gleichrichter in einem Leistungserzeugungsmodus, um Wechselstrom-Leistung, welche in der Statorspule 22 induziert wird, basierend auf einer Umdrehung des Rotors 3 in Gleichstrom-Leistung zu konvertieren. Zudem dient die Leistungsschaltvorrichtung 4 als ein Inverter in einem Motorbetriebsmodus, um Gleichstrom-Leistung, die in einer Batterie BA (siehe 3), die im Kraftfahrzeug installiert ist, gespeichert ist, in Wechselstrom-Leistung zu konvertieren, und die Wechselstrom-Leistung zur Statorspule 22 zum Andrehen des Rotors 3 zusammen mit der Welle 34 zuzuführen. Die Leistungsschaltvorrichtung 4 kann als eine des Gleichrichters und des Inverters dienen.
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Mit Bezug auf 3 ist die Leistungsschaltvorrichtung 4 mit einer ersten Brückenschaltung 4A und mit einer zweiten Brückenschaltung 4B ausgestattet. Wie vorstehend beschrieben, weist die Statorspule 22 die erste Gruppe 22A der Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W und die zweite Gruppe 22B der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y und Z auf. Die Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W haben beispielsweise jeweils ein Ende mit einer gemeinsamen Verbindung (Neutralpunkt) verbunden, und das andere Ende mit einem separaten Anschluss, beispielsweise in einer Sternschaltungskonfiguration, verbunden. Ähnlich haben z. B. die Drei-Phasen-Wicklungen X, Y und Z jeweils ein Ende mit einer gemeinsamen Verknüpfung (Neutralpunkt) und das andere Ende mit einem separaten Anschluss, beispielsweise in Sternkonfiguration, verbunden.
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Die erste Gruppe 22A und die Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W und die zweite Gruppe 22B der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y und Z sind im selben Statorkern 21 derart gewickelt, dass die erste Gruppe 22A Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W räumlich von der zweiten Gruppe 22B der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y und Z um einen vorbestimmten elektrischen Winkel versetzt ist.
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Die erste Gruppe 22A der Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W ist mit der ersten Brückenschaltung 4A verbunden und die zweite Gruppe 22B der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y und Z ist mit der zweiten Brückenschaltung 4B verbunden.
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Die erste Brückenschaltung 4A ist mit drei Paaren von in Reihe verbundenen hochseitigen Schaltelementen 42A und niederseitigen Schaltelementen 40A vorgesehen.
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Die drei Paare der Schaltelemente 42A und 40A sind parallel miteinander in Brückenkonfiguration verbunden. Ein Verbindungspunkt, durch welchen jedes der Schaltelemente 42A mit einem zugehörigen der Schaltelemente 42B in Reihe verbunden ist, ist mit einer Sammelschiene und einem Hochspannungskabel, das sich von dem separaten Anschluss eines zugehörigen der U-Phasen-Wicklungen U, V-Phasen-Wicklungen V und W-Phasen-Wicklungen W erstreckt, verbunden. Ein Ende der in Reihe verbundenen Schaltelemente 42A und 40A von jedem der drei Paare ist mit dem positiven Anschluss der Batterie BA über eine positive Gleichstrom-Eingangsleitung L1 verbunden. Das andere Ende der in Reihe verbundenen Schaltelemente 42A und 40A von jedem der drei Paare ist mit dem negativen Anschluss der Batterie BA über eine negative Gleichstrom-Eingangsleitung L1 verbunden.
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Die erste Brückenschaltung 4A ist auch jeweils mit Freilaufdioden D antiparallel zu den zugehörigen Schaltelementen 42A und 40A elektrisch verbunden.
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In dieser Ausführungsform ist, falls ein Leistungs-MOSFET für jedes der Schaltelemente 42A und 40A verwendet wird, eine Freilaufdiode D zwischen der Quelle bzw. Source und dem Drain des Leistungs-MOSFET derart verbunden, dass die Anode der Freilaufdiode mit dem negativen Anschluss der Batterie BA verbunden ist. Die intrinsischen Dioden der Leistungs-MOSFET können als die Freilaufdioden D verwendet werden, wodurch die Freilaufdioden D nicht mehr benötigt werden würden. Zudem können, selbst wenn Leistungs-MOSFET als die Schaltelemente 42A und 40A verwendet werden, Freilaufdioden D auf antiparallele Weise jeweils mit den entsprechenden Schaltelementen 42A und 40A elektrisch verbunden sein, zusätzlich zu deren intrinsischen Dioden.
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Falls ein IGBT z. B. als jedes der Schaltelemente 42A und 40A verwendet wird, wird eine Freilaufdiode D zwischen dem Emitter und dem Kollektor des IGBT derart verbunden, dass die Anode der Freilaufdiode mit dem negativen Anschluss der Batterie BA verbunden ist.
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Die zweite Brückenschaltung 4B ist mit drei Paaren von in Reihe verbundenen hochseitigen Schaltelementen 42B und niederseitigen Schaltelementen 40B vorgesehen. Die Verbindungen der Schaltelemente 42B und 40B mit der zweiten Gruppe 22B der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y und Z und mit der Batterie BA sind im Wesentlichen gleich jenen der Schaltelemente 42A und 40A der ersten Gruppe 22A der Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W und der Batterie BA. Genauer gesagt ist ein Ende der in Reihe verbundenen Schaltelemente 42B und 40B von jedem der drei Paare mit dem positiven Anschluss der Batterie BA über die positive Gleichstrom-Eingangsleitung L1 und einer positiven Gleichstrom-Eingangsleitung L3 verbunden. Das andere Ende der in Reihen verbundenen Schaltelemente 42B und 40B von jedem der drei Paare ist mit dem negativen Anschluss der Batterie BA, der negativen Gleichstrom-Eingangsleitung L2 und einer negativen Gleichstrom-Eingangsleitung L4 verbunden.
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Dabei ist zu erwähnen, dass die drehende elektrische Maschine 100 gemäß dieser Ausführungsform mit der ersten Gruppe 22A der Drei-Phasen-Wicklungen U, V und W, der zweiten Gruppe 22B der Drei-Phasen-Wicklungen X, Y und Z, der ersten Brückenschaltung 4A und der zweiten Brückenschaltung 4B ausgestattet ist, jedoch auch mit einer einzelnen Gruppe der Drei-Phasen-Wicklungen und einer entsprechenden einzelnen Brückenschaltung, oder drei oder mehr Gruppen der Drei-Phasen-Wicklungen und entsprechenden drei oder mehr Brückenschaltungen ausgestattet sein kann.
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Zudem kann die drehende elektrische Maschine 100 gemäß dieser Ausführungsform mit zumindest einer Gruppe von mehrphasigen Wicklungen ausgestattet sein. In dieser Modifikation werden mehrere Paare von hoch- und niederseitigen Schaltelementen 42A und 40A entsprechend der Anzahl von Phasen von den mehrphasigen Wicklungen verwendet. Die Drei-Phasen-Wicklungen von jeder der ersten und zweiten Gruppe 22A und 22B können miteinander in Dreieckskonfiguration verbunden werden.
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Zudem sind, mit Bezug auf 3, die Elektrolytkondensatoren 24 über die positiven und negativen Gleichstrom-Eingangsleitungen L1 und L2 zwischen der Batterie BA und der Leistungsschaltvorrichtung 4 verbunden. Jeder der Elektrolytkondensatoren 24 ist betreibbar, dass er ein Schaltgeräusch, das erzeugt wird, wenn ein positives Schaltelement 42A oder 42B, oder ein negatives Schaltelement 40A oder 40B ein oder ausgeschaltet wird, eliminieren oder reduzieren kann.
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Jeder der Elektrolytkondensatoren 24 ist als ein Aluminiumelektrolytkondensator ausgestaltet, der aus Aluminiumelektroden, d. h., einer Anode und einer Kathode, besteht. Die spezifische Struktur von jedem der Elektrolytkondensatoren 24 wird später beschrieben.
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In dieser Ausführungsform werden vier Elektrolytkondensatoren 24, wie in 3 dargestellt, verwendet. Die Anzahl der Elektrolytkondensatoren 24 kann abhängig von dem Pegel des Schaltgeräusches bzw. Schaltrauschens, das zu entfernen oder zu reduzieren ist, verändert werden. Wie die Elektrolytkondensatoren 24 in der drehenden elektrischen Maschine 100 installiert sind, wird später beschrieben.
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Die Steuervorrichtung 6 ist mit den Bürsten der Bürstenanordnung 5 verbunden. Die Steuervorrichtung 6 ist betreibbar, um den Pegel eines Feldstroms, der über die Bürsten der Bürstenanordnung 5 und die Schleifen SR zur Feldwicklung 33 des Rotors 3 zuzuführen ist, zu steuern, und betreibbar, um die Ein-Aus-Steuerung für jedes der hoch- und niederseitigen Schaltelemente 42A und 40A, 42B, 40B der Leistungsschaltvorrichtung 4 durchzuführen. Hierbei ist zu beachten, dass die Steuerung für den Pegel des Feldstroms, der der Feldwicklung 33 zuzuführen ist, und die Ein-Aus-Steuerung für jedes der hoch- und niederseitigen Schaltelemente 42A, 40A, 42B, 40B durch verschiedene Vorrichtungen durchgeführt werden kann.
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Der Umdrehungspositionssensor 7 ist mit der Steuervorrichtung 6 verbunden und betreibbar, um die Umdrehungsposition eines Referenzabschnitts des Rotors 3 zu messen und die gemessene Position des Referenzabschnitts des Rotors 3 mit der Steuervorrichtung 6 auszugeben. Die Steuervorrichtung 6 führt die Ein-Aus-Steuerung für jedes der hoch- und niederseitigen Schaltelemente 42A, 40A, 42B, 40B gemäß der gemessenen Umdrehungsposition des Referenzabschnitts des Rotors 3 individuell durch.
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Genauer gesagt ist im Leistungserzeugungsmodus der gesteuerte Feldstrom durch die Bürsten der Bürstenanordnung 5 und die Schleifringe SR von der Steuervorrichtung 6 an der Feldspule 33 des Rotors 3 angelegt, während die Feldspule 33 des Rotors 3 dreht, basierend auf einem Drehmoment, das durch die Riemenscheibe 9 von der Maschine übertragen wird. In dieser Situation magnetisiert der Feldstrom, der durch die Feldspule 33 strömt, die Klauenabschnitte von einer der kreisförmigen Platten zum Nord-(N)-Pol und jene der anderen desselben zum Süd-(S)-Pol.
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Die Umdrehung der abwechselnden magnetisierten Nord- und Südpole erzeugt magnetische Flüsse und die erzeugten magnetischen Flüsse induzieren Drei-Phasen-Wechselstrom-Leistung in der Statorspule 22. Die induzierte Drei-Phasen-Wechselstrom-Leistung wird durch die Leistungsschaltvorrichtung 4, die als Gleichrichter unter der Steuerung der Steuervorrichtung 6 dient, vollwellengleichgerichtet, was in der Erzeugung einer Gleichstrom-Leistung resultiert (Ausgangsleistung).
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Im Motorbetriebsmodus wird Gleichstrom-Leistung, die von der Batterie BA zugeführt wird, durch die Leistungsschaltvorrichtung 4, die unter der Steuerung der Steuervorrichtung 6 als ein Inverter in Wechselstrom-Leistung funktioniert, konvertiert. Die Wechselstrom-Leistung wird an jeder der ersten und zweiten Gruppen 22A und 22B der Drei-Phasen-Wicklungen derart angelegt, dass ein drehendes elektrisches Feld erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt magnetisiert der Feldstrom, der durch die Feldstromspule 33 strömt, basierend auf der Steuerung der Steuervorrichtung 6, die Klauenabschnitte von einer der kreisförmigen Platten zum Nord-(N)-Pol und jene der anderen derselben zum Süd-(S)-Pol. Somit wird der Rotor des Motor-Generators 10 basierend auf einer magnetischen Interaktion zwischen dem magnetischen Feld des Rotors 3 basierend auf den magnetisierten Klauenabschnitten und dem Drehfeld, das durch den Stator 2 erzeugt wird, gedreht.
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Die hintere Abdeckung 8 weist eine im Wesentlichen schalenförmige Form auf, die zum Beispiel durch Gießen eines Harzmaterials ausgebildet wird. Die hintere Abdeckung 8 ist angeordnet, um über das hintere Rahmensegment 1A gesetzt zu werden, um die Steuervorrichtung 6, die Bürstenanordnung 5, die Schleifringe SR, den Umdrehungspositionssensor 7, die Elektrolytkodensatoren 24 und dergleichen abzudecken, wodurch diese elektrischen Komponenten geschützt werden.
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Durch, zum Beispiel, einen Boden der Umfangsseitenwand der hinteren Abdeckung 8, welche die elektrischen Komponenten, die in der hinteren Abdeckung 8 angeordnet sind, umgibt, ist eine Anzahl von Einlassfenstern 80 gebildet; die Einlassfenster 80 ermöglichen, dass Kühlluft von außen in die hintere Abdeckung 8 eingesaugt wird. Die eingesaugte Kühlluft strömt durch eine Passage W, die in der hinteren Abdeckung 8 ausgebildet ist.
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In dieser Ausführungsform weist jedes der Schaltelemente 42A, 42B, 40A, 40B einander zugewandte erste und zweite Oberflächen auf, und die erst Oberfläche ist näher an dem vorderen Ende des Kraftfahrzeugs als die zweite Oberfläche. Die vordere Oberfläche von jedem der Schaltelemente 42A, 42B, 40A, 40B ist in Kontakt mit der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A über einen Kühlkörper, und die zweite Oberfläche ist zur Passage B exponiert. Dies resultiert darin, dass die elektrischen Komponenten, die auf der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A montiert sind, durch die Kühlluft gekühlt werden, die durch die Passage W strömt.
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Anschließend wird die spezifische Struktur des Elektrolytkondensators 24, und wie jeder Elektrolytkondensator 24 im Rahmen 1 der drehenden elektrischen Maschine 100 installiert wird, im Detail beschrieben.
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Mit Bezug auf die 4A, 4B und 5 besteht jeder Elektrolytkondensator 24 aus einem im Wesentlichen zylindrischen Metallgehäuse 24D mit einer ersten Endwand, die eine Öffnung aufweist, einer zweiten Endwand, die dieser zugewandt ist, und einer umfangsseitigen Seitenwand. Jeder Elektrolytkondensator 24 besteht auch aus einem Kondensatorkörper 24F, der in dem Gehäuse 24D enthalten ist.
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Der Kondensatorkörper 24F, welcher im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweist, besteht aus gewundenen Anoden- und Kathodenfolien 24G und 24H, die voneinander beabstandet sind, und einer gewundenen Separatorfolie 24I, die ein Elektrolyt hält und zwischen der Anodenfolie 24G und der Kathodenfolie 24H angeordnet ist.
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Jeder Elektrolytkondensator 24 besteht auch aus Anoden- und Kathodenleitungsanschlüssen 24A und 24B, welche mit den Anoden- und Kathodenfolien 24G und 24H verbunden sind und von einer Seite 24C des Kondensatorkörpers 24F korrespondierend mit der Öffnung der ersten Endwand verlaufen. Die Anoden- und Kathodenleitungsanschlüsse 24A und 24B sind mit den jeweiligen positiven und negativen Gleichstrom-Eingangsleitungen L1 und L2 verbunden.
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Genauer gesagt, ist jeder Elektrolytkondensator 24 derart konfiguriert, dass der Kondensatorkörper 24F mit dem Gehäuse 24D bedeckt ist, abgesehen von der Seite 24C, von welcher die Anoden- und Kathodenleitungsanschlüsse 24A und 24B verlaufen.
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Zudem besteht jeder Elektrolytkondensator 24 aus einem Druckausgleichsventil, d. h., einem Explosionssicherheitsventil 24E, das auf der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D ausgebildet ist. Das Druckausgleichsventil 24E ist z. B. ein dünnwandiger Abschnitt und weist im Wesentlichen ein X-Form auf. Das Druckausgleichsventil 24E ist derart angeordnet, dass es näher an der Öffnung der ersten Endwand des Gehäuses 24D ist als an der zweiten Endwand. Zum Beispiel ist das Druckausgleichsventil 24E an einer Seite der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D in der Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Wie in den 1 und 5 dargestellt, besteht das hintere Rahmensegment 1A aus einer konkaven Aussparung 15A, welche über die hintere Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A öffnet und weist in Axialrichtung des hinteren Rahmensegments 1A eine vorbestimmte Tiefe auf.
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Die konkave Aussparung 15A weist eine Querschnittsform orthogonal zur Axialrichtung des hinteren Rahmensegments 1A auf; die Querschnittsform ist zum lateralen Querschnitt des Gehäuses 24D profiliert und die Tiefe der konkaven Aussparung 15A ist im Wesentlichen die Hälfte der axialen Länge des Gehäuses 24D. Das Gehäuse 24D ist fest in die konkave Aussparung 15A gepasst, so dass die zweite Endwand des Gehäuses 24D auf dem Boden der konkaven Aussparung 15A montiert ist, und das Druckausgleichsventil 24E ist aus der konkaven Aussparung 15A exponiert. Um die Innenwandoberfläche der konkaven Aussparung 15A und den Teil des Gehäuses 24D, das in der konkaven Aussparung 15A gehalten wird, fest miteinander zu verbinden, ist dazwischen bevorzugt eine Dichtungsschicht SL, wie beispielsweise eine Silikongussdichtungsschicht, welche als eine adhesive Schicht dient, ausgebildet.
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Genauer gesagt dient die konkave Aussparung 15A, oder die Kombination aus der konkaven Aussparung 15A und der Abdichtungsschicht SL als Kondensatorhaltemittel 15, das darin im Wesentlichen die Hälfte des Elektrolytkondensators 24, d. h., das Gehäuse 24D aufnimmt. In dieser Ausführungsform sind für die vier Elektrolytkondensatoren 24 im hinteren Rahmensegment 1A vier konkave Aussparungen 15A derart ausgestaltet, dass die vier Elektrolytkondensatoren 24 in der jeweiligen konkaven Aussparung 15A aufgenommen sind.
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Genauer gesagt hält die konkave Aussparung 15A darin einen Teil des Gehäuses 24D mit dem Druckausgleichsventil 24E, das von der konkaven Aussparung 15A exponiert ist, fest, während gewährleistet wird, dass um das Druckausgleichsventil 24E ein Betriebsraum vorliegt, der für einen normalen Betrieb des Druckausgleichsventils 24E ausreichend ist. Der Betriebsraum und das Druckausgleichsventil 24E treffen mit dem externen Raum um einen Teil des Elektrolytkondensators 24, der von der Aussparung 15A exponiert ist, zusammen.
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Wie in den 1 und 5 dargestellt, sind die Kondensatorhaltemittel 15 derart angeordnet, dass sie benachbart zur Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 sind.
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Das Druckausgleichsventil 24E würde öffnen, falls das Elektrolyt des Elektrolytkondensators 24 derart verdampft, dass der Innendruck des Elektrolytkondensators 24 erhöht wird. Dies würde den Dampf durch die Öffnung des Druckausgleichsventils 24E auslassen, wodurch eine Explosion des Elektrolytkondensators 24 verhindert wird.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die drehende elektrische Maschine 100 derart konfiguriert, dass der flüssigkeitsgekühlte Rahmen 1 einschließlich der Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 mit Kondensatorhaltemittel 15 vorgesehen ist, in welchem jeweils entsprechende Elektrolytkondensatoren 24 aufgenommen sind. Dies führt zu einer effizienten Kühlung der Elektrolytkondensatoren 24. Zudem ermöglicht die Gewährleistung eines Betriebsraums um das Druckausgleichsventil 24E von jedem Elektrolytkondensator 24, der ausreichend ist, der für einen normalen Betrieb des Druckausgleichsventils 24E ausreichend ist, während der Elektrolytkondensator 24 im Kondensatorhaltemittel 15 installiert ist, die Explosionssicherheitsfunktion, während die Kühlfunktion effektiv aufrecht erhalten wird.
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Der Betriebsraum um das Druckausgleichsventil 24E trifft mit dem externen Raum um einen Teil des Elektrolytkondensators 24, der von der Aussparung 15A exponiert ist, zusammen. Dies hält die Explosionssicherheitsfunktion des Druckausgleichsventils 24E zuverlässig aufrecht, während es jemandem ermöglicht werden könnte zu überwachen, falls das Druckausgleichsventil 24E geöffnet wird, wie das Druckausgleichsventil 24E öffnet. Zudem ist es, wie in den 1 und 5 dargestellt, da die Kondensatorhaltemittel 15 derart angeordnet sind, dass sie zur Kühlmittelflüssigkeitspassage 11 benachbart sind, möglich, die Temperatur der Kondensatorhaltemittel 15 zuverlässig zu verringern, wodurch die entsprechenden Elektrolytkondensatoren 24 zuverlässig gekühlt werden.
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Die Struktur des Kondensatorhaltemittels 15 und die Art und Weise, wie der Elektrolytkondensator 24 im Rahmen 1 installiert ist, sind nicht auf die in den 4A, 4B und 5 dargestellten Illustrationen beschränkt.
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Als Nächstes werden verschiedene Modifikationen dieser Ausführungsform beschrieben. Bei diesen Modifikationen sind gleiche Teile zwischen diesen Ausführungsformen und den Modifikationen, welche mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zur Vereinfachung und Abkürzung der Beschreibung und zur Vermeidung redundanter Beschreibungsteile nicht wiederholt angeführt.
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Bei der ersten Modifikation dieser Ausführungsform besteht ein Kondensatorhaltemittel 15X, zusätzlich zur konkaven Aussparung 15A, aus einem Vorsprung 15B, der von einem Bereich der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A, welches die konkave Aussparung 15A direkt umgibt, hervorsteht. Der Vorsprung 15B weist eine im Wesentlichen C-förmige laterale Querschnittsform orthogonal zur Axialrichtung des Gehäuses 24D auf.
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Der Vorsprung 15B bedeckt einen Teil der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24G und lagert dieses fest; der Teil der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D ragt von der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A hervor, ohne einen Abschnitt der umfangsseitigen Seitenwand, bei welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist. Eine adhesive Schicht AL1 ist zwischen der inneren Oberfläche des Vorsprungs 15B und dem Teil der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D, welche durch den Vorsprung 15B bedeckt ist, ausgebildet, um diese fest miteinander zu verbinden.
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Das heißt, bei der ersten Modifikation bildet die Kombination aus der konkaven Aussparung 15A und dem Vorsprung 15B, oder die Kombination aus der konkaven Aussparung 15A, dem Vorsprung 15B, der Abdichtungsschicht SL und der Abdichtungsschicht SL1 das Kondensatorhaltemittel 15X. Da der Vorsprung 15B in Radialrichtung der Welle 34 angeordnet ist, wird der Vorsprung 15B durch die Kühlluft, die durch das Kühlgebläse 37 zugeführt wird, gekühlt.
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Der Vorsprung 15B ermöglicht eine zuverlässige Befestigung bzw. Fixierung des Elektrolytkondensators 25. Der Vorsprung 15B kann durch Verändern der Form des hinteren Rahmensegments 1A ausgebildet werden. Dies erzielt die zuverlässige Befestigung des Elektrolytkondensators 24 ohne die Verwendung zusätzlicher Teile, und somit auch ohne zusätzliche Kosten.
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Das Kondensatorhaltemittel 15X gemäß der ersten Modifikation kann aus dem Vorsprung 15B bestehen, ohne dass es die konkave Aussparung 15A aufweist.
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Bei der zweiten Modifikation dieser Ausführungsform ist, zusätzlich zu der konkaven Aussparung 15A, ein Kondensatorhaltemittel 15Y aus einem ersten Vorsprung 15B1 und einem zweiten Vorsprung 15B2, die davon beabstandet sind, vorgesehen. Der erste Vorsprung 15B1 ragt von einem ersten Bereich der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A, welches den konkaven Vorsprung 15A direkt umgibt, hervor. Der zweite Vorsprung 15B2 ragt von einem zweiten Bereich der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A, welches die konkave Aussparung 15A direkt umgibt, hervor und ist dem ersten Vorsprung 15B1 zugewandt; der zweite Bereich ist dem ersten Bereich zugewandt.
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Jeder von dem ersten und dem zweiten Vorsprung 15B1 und 15B2 weist eine im Wesentlichen C-förmige laterale Querschnittsform orthogonal zur Axialrichtung des Gehäuses 24D derart auf, dass die ersten und zweiten Vorsprünge 15B1 und 15B2 dazwischen erste und zweite einander zugewandte Räume bilden.
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Die ersten und zweiten Vorsprünge 15B1 und 15B2 bedecken einen Teil der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D und lagern dieses fest; der Teil der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D ragt von der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmensegments 1A ohne einen Abschnitt der umfangsseitigen Seitenwand, bei welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist, hervor.
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Die zweite Modifikation resultiert in einer Erhöhung der Flexibilität der Anordnung der ersten und zweiten Vorsprünge 15B1 und 15B2 auf der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmenmoduls 1A um den Elektrolytkondensator 24. Dies ermöglicht es, die Anordnungen der ersten und zweiten Vorsprünge 15B1 und 15B2 auf der hinteren Oberfläche des hinteren Rahmenmoduls 1A um den Elektrolytkondensator 24 basierend darauf, wie der Elektrolytkondensator 24 befestigt werden sollte und/oder wie der Elektrolytkondensator 24 mit möglichst wenig nicht-einheitlichen Kühlabschnitten gekühlt werden sollte, einzustellen.
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Bei der dritten Modifikation dieser Ausführungsform ist zusätzlich zu der konkaven Aussparung 15A und dem Vorsprung 15B ein Kondensatorhaltemittel 15Z mit einer Mehrzahl von Kühlrippen 15C, die sich von der äußeren Oberfläche des Vorsprungs 15B in die Kühlluftpassage W erstrecken, vorgesehen. Zum Beispiel weist jede der Kühlrippen 15C eine ausreichende Dicke in der Vorne-Hinten-Richtung des Kraftfahrzeugs auf, und erstreckt sich in Richtung der Einlassfenster 80 der hinteren Abdeckung 8, d. h., zum Boden der hinteren Abdeckung 8 in Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Die Kühlrippen 15C erhöhen den Oberflächenbereich des Vorsprungs 15B und fördern eine Wärmeableitung vom Gehäuse 24D. Dies verbessert ferner die Kühlleistung des Elektrolytkondensators 24 und verhindert dadurch das Öffnen des Druckausgleichventils 24E so stark wie möglich.
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Die Kühlrippen 15C können sich von der äußeren Peripherie des hinteren Rahmensegments 1A nach außen erstrecken. Hierbei ist zu erwähnen, dass, wie in 6 und 7 dargestellt, das Druckausgleichsventil 24E auf einer Seite der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D in der Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Bei der dritten Modifikation ist jedoch, um mit den Kühlrippen 15C in Interaktion zu treten, das Druckausgleichsventil 24E auf der Oberseite der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D in Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
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Bei der vierten Modifikation dieser Ausführungsform ist, mit Bezug auf die 11 und 12, das Druckausgleichsventil 24E am Boden der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D in Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Zudem ist ein Kondensatorhaltemittel 15Z1 derart konfiguriert, dass sich ein Teil 15D der konkaven Aussparung 15A, welche dem Boden der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D zugewandt ist, auf welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist, radial von dem Boden desselben weg erstreckt. Dies gewährleistet einen ausreichenden Raum zwischen dem Boden der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24B, auf welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist und der Innenwand des Teils 15D der konkaven Aussparung 15A; die Innenwand verläuft parallel zur Axialrichtung des Gehäuses 24D.
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Genauer gesagt dient der Raum zwischen dem Boden der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24B, auf welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist, und der Innenwand des Teils 15D der konkaven Aussparung 15A als ein Betriebsraum um das Druckausgleichsventil 24E, der für einen normalen Betrieb des Druckausgleichsventils 24E ausreichend ist. Der Betriebsraum zwischen dem Boden der umfangsseitigen Seitenwand des Gehäuses 24D, auf welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist, und der Innenwand des Teils 15D der konkaven Aussparung 15A steht mit dem externen Raum um einen Teil des Elektrolytkondensators 24, der von der konkaven Aussparung 15A exponiert ist, in Verbindung.
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Bevorzugt ist eine Abdichtungsschicht SL2 zwischen der Innenwandoberfläche der konkaven Aussparung 15A ausgebildet, ausgenommen die Innenwandoberfläche des Teils 15D der konkaven Aussparung 15A und der Teil des Gehäuses 24D, der in der konkaven Aussparung 15A gehalten wird, um diese fest miteinander zu verbinden. Genauer gesagt dient die konkave Aussparung 15A einschließlich des radial erstreckenden Teils 15D, oder die Kombination aus der konkaven Aussparung 15A einschließlich des sich radial erstreckenden Teils 15D und der Abdichtungsschicht SL2 als das Kondensatorhaltemittel 15Z1.
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Die Struktur des Kondensatorhaltemittels 15Z1 gemäß der vierten Modifikation ermöglicht es, dass der Elektrolytkondensator 24 normal funktionieren kann, während die Kühleffizienz des Elektrolytkondensators 24 auf einem hohen Level aufrechterhalten wird.
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Bei der fünften Modifikation dieser Ausführungsform wird das Druckausgleichsventil 24E, mit Bezug auf die 13 und 14, auf der zweiten Endwand des Gehäuses 24D ausgebildet. Zudem ist ein Kondensatorhaltemittel 15Z2 derart konfiguriert, dass sich zusätzlich zur radialen Erstreckung des Teils 15D der konkaven Aussparung 15A ein zweiter Teil 15E der konkaven Aussparung 15A, welcher der zweiten Endwand des Gehäuses 24D zugewandt ist, auf welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist, axial von der zweiten Seitenwand derselben weg erstreckt. Dies gewährleistet einen ausreichenden Raum zwischen der zweiten Endwand des Gehäuses 24D, auf welchem das Druckausgleichsventil 25E ausgebildet ist, und dem Boden des zweiten Teils 15E der konkaven Aussparung 15A.
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Genauer gesagt dient der Raum zwischen der zweiten Endwand des Gehäuses 24D, auf welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist, und dem Boden des zweiten Endteils 15E der konkaven Aussparung 15A als ein Betriebsraum um das Druckausgleichsventil 24E, der für einen normalen Betrieb des Druckausgleichsventils 24E ausreichend ist. Der Betriebsraum zwischen der zweiten Endwand des Gehäuses 24D, auf welchem das Druckausgleichsventil 24E ausgebildet ist, und dem Boden des zweiten Endteils 15E der konkaven Aussparung 15A steht mit dem externen Raum um einen Teil des Elektrolytkondensators 24, der von der konkaven Aussparung 15A exponiert ist, in Verbindung.
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Um die Innenwandoberfläche der konkaven Aussparung 15A, ausgenommen die Innenwandoberfläche für jedes von dem Teil 15D und dem zweiten Teil 15E der konkaven Aussparung 15A, und den Teil des Gehäuses 24D, das in der konkaven Aussparung 15A gehalten ist, fest miteinander zu verbinden, ist bevorzugt eine Abdichtungsschicht SL3 ausgebildet. Genauer gesagt dient die konkave Aussparung 15A einschließlich der sich erstreckenden Teile 15B und 15E, ohne die Kombination aus der konkaven Aussparung 15A einschließlich der sich erstreckenden Teile 15D und 15E und der Abdichtungsschicht SL3 als das Kondensatorhaltemittel 15Z2.
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Die Struktur des Kondensatorhaltemittels 15Z2 gemäß der fünften Modifikation ermöglicht es, dass der Elektrolytkondensator 24 normal funktioniert, während die Kühleffizienz des Elektrolytkondensators 24 auf einem hohen Level aufrechterhalten wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beschreibung in dieser Ausführungsform beschränkt und kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung wie folgt modifiziert werden.
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In dieser Ausführungsform ist die drehende elektrische Maschine 100 konfiguriert, um im Leistungserzeugungsmodus zu arbeiten, um Wechselstrom zu erzeugen, der in der Statorspule 22 induziert wird, basierend auf einer Umdrehung des Rotors 3, und die Wechselstrom-Leistung, die in der Statorspule 22 induziert wird, in Gleichstrom-Leistung zu konvertieren; und um im Motorbetriebsmodus zu arbeiten, um Gleichstrom-Leistung, die in der Batterie BA gespeichert ist, in Wechselstrom-Leistung zu konvertieren, und die Wechselstrom-Leistung zum Drehen des Rotors 3 zusammen mit der Welle 34 zur Statorspule 22 zu leiten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Genauer gesagt kann die drehende elektrische Maschine 100 konfiguriert sein, um in einem von dem Leistungserzeugungsmodus und dem Motorbetriebsmodus zu arbeiten bzw. zu funktionieren.
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Während eine illustrative Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorliegend beschriebene Offenbarung beschränkt, sondern enthält beliebige Ausführungsformen und Modifikationen, Aussparungen, Kombinationen (z. B. von Aspekten über verschiedene Ausführungsformen hinweg), Anpassungen und/oder Alternativen, wie sie dem Fachmann basierend auf der vorliegenden Offenbarung klar sind. Die Beschränkungen in den Ansprüchen sind ausgehend von der in den Ansprüchen verwendeten Sprache breit auszulegen und nicht auf Beispiele, die in der vorliegenden Beschreibung oder während des Erteilungsverfahrens der vorliegenden Anmeldung beschrieben werden, beschränkt, wobei diese Beispiele als nicht-ausschließlich zu betrachten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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