DE112012006004T5 - Spule - Google Patents

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c/o Aisin AW Co. Ltd. Nakagawa Yoshinari
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Aisin AW Co Ltd
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Abstract

Es wird eine Spule implementiert, die in der Lage ist, einen Zeitverbrauchanstieg und Einrichtungskostenanstieg für einen Spulenwicklungsprozess zu unterdrücken, und in der Lage ist, eine Erzeugung eines zirkulierenden Stroms zu unterdrücken. Jede einer Mehrzahl von Sternschaltungen weist drei Phasenspulenbereiche auf, die jeweiligen drei Phasen entsprechen, und erste Enden der drei Phasenspulenbereiche sind an einem neutralen Punkt, der für jede der drei Sternschaltungen unabhängig ausgebildet ist, miteinander verbunden. Zweite Enden der Phasenspulenbereiche derselben Phase, die in den verschiedenen Sternschaltungen enthalten sind, sind miteinander verbunden. Ein Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, ist so ausgebildet, dass er in einer Umfangsrichtung C durchgängig ist, und ist so angeordnet, dass er das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der andere Phasenspulenbereich derselben Phase angeordnet ist, gesehen in einer Radialrichtung R, nicht überlappt. Eine Mittelposition P in der Umfangsrichtung jedes der Phasenspulenbereiche ist so ausgebildet, dass sie 120° entfernt in der Umfangsrichtung C von Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, angeordnet ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Spulen, die um einen Kern gewickelt sind, der eine Mehrzahl von Schlitzen, die so angeordnet sind, dass sie in einer Umfangsrichtung einer zylindrischer-Kern-Bezugsebene verteilt sind, aufweist, und die eine Mehrzahl von Sternschaltungen aufweisen.
  • HINTERGRUND
  • Beispielsweise gibt es eine Technik, die in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-311733 ( JP 2006-311733 A ) (Patentdokument 1) als Stand der Technik solcher Spulen, wie sie oben beschrieben wurden, beschrieben ist. Patentdokument 1 offenbart eine Spule, die zwei Sternschaltungen (Y-Schaltungen) aufweist, in denen ein gemeinsamer neutraler Punkt, mit dem die jeweilige einen Enden von Phasenspulenbereichen jeder Phase verbunden sind, für die zwei Sternschaltungen vorgesehen ist. In der in Patentdokument 1 beschriebenen Konfiguration ist jeder der zwei Phasenspulenbereiche derselben Phase, die eine Parallelschaltung (Reihenspule A und Reihenspule B, die in 5 von Patentdokument 1 gezeigt sind) ausbilden, durch zwei Spulengruppen ausgebildet, die so angeordnet sind, dass sie einander in der Radialrichtung zugewandt sind, wie es in 4 des Dokuments gezeigt ist. Somit wird, auch wenn ein Stator, um den die Spule gewickelt ist, und ein Rotor, der so angeordnet ist, dass er bezüglich des Stators drehbar ist, exzentrisch zueinander sind, ein elektromagnetisches Gleichgewicht beibehalten und kann eine Erzeugung eines zirkulierenden Stroms (Ausgleichsstroms) in der Parallelschaltung unterdrückt werden.
  • In dem Aufbau von Patentdokument 1 ist dennoch eine andere Spulengruppe, die einen anderen Phasenspulenbereich derselben Phase bildet, zwischen zwei Spulengruppen, die denselben Phasenspulenbereich bilden, in der Umfangsrichtung angeordnet. Dies erfordert die zwei Spulengruppen verbindende Brückenleitungen, die so anzuordnen sind, dass sie eine andere Spulengruppe in der Umfangsrichtung überlappen. Der Aufbau von Patentdokument 1 macht daher den Spulenwicklungsprozess eines Wickelns der Spule um einen Kern kompliziert und kann einen Zeitaufwand, der für den Spulenwicklungsprozess erforderlich ist, und Kosten für Einrichtungen für den Spulenwicklungsprozess erhöhen.
  • [Stand der Technik]
  • [Patentdokument]
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-311733 ( JP 2006-311733 A ) (Absätze 0023 bis 0025, 0030, etc.)
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • [Problem, das durch die Erfindung zu lösen ist]
  • Es ist folglich gewünscht, eine Spule zu implementieren, die dazu in der Lage ist, einen Zeitaufwand und Einrichtungskosten für einen Spulenwicklungsprozess zu verringern, und die in der Lage ist, eine Erzeugung eines zirkulierenden Stroms zu unterdrücken.
  • [Mittel zum Lösen des Problems]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Spule, die um einen Kern, der eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, die so angeordnet sind, dass sie in einer Umfangsrichtung einer zylindrischer-Kern-Bezugsebene verteilt sind, gewickelt ist und die N (wobei ein N eine Ganzzahl von 2 oder mehr ist) Sternschaltungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der N-Sternschaltungen drei Phasenspulenbereiche aufweist, die den jeweiligen drei Phasen entsprechen, und erste Enden der drei Phasenspulenbereiche miteinander an einem neutralen Punkt, der unabhängig für jede der Sternschaltungen ausgebildet ist, verbunden sind, zweite Enden der N Phasenspulenbereiche derselben Phase, die in verschiedenen Sternschaltungen enthalten sind, miteinander verbunden sind, ein Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so ausgebildet ist, dass es in der Umfangsrichtung durchgängig ist, und so angeordnet ist, dass es das Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der andere (N – 1) Phasenspulenbereich derselben Phase angeordnet ist, gesehen in der Radialrichtung nicht überlappt, und eine Mittelposition in der Umfangsrichtung jeder der Phasenspulenbereiche so ausgebildet ist, dass er in der Umfangsrichtung 120° entfernt von Mittelpositionen in der Umfangsrichtung der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, liegt.
  • Gemäß dem obigen charakteristischen Aufbau sind die ersten Enden der drei Phasenspulenbereiche, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, an dem neutralen Punkt miteinander verbunden, der unabhängig für jede der Sternschaltungen ausgebildet ist, und sind die zweiten Enden der N Phasenspulenbereiche derselben Phase, die in verschiedenen Sternschaltungen enthalten sind, miteinander verbunden. Entsprechend wird in der vorliegenden Erfindung jeder Nebenschluss einer Parallelschaltung, in der ein zirkulierender Strom erzeugt werden kann, durch eine Reihenschaltung, die durch Verbinden der zwei Phasenspulenbereiche, die in derselben Sternschaltung vorhanden sind, in Reihe über den neutralen Punkt ausgebildet. Entsprechend dem obigen charakteristischen Aufbau ist die Mittelposition in der Umfangsrichtung jeder der Phasenspulenbereiche so ausgebildet, dass sie in der Umfangsrichtung 120° entfernt von den Mittelpositionen in der Umfangsrichtung der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, angeordnet ist. D. h., die Mittelpositionen in der Umfangsrichtung der drei Phasenspulenbereiche, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, sind so angeordnet, dass sie in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung verteilt sind.
  • In dem Fall, in dem die Spule eine Spule für rotatorische Elektromaschinen ist, wird eine gegenelektromotorische Spannung in jedem Phasenspulenbereich durch eine Drehung eines Rotors der rotatorischen Elektromaschine erzeugt. In einem konzentrischen Zustand, in dem Drehachsenmitten des Rotors und eines Stators der rotatorischen Elektromaschine konzentrisch liegen, ist eine gegenelektromotorische Spannung derselben Größe (Amplitude) (im Weiteren als die „gegenelektromotorische Bezugsspannung” bezeichnet) so ausgebildet, dass sie in jedem der Phasenspulenbereiche erzeugt wird. Andererseits ändert sich in einem exzentrischen Zustand, in dem die Drehachsenmitten des Rotors und des Stators der rotatorischen Elektromaschine außermittig zueinander sind, die Größe der gegenelektromotorischen Spannung, die mit einer Drehung des Rotors erzeugt wird, im Vergleich zu dem Fall des konzentrischen Zustands. Entsprechend der obigen charakteristischen Konfiguration sind, wie es oben beschrieben ist, die Mittelpositionen in der Umfangsrichtung der drei Phasenspulenbereiche, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, so angeordnet, dass sie in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung verteilt sind. Dies kann, unabhängig von der Richtung der Exzentrizität, eine Schwankung (Abweichung, Variation, Veränderung) unter den drei Phasenspulenbereichen, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, bezüglich der Größe einer Änderung einer gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung und der Richtung der Änderung unterdrücken bzw. gering halten. Eine gegenelektromotorische Spannung, die zwischen beiden Enden der Reihenschaltung, die durch die zwei Phasenspulenbereiche ausgebildet wird, erzeugt wird, wird als die Summe der gegenelektromotorischen Spannungen bestimmt, die in diesen jeweiligen zwei Phasenspulenbereichen erzeugt werden. Die obige charakteristische Konfiguration kann folglich ein Verstärken eines Unterschieds in einer gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand zwischen oder unter der Mehrzahl von Reihenschaltungen, die dieselbe Parallelschaltung bilden, erzeugt wird, unterdrücken bzw. gering halten und kann eine Erzeugung des zirkulierenden Stroms, der eine Vibration oder ein Geräusch verursacht oder einen Verlustanstieg bewirkt, unterdrücken.
  • Außerdem ist gemäß der obigen charakteristischen Konfiguration das Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so ausgebildet, dass es in der Umfangsrichtung durchgängig ist, und ist so angeordnet, dass es das Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der andere (N – 1) Phasenspulenbereich derselben Phase angeordnet ist, gesehen in der Radialrichtung, nicht überlappt. Entsprechend kann im Vergleich zu dem Fall, in dem das Phasenspulenanordnungsgebiet ein Gebiet ist, das in der Umfangsrichtung unterbrochen ist, die Breite des Phasenspulenanordnungsgebiets in der Umfangsrichtung verringert werden und kann die Mehrzahl von Phasenspulenbereichen derselben Phase angeordnet werden, ohne zu bewirken, dass ihre Positionen sich in der Umfangsrichtung zueinander überlappen. Dies kann einen Spulenwicklungsprozess eines Wickelns der Spule um den Kern vereinfachen und kann somit ein Ansteigen der Zeit, die für den Spulenwicklungsprozess erforderlich ist, und ein Ansteigen der Einrichtungskosten für den Spulenwicklungsprozess verringern bzw. unterdrücken.
  • Wie es oben beschrieben wurde, kann die obige charakteristische Konfiguration ein Ansteigen der Zeit und Einrichtungskosten für den Spulenwicklungsprozess und eine Erzeugung des zirkulierenden Stroms unterdrücken.
  • Es ist bevorzugt, dass der Phasenspulenbereich eine Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen, die jeweils eine Mehrzahl von Windungen zwischen einem Paar aus Schlitzen aufweisen oder Mehrzahlen von Windungen von Mehrfachpaaren von Schlitzen aufweisen, aufweist und die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen, die in demselben Phasenspulenbereich enthalten sind, in derselben Reihenfolge in der Umfangsrichtung wie eine Reihenfolge einer elektrischen Verbindung angeordnet sind.
  • Entsprechend dieser Konfiguration können im Vergleich zu dem Fall, in dem die Anordnungsreihenfolge der Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen in der Umfangsrichtung verschieden zu der Reihenfolge der elektrischen Verbindung derselben ist, Brückenleitungen, die die Einheitsspulenbereiche verbinden, in ihrer Länge verringert werden und kann ein Spulenendbereich in seiner Größe verringert werden. Außerdem kann eine Potentialdifferenz zwischen aneinander angrenzenden Einheitsspulenbereichen verringert werden, wodurch elektrische Isoliereigenschaften der Spule einfach sichergestellt werden können.
  • Es ist bevorzugt, dass das Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so angeordnet ist, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete, in denen die Phasenspulenbereiche der anderen Phasen angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung teilweise überlappt.
  • Gemäß diesem Aufbau kann eine harmonische Teilschwingung, die in einem sich drehenden magnetischen Feld, das durch die Spule ausgebildet wird, enthalten ist, verringert werden. Dies kann die Erzeugung einer Vibration und eines Geräuschs während des Betriebs der rotatorischen Elektromaschine, unterdrücken, in dem Fall, in dem die Spule eine Spule für rotatorische Elektromaschinen ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Darstellung eines Stators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Schaltbild einer Spule gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein vereinfachtes Schaltbild der Spule gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Änderung einer gegenelektromotorischen Spannung, die in jedem Phasenspulenbereich erzeugt wird, bezüglich des elektrischen Winkels gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Änderung einer gegenelektromotorischen Spannung, die in jeder Reihenschaltung, die durch Verbinden zweier Phasenspulenbereiche in Reihe ausgebildet wird, erzeugt wird, bezüglich des elektrischen Winkels gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine Darstellung, die Beispiel einer Änderung eines Unterschieds in einer gegenelektromotorischen Spannung zwischen zwei Reihenschaltungen, die mit demselben Leistungsversorgungsanschluss verbunden sind, bezüglich des elektrischen Winkels gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist eine Darstellung eines Stators gemäß eines vergleichenden Beispiels gesehen in der Axialrichtung.
  • 8 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Änderung einer gegenelektromotorischen Spannung, die in jedem Phasenspulenbereich erzeugt wird, bezüglich des elektrischen Winkels gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt.
  • 9 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Änderung einer gegenelektromotorischen Spannung, die in jeder Reihenschaltung, die durch Verbinden zweier Phasenspulenbereiche in Reihe ausgebildet wird, erzeugt wird, bezüglich des elektrischen Winkels gemäß des vergleichenden Beispiels zeigt.
  • 10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Änderung eines Unterschieds in einer gegenelektromotorischen Spannung zwischen zwei Reihenschaltungen, die mit demselben Leistungsversorgungsanschluss verbunden sind, bezüglich des elektrischen Winkels gemäß dem vergleichenden Beispiel zeigt.
  • 11 ist eine Darstellung eines Stators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesehen in der Axialrichtung.
  • 12 ist ein Schaltbild einer Spule gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 ist eine Darstellung eines Stators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesehen in der Axialrichtung.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • 1. Erste Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform einer Spule gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Die Spule gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Spule auf eine Spule für rotatorische Elektromaschinen angewendet wird, genauer gesagt ein Beispiel, in dem die Spule auf eine Spule 10 (siehe 1), die um einen Statorkern 2 eines Stators 1 gewickelt ist, angewendet wird. Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Stator 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Stator für Innenrotor-Bauweise-rotatorische-Elektromaschinen. Der Ausdruck „rotatorische Elektromaschine”, wie er hier verwendet wird, wird als ein Konzept verwendet, das alle aus einem Motor (Elektromotor), einem Generator (Elektrogenerator) und einem Motorgenerator, der nach Notwendigkeit sowohl als ein Motor als auch ein Generator arbeitet, umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Statorkern 2 dem „Kern” in der vorliegenden Erfindung.
  • In der folgenden Beschreibung sind die „Axialrichtung”, die „Umfangsrichtung C”, und die „Radialrichtung R” basierend auf einer Axialmitte einer zylindrischer-Kern-Bezugsebene S (siehe 1), solange nicht anders spezifiziert, definiert. Wie es unten beschrieben wird, stimmt die Axialmitte der Kern-Bezugsebene S mit einer axialen Statormitte X in der vorliegenden Ausführungsform überein. Die „erste Umfangsrichtung C1” und die „zweite Umfangsrichtung C2” geben jeweils die Uhrzeigerrichtung und die Gegenuhrzeigerrichtung an, wenn die Spule 10 oder der Statorkern 2 entlang der Axialmitte (Axialrichtung) der Kern-Bezugsebene S von der Seite einer der Spulenendbereiche 10a, die auf beiden Seiten der Axialrichtung angeordnet sind, d. h. dem Spulenendbereich 10a, mit dem die Leistungsversorgungsanschlüsse 80U, 80V, 80W verbunden sind, betrachtet wird (siehe 1). Die „erste Radialrichtung R1” und die „zweite Radialrichtung R2” geben jeweils die Richtung in der Radialrichtung R der Kern-Bezugsebene S nach innen gerichtet und die Richtung in der Radialrichtung R der Kern-Bezugsebene S nach außen gerichtet an. In der folgenden Beschreibung werden Ausdrücke bezüglich der Richtung, Position etc. jedes Bauteils als ein Konzept verwendet, das einen Bereich für einen Fehler einschließt (einen akzeptablen Bereich für einen Herstellungsfehler).
  • 1-1. Gesamtaufbau des Stators
  • Der Gesamtaufbau des Stators 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 beschrieben werden. Der Stator 1 ist ein Stator als ein Anker für eine rotatorische Elektromaschine und weist den Statorkern 2 und die Spule 10, die um den Statorkern 2 gewickelt ist, auf. Der Statorkern 2 wird unter Verwendung eines magnetischen Materials ausgebildet. Ein Rotor 5, als ein Feld, das einen Permanentmagneten, einen Elektromagneten etc. aufweist, ist auf der Seite der ersten Radialrichtung R1 (radial innerhalb) des Statorkerns 2 angeordnet. D. h., die rotatorische Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Innen-Rotor-Drehfeld-Bauweise-rotatorische-Elektromaschine. 1 zeigt den Rotor 5 in einer vereinfachten Art und Weise und zeigt nur die Außenumfangsfläche (Bereich der durch eine unterbrochene Linie gezeigt ist) des Rotors 5 und eine axiale Rotormitte Y als eine Axialmitte des Rotors 5 oder eines Rotorkerns. 1 zeigt einen exzentrischen Zustand, in dem der Rotor 5 aufgrund eines Zusammenbaufehlers in Richtung zu der unteren rechten Seite in 1 bezüglich des Stators etc. mittenversetzt ist und die axiale Rotormitte Y nicht mit der axialen Statormitte X übereinstimmt. In einem derartigen exzentrischen Zustand ist die Größe eines Luftspalts als ein Spalt in der Radialrichtung R zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 5 in der Umfangsrichtung C nicht gleichbleibend.
  • Eine Mehrzahl von Schlitzen 3 ist in dem Statorkern 2 so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung C verteilt sind. Ein Zahn 4 ist zwischen jeweils zwei der Schlitze 3, die in der Umfangsrichtung C aneinander angrenzen bzw. benachbart zueinander angeordnet sind, ausgebildet. Die „Zylindrischer-Kern-Bezugsebene S”, die oben beschrieben wurde, ist eine imaginäre Ebene, die als ein Bezug für die Anordnung und den Aufbau der Schlitze 3 verwendet wird. In der Ausführungsform ist die Kern-Bezugsebene S eine zylindrische imaginäre Ebene, die Endflächen auf der Seite der ersten Radialrichtung R1 der Mehrzahl (derselben Anzahl wie die Schlitze 3) von Zähnen 4 (Kerninnenumfangsfläche) umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform stimmt folglich die Axialmitte der Kern-Bezugsebene S mit der axialen Statormitte X als eine Axialmitte des Stators 1 oder des Statorkerns 2 überein. Die Kern-Bezugsebene S kann eine Ebene auf einer Seite der zweiten Radialrichtung R2 des Statorkerns 2 (Kernaußenumfangsfläche) etc. sein.
  • Die Mehrzahl von Schlitzen 3 ist so angeordnet, dass sie in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung C verteilt sind. Die Schlitze 3 sind in derselben Form ausgebildet. Genauer gesagt erstrecken sich die Schlitze 3 in der Axialrichtung und in der Axialrichtung durch den Statorkern 2. Die Schlitze 3 sind so ausgebildet, dass sie sich in der ersten Radialrichtung R1 öffnen (zu der Kerninnenumfangsfläche öffnen) und erstrecken sich in einer radialen Art und Weise in der Radialrichtung R von der axialen Statormitte X.
  • Die rotatorische Elektromaschine ist ein Wechselstrom(AC)-Elektromotor, der durch einen Dreiphasenwechselstrom angetrieben wird, und die Spule 10 weist eine U-Phasenspule 10U, eine V-Phasenspule 10V und eine W-Phasenspule 10W entsprechend den drei Phasen (U-Phase als eine erste Phase, V-Phase als eine zweite Phase und W-Phase als eine dritte Phase) (siehe 2) auf. Die Schlitze 3 für die U-Phase, V-Phase und W-Phase sind in dem Statorkern 2 in einem wiederholten Muster aus U-Phase, V-Phase und W-Phase in der Umfangsrichtung C angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl von Schlitzen pro Pol pro Phase „2” und die Schlitze 3 für jede Phase sind in dem Statorkern 3 in einem wiederholten Muster aus zwei Schlitzen für die U-Phase, zwei Schlitzen für die V-Phase und zwei Schlitzen für die W-Phase in der Umfangsrichtung C angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl von Magnetpolen pro Phase „8” und ist eine Gesamtheit von 48 (= 2 × 8 × 3) Schlitzen 3 in dem Statorkern 2 vorgesehen.
  • 1-2. Aufbau der Spule
  • Der Aufbau der Spule 10 als ein Hauptteil der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben werden. Die Spule 10 weist N (wobei N eine Ganzzahl von 2 oder mehr ist) Sternschaltungen 11, 12 auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist „N” ein Wert von 2 oder mehr aus den Teilern der Anzahl von Magnetpolen pro Pol (in diesem Beispiel „8”). In diesem Beispiel wird, wie es in 2 gezeigt ist, „N” auf „2” festgelegt und die Spule 10 weist zwei Sternschaltungen, nämlich die erste Sternschaltung 11 und die zweite Sternschaltung 12 auf. Die Spule 10 wird durch lineare bzw. geradlinige Leiter als Leiter, die eine lineare Form aufweisen, ausgebildet. Beispielsweise sind die linearen Leiter aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium ausgebildet. Ein Leiter, der aus einem Litzendraht aus einer Mehrzahl von dünnen Drähten ausgebildet ist, ein Leiter, dessen Querschnittsform senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Leiters der Querschnittsform des Schlitzes 3 entspricht (beispielsweise einer rechteckigen Querschnittsform) etc., kann als ein solcher linearer Leiter verwendet werden.
  • Jede der N (in diesem Beispiel 2) Sternschaltungen 11, 12 weist drei Phasenspulenbereiche, die den jeweiligen drei Phasen entsprechen, auf und erste Enden 71 der drei Phasenspulenbereiche sind an einem neutralen Punkt 91, 92, der unabhängig für jede der Sternschaltungen 11, 12 ausgebildet ist, miteinander verbunden. D. h., die drei Phasenspulenbereiche sind sterngeschaltet bzw. sternverbunden (Y-geschaltet), um die einzelne Sternschaltung 11, 12 auszubilden. Genauer gesagt weist, wie es in 2 gezeigt ist, die erste Sternschaltung 11 einen ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U, der der U-Phase entspricht, einen ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V, der der V-Phase entspricht und einen ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W, der der W-Phase entspricht, auf. Das erste Ende 71 des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U, das erste Ende 71 des ersten V-Phase-Phasenspulenbereichs 21V und das erste Ende 71 des ersten W-Phase-Phasenspulenbereichs 21W sind miteinander an dem ersten neutralen Punkt 91 verbunden. Die zweite Sternschaltung 12 weist einen zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U, der der U-Phase entspricht, einen zweiten V-Phase-Phasenspulenbereich 22V, der der V-Phase entspricht, und einen zweiten W-Phase-Phasenspulenbereich 22W, der der W-Phase entspricht, auf. Das erste Ende 71 des zweiten U-Phase-Phasenspulenbereichs 22U, das erste Ende 71 des zweiten V-Phase-Phasenspulenbereichs 22V und das erste Ende 71 des zweiten W-Phase-Phasenspulenbereichs 22W sind miteinander an dem zweiten neutralen Punkt 92 verbunden. Wie es in 2 gezeigt ist, sind der erste neutrale Punkt 91 und der zweite neutrale Punkt 92 unabhängig voneinander ausgebildet und nicht direkt miteinander verbunden, aber elektrisch über ein Schaltelement (in diesem Beispiel die Phasenspulenbereiche) verbunden.
  • Zweite Enden 72 von N (in diesem Beispiel 2) Phasenspulenbereichen derselben Phase, die in verschiedenen Sternschaltungen 11, 12 enthalten sind, sind miteinander verbunden. Genauer gesagt sind, wie es in 2 gezeigt ist, das zweite Ende 72 des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U, der in der ersten Sternschaltung 11 enthalten ist, und das zweite Ende 72 des zweiten U-Phase-Phasenspulenbereichs 22U, der in der zweiten Sternschaltung 12 enthalten ist, miteinander verbunden. Das zweite Ende 72 des ersten V-Phase-Phasenspulenbereichs 21V, der in der ersten Sternschaltung 11 enthalten ist, und das zweite Ende 72 des zweiten V-Phase-Phasenspulenbereichs 22V, der in der zweiten Sternschaltung 12 enthalten ist, sind miteinander verbunden. Das zweite Ende 71 des ersten W-Phase-Phasenspulenbereichs 21W, der in der ersten Sternschaltung 11 enthalten ist, und das zweite Ende 72 des zweiten W-Phase-Phasenspulenbereichs 22W, der in der zweiten Sternschaltung 12 enthalten ist, sind miteinander verbunden.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, sind die zweiten Enden 72 der U-Phase-Phasenspulenbereiche 21U, 22U mit dem U-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80U verbunden, die zweiten Enden 72 der V-Phase-Phasenspulenbereiche 21V, 22V mit dem V-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80V verbunden und die zweiten Enden 72 der W-Phase-Phasenspulenbereiche 21W, 22W mit dem W-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80W verbunden. Jeder der Leistungsversorgungsanschlüsse 80U, 80V und 80W ist ein Anschluss, der einen Leiter (Leistungsleitung) verbindet, der die rotatorische Elektromaschine und einen Inverter (nicht gezeigt) verbindet. Wie es schematisch in 1 gezeigt ist, sind in der vorliegenden Ausführungsform alle aus dem U-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80U, dem V-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80V und dem W-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80W mit dem Spulenendbereich 10a auf derselben Seite in der Axialrichtung des Statorkerns 2 verbunden (in 1 der Seite näher zu dem Betrachter der Figur).
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der drei Phasenspulenbereiche, die in jeder Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, eine Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen auf. Der Einheitsspulenbereich ist ein Spulenbereich, der eine Mehrzahl von Windungen zwischen einem Paar Schlitzen oder Mehrzahlen von Windungen zwischen Mehrfachpaaren von Schlitzen 3 aufweist und jeder der Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen bildet einen magnetischen Pol aus. Der Einheitsspulenbereich weist Spulenseitenbereiche, die in den Schlitzen 3 angeordnet sind, und Windungsbereiche, die die Spulenseitenbereiche miteinander verbinden, auf. Der Windungsbereich wird durch einen Teil des Einheitsspulenbereichs ausgebildet, der von dem Statorkern 2 in der Axialrichtung vorsteht. Der Spulenendbereich 10a wird durch Wicklungsbereiche und Brückenbereiche (Brückenleitungen), die jeweils in der Axialrichtung außerhalb des Statorkerns 2 angeordnet sind und zwei der Einheitsspulenbereiche verbinden, ausgebildet. 1 zeigt nur die Wicklungsbereiche und zeigt nicht die Brückenbereiche und Verbindungsbauteile, die den Spulenendbereich 10a und die neutralen Punkte 91, 92 (siehe 2) verbinden. 1 zeigt nicht Verbindungsbauteile, die den Spulenendbereich 10a und die Leistungsversorgungsanschlüsse 80U, 80V, 80W verbinden und zeigt nur das Verhältnis einer Verbindung zwischen dem Spulenendbereich 10a und den Leistungsversorgungsanschlüssen 80U, 80V und 80W in einer vereinfachten Art und Weise.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Einheitsspulenbereich ein Spulenbereich, der eine Mehrzahl von Windungen zwischen Paaren von Schlitzen 3 aufweist. Beispielsweise wird der Einheitsspulenbereich, der aus einem Bündel einer Mehrzahl linearer Leiter ausgebildet ist, durch mehrfaches (eine gerade oder ungerade Anzahl von Malen) Winden eines einzelnen linearen Leiters ausgebildet. Ein einzelner Phasenspulenbereich wird durch eine Mehrzahl von (in diesem Beispiel 4) Einheitsspulenbereichen, die in Reihe verbunden sind, ausgebildet. Genauer gesagt weist, wie es in 2 gezeigt ist, der erste U-Phase-Phasenspulenbereich 21U einen ersten U-Phase-Einheitsspulenbereich 31U, einen zweiten U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U, einen dritten U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U und einen vierten U-Phase-Einheitsspulenbereich 34U von dem zweiten Ende 72 in Richtung zu dem ersten Ende 71 hin (d. h. in der Reihenfolge einer elektrischen Verbindung) auf. Der zweite U-Phase-Phasenspulenbereich 22U weist einen fünften U-Phase-Einheitsspulenbereich 35U, einen sechsten U-Phase-Einheitsspulenbereich 36U, einen siebten U-Phase-Einheitsspulenbereich 37U und einen achten U-Phase-Einheitsspulenbereich 38U von dem zweiten Ende 72 in Richtung zu dem ersten Ende 71 (d. h. in der Reihenfolge einer elektrischen Verbindung) hin auf.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist jeder der U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U bis 38U um ein Paar Schlitze 3, die voneinander mit einem 5-Schlitz-Abstand getrennt sind, gewickelt. D. h., die Mehrzahl der Spulenseitenbereiche des einzelnen U-Phase-Einheitsspulenbereichs 31U bis 38U ist so angeordnet, dass sie auf zwei Schlitzen 3, die voneinander in einem 5-Schlitz-Abstand getrennt sind, verteilt ist. Die Mehrzahl von U-Phase-Einheitsspulenbereichen 31U bis 38U ist in einem Abstand von einem magnetischen Pol (in diesem Beispiel ein 6-Schlitz-Abstand) in der Umfangsrichtung C angeordnet. D. h., der Spulenseitenbereich auf der Seite der ersten Umfangsrichtung C1 von jedem der U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U bis 38U ist in dem Schlitz 3 angeordnet, der in der zweiten Umfangsrichtung C2 an den Schlitz 3 angrenzt, in dem der Spulenseitenbereich auf der Seite der zweiten Umfangsrichtung C2 eines anderen der U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U bis 38U, der an diesen U-Phase-Einheitsspulenbereich in der ersten Umfangsrichtung C1 angrenzt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen, die in demselben Phasenspulenbereich enthalten ist, in derselben Reihenfolge in der Umfangsrichtung wie die Reihenfolge einer elektrischen Verbindung angeordnet. D. h., in der vorliegenden Ausführungsform weist ein Phasenspulenbereich einen Angrenzender-Pol-Windungs-Aufbau auf und ist die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen, die in demselben Phasenspulenbereich enthalten sind, so verbunden, dass die Einheitsspulenbereiche, die entgegengesetzte Windungsrichtungen zueinander aufweisen, abwechselnd in der Reihenfolge einer elektrischen Verbindung auftreten.
  • Genauer gesagt sind, wie es in 1 gezeigt ist, die Mehrzahl von U-Phase-Einheitsspulenbereichen 31U bis 34U, die in dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U enthalten sind, in der Reihenfolge erster U-Phase-Einheitsspulenbereich 31U, zweiter U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U, dritter U-Phase-Einheitsspulenbereich 33U und vierter U-Phase-Einheitsspulenbereich 34U in der ersten Umfangsrichtung C1 angeordnet. Die Reihenfolge einer elektrischen Verbindung der Mehrzahl von U-Phase-Einheitsspulenbereichen 31U bis 34U, die in dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U enthalten ist (siehe 2), stimmt mit der Reihenfolge einer Anordnung derselben in der Umfangsrichtung C überein. Ähnlich ist die Mehrzahl von U-Phase-Einheitsspulenbereichen 35U bis 38U, die in dem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U enthalten sind, in der Reihenfolge fünfter U-Phase-Einheitsspulenbereich 35U, sechster U-Phase-Einheitsspulenbereich 36U, siebter U-Phase-Einheitsspulenbereich 37U und achter U-Phase-Einheitsspulenbereich 38U in der zweiten Umfangsrichtung C2 angeordnet. Die Reihenfolge einer elektrischen Verbindung der Mehrzahl von U-Phase-Einheitsspulenbereichen 35U bis 38U, die in dem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U enthalten sind (siehe 2), stimmt mit der Reihenfolge einer Anordnung derselben in der Umfangsrichtung C überein.
  • In 1 werden zur Vereinfachung eines Verständnisses der Erfindung beide Enden in der Umfangsrichtung C jedes Einheitsspulenbereiches, die Bereiche sind, in denen die Spulenseitenbereiche angeordnet sind, durch weiße Ringe wiedergegeben und Symbole, die die Richtung eines Stromflusses in dem Spulenseitenbereich wiedergeben, sind in den weißen Ringen gezeigt. Genauer gesagt bedeutet das Symbol „x” in dem weißen Ring, dass ein Strom, der von dem Leistungsversorgungsanschluss 80U, 80V, 80W in Richtung zu dem neutralen Punkt 91, 92 fließt, zu der Seite weiter weg von dem Betrachter von 1 fließt, und bedeutet der schwarze Punkt in dem weißen Ring, dass der Strom, der von dem Leistungsversorgungsanschluss 80U, 80V, 80W in Richtung zu dem neutralen Punkt 91, 92 fließt, zu der Seite näher zu dem Betrachter von 1 fließt.
  • Wie es aus 1 ersichtlich ist, weisen der erste U-Phase-Einheitsspulenbereich 31U, der dritte U-Phase-Einheitsspulenbereich 33U, der sechste U-Phase-Einheitsspulenbereich 36U und der achte U-Phase-Einheitsspulenbereich 38U dieselbe Windungsrichtung auf und bilden Magnetpole derselben Polarität. Der zweite U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U, der vierte U-Phase-Einheitsspulenbereich 34U, der fünfte U-Phase-Einheitsspulenbereich 35U und der siebte U-Phase-Einheitsspulenbereich 37U weisen dieselbe Windungsrichtung auf und bilden Magnetpole derselben Polarität. Die U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U, 33U, 36U, 38U und die U-Phase-Einheitsspulenbereiche 32U, 34U, 35U, 37U weisen zueinander entgegengesetzte Windungsrichtungen auf und bilden Magnetpole mit zueinander entgegengesetzter Polarität.
  • Der erste V-Phase-Phasenspulenbereich 21V ist im Wesentlichen ähnlich bzw. gleich dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U ausgebildet, außer dass der erste U-Phase-Einheitsspulenbereich 31U, der zweite U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U, der dritte U-Phase-Einheitsspulenbereich 33U und der vierte U-Phase-Einheitsspulenbereich 34U jeweils mit dem ersten V-Phase-Einheitsspulenbereich 31V, dem zweiten V-Phase-Einheitsspulenbereich 32V, dem dritten V-Phase-Einheitsspulenbereich 33V und dem vierten V-Phase-Einheitsspulenbereich 34V ersetzt ist. Der zweite V-Phase-Phasenspulenbereich 22V ist im Wesentlichen ähnlich bzw. gleich dem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U ausgebildet, außer dass der fünfte U-Phase-Einheitsspulenbereich 35U, der sechste U-Phase-Einheitsspulenbereich 36U, der siebte U-Phase-Einheitsspulenbereich 37U und der achte U-Phase-Einheitsspulenbereich 38U jeweils mit dem fünften V-Phase-Einheitsspulenbereich 35V, dem sechsten V-Phase-Einheitsspulenbereich 36V, dem siebten V-Phase-Einheitsspulenbereich 37V und dem achten V-Phase-Einheitsspulenbereich 38V ersetzt ist.
  • Ähnlich ist der erste W-Phase-Phasenspulenbereich 21W im Wesentlichen ähnlich zu dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U ausgebildet, außer dass der erste U-Phase-Einheitsspulenbereich 31U, der zweite U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U, der dritte U-Phase-Einheitsspulenbereich 33U und der vierte U-Phase-Einheitsspulenbereich 34U jeweils mit dem ersten W-Phase-Einheitsspulenbereich 31W, dem zweiten W-Phase-Einheitsspulenbereich 32W, dem dritten W-Phase-Einheitsspulenbereich 33W und dem vierten W-Phase-Einheitsspulenbereich 34W ersetzt ist. Der zweite W-Phase-Phasenspulenbereich 22W ist im Wesentlichen ähnlich zu dem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U ausgebildet, außer dass der fünfte U-Phase-Einheitsspulenbereich 35U, der sechste U-Phase-Einheitsspulenbereich 36U, der siebte U-Phase-Einheitsspulenbereich 37U und der achte U-Phase-Einheitsspulenbereich 38U jeweils mit dem fünften W-Phase-Einheitsspulenbereich 35W, dem sechsten W-Phase-Einheitsspulenbereich 36W, dem siebten W-Phase-Einheitsspulenbereich 37W und dem achten W-Phase-Einheitsspulenbereich 38W ersetzt ist.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist die V-Phasenspule 10V so angeordnet, dass sie um 120° (in diesem Beispiel in einem 16-Schlitzabstand) in der ersten Umfangsrichtung C1 bezüglich der U-Phasenspule 10U verschoben bzw. versetzt ist. D. h., eine Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten V-Phase-Phasenspulenbereichs V ist um 120° in der ersten Umfangsrichtung C1 bezüglich einer Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U versetzt. Eine Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des zweiten V-Phase-Phasenspulenbereichs 22V ist um 120° in der ersten Umfangsrichtung C1 bezüglich einer Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des zweiten U-Phase-Phasenspulenbereichs 22U versetzt. Wie es in 1 gezeigt ist, ist die W-Phasenspule 10W so angeordnet, dass sie um 120° in der ersten Umfangsrichtung 1 bezüglich der V-Phasenspule 10V versetzt ist. D. h., eine Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten W-Phase-Phasenspulenbereichs 21W ist um 120° in der ersten Umfangsrichtung C1 bezüglich einer Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten V-Phase-Phasenspulenbereichs 21V versetzt. Eine Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des zweiten W-Phase-Phasenspulenbereichs 22W ist um 120° in der ersten Umfangsrichtung C1 bezüglich einer Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des zweiten V-Phase-Phasenspulenbereichs 22V versetzt.
  • Entsprechend sind in der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 1 gezeigt ist, die Mittelposition in der Umfangsrichtung C des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U, die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten V-Phase-Phasenspulenbereichs 21V und die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten W-Phase-Phasenspulenbereichs 21W an jeweils drei gleichmäßig beabstandeten Positionen auf dem Umfang angeordnet. Die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des zweiten U-Phase-Phasenspulenbereichs 22U, die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des zweiten V-Phase-Phasenspulenbereichs 22V und die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des zweiten W-Phase-Phasenspulenbereichs 22W sind an jeweils drei gleichmäßig beabstandeten Positionen auf dem Umfang angeordnet. Die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C jedes Phasenspulenbereichs ist so mit 120° entfernt in der Umfangsrichtung C von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C des Phasenspulenbereichs der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, angeordnet.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist ein Phasenspulenanordnungsgebiet A als ein Gebiet in der Umfangsrichtung C in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so ausgebildet, dass es in der Umfangsrichtung C durchgängig bzw. durchgehend ist. Der Ausdruck „durchgängig in der Umfangsrichtung C”, wie er hier verwendet wird, wird als ein Konzept verwendet, das sowohl den Zustand, der keine Unterbrechung aufweist, als auch den Zustand, der eine Unterbrechung aufgrund eines Spalts, der eine Breite in der Umfangsrichtung C, die gleich zu oder kleiner als ein Ein-Schlitz-Abstand ist, aufweist, umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Phasenspulenbereich eine Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen auf und wird das Phasenspulenanordnungsgebiet A durch einen Satz von Gebieten in der Umfangsrichtung C ausgebildet, in denen die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen jeweils angeordnet ist.
  • Beispielsweise ist, wie es in 1 gezeigt ist, das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der erste U-Phase-Phasenspulenbereich 21U angeordnet ist, ein Satz von Gebieten, in denen jeweils der erste U-Phase-Einheitsspulenbereich 31U, der zweite U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U, der dritte U-Phase-Einheitsspulenbereich 33U und der vierte U-Phase-Einheitsspulenbereich 34U angeordnet ist. In diesem Fall ist ein Spalt, der der Breite in der Umfangsrichtung C des Zahns 4 entspricht zwischen zwei der U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U bis 34U, die aneinander in der Umfangsrichtung C angrenzen, ausgebildet. Dennoch ist die Breite in der Umfangsrichtung C dieses Spalts gleich zu oder kleiner als ein Ein-Schlitz-Abstand und ist das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U angeordnet ist, so ausgebildet, dass es in der Umfangsrichtung C durchgängig ist. Bezüglich jedes aus dem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U, dem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V, dem zweiten V-Phase-Phasenspulenbereich 22V, dem ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W und dem zweiten W-Phase-Phasenspulenbereich 22W ist das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so ausgebildet, dass es in der Umfangsrichtung C durchgängig ist.
  • Das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, ist so angeordnet, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete A, in denen die anderen (N – 1) (in diesem Beispiel 1) Phasenspulenbereiche derselben Phase angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung R nicht überlappt. D. h., das gesamte Phasenspulenanordnungsgebiet A ist so ausgebildet, dass es außerhalb (außerhalb in der Umfangsrichtung C) des Phasenspulenanordnungsgebiets A, in dem die anderen Phasenspulenbereiche derselben Phase angeordnet sind, liegt. In der vorliegenden Ausführungsform weist, wie es in 1 gezeigt ist, jedes der Phasenspulenanordnungsgebiete A eine Länge von 180° in der Umfangsrichtung C auf (um genau zu sein, 180° abzüglich der Breite in der Umfangsrichtung C von einem Zahn 4). In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl (in diesem Beispiel 2) von Phasenspulenanordnungsgebieten A derselben Phase (beispielsweise das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der erste U-Phase-Phasenspulenbereich 21U angeordnet ist, und das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der zweite U-Phase-Phasenspulenbereich 22U angeordnet ist) so ausgebildet, dass sie um 180° zueinander in der Umfangsrichtung C versetzt sind. Entsprechend ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 1 gezeigt ist, die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C jedes Phasenspulenbereichs 180° entfernt in der Umfangsrichtung C von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der anderen Phasenspulenbereiche derselben Phase angeordnet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Einheitsspulenbereich zwischen einem Paar Schlitzen 3, die voneinander in einem 5-Schlitz-Abstand getrennt sind, gewickelt und sind die Einheitsspulenbereiche der verschiedenen Phasen so angeordnet, dass sie einander gesehen in der Radialrichtung R teilweise überlappen. Somit sind genauso betreffend die Phasenspulen, die durch die Einheitsspulenbereiche ausgebildet werden, die Phasenspulenbereiche verschiedener Phasen so angeordnet, dass sie einander gesehen in der Radialrichtung R teilweise überlappen. Dies führt dazu, dass in der vorliegenden Ausführungsform das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem jeder Phasenspulenbereich angeordnet ist, so angeordnet ist, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete A, in denen die Phasenspulenbereiche der anderen Phasen angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung R teilweise überlappt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist, wie oben beschrieben, jedes der Phasenspulenanordnungsgebiete A eine Länge von 180° in der Umfangsrichtung C auf. Entsprechend ist die Mehrzahl von Phasenspulenbereichen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, so angeordnet, dass sie um einen Winkel von 120° zueinander in der Umfangsrichtung C verschoben sind, und so angeordnet, dass sie einander gesehen in der Radialrichtung R teilweise überlappen. D. h., in der vorliegenden Ausführungsform ist das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so angeordnet, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete A, in denen die Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, jeweils angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung teilweise überlappt.
  • Der Vorteil, dass eine Erzeugung eines zirkulierenden Stroms in der Spule 10 der vorliegenden Ausführungsform unterdrückt werden kann, wird mit Bezug auf ein vergleichendes Beispiel, das in 7 gezeigt ist, beschrieben. In dem vergleichenden Beispiel, das in 7 gezeigt ist, ist die Spule 10 genauso wie in 2 gezeigt ausgebildet. Dennoch ist anders als in der vorliegenden Erfindung die Mittelposition in der Umfangsrichtung C jedes Phasenspulenbereichs nicht so ausgebildet, dass sie 120° in der Umfangsrichtung C entfernt von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, angeordnet ist. Genauer gesagt sind die Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der drei Phasenspulenbereiche, die in derselben Sternschaltung 11, 12 angeordnet sind, in Abständen von 30° in der Umfangsrichtung C, wie es in 7 gezeigt ist, angeordnet.
  • Da die Spule 10 gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet ist, wie es in 2 gezeigt ist, wird eine Parallelschaltung bzw. ein Parallelschaltkreis, in der ein zirkulierender Strom in dem Zustand, in dem der Stator 1 und der Rotor 5 außermittig zueinander sind (im Weiteren als der „exzentrische Zustand” bezeichnet), erzeugt werden kann, zwischen zwei der Leistungsversorgungsanschlüsse 80U, 80V, 80W ausgebildet und weist jede Parallelschaltung N (in diesem Beispiel zwei) Nebenschlüsse auf. Jeder Nebenschluss der Parallelschaltung wird durch eine Reihenschaltung ausgebildet, die durch Verbinden der zwei Phasenspulenbereiche, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, in Reihe über den neutralen Punkt 91, 92 ausgebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist, da der Phasenspulenbereich durch Verbinden einer Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen in Reihe ausgebildet wird, eine gegenelektromotorische Spannung, die in dem Phasenspulenbereich erzeugt wird, die Summe von gegenelektromotorischen Spannungen, die in der Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen erzeugt wird.
  • Beispielsweise weist, wie es in 2 gezeigt ist, die Parallelschaltung, die zwischen dem U-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80U und dem V-Phase-Leistungsversorgungsanschluss 80V ausgebildet wird, zwei Nebenschlüsse auf. Einer der zwei Nebenschlüsse wird durch eine Reihenschaltung ausgebildet, die durch Verbinden des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U und des ersten V-Phase-Phasenspulenbereichs 21V in Reihe über den ersten neutralen Punkt 91 ausgebildet wird, und der andere Nebenschluss wird durch eine Reihenschaltung ausgebildet, die durch Verbinden des zweiten U-Phase-Phasenspulenbereichs 22U und des zweiten V-Phase-Phasenspulenbereichs 22V in Reihe über den zweiten neutralen Punkt 92 ausgebildet wird. Eine gegenelektromotorische Spannung wird in jedem Phasenspulenbereich erzeugt, wenn der Rotor 5 sich dreht. Dennoch kann eine Verringerung des Unterschieds in einer gegenelektromotorischen Spannung zwischen oder unter der Mehrzahl von (in diesem Beispiel zwei) Reihenschaltungen, die dieselbe Parallelschaltung bilden, einen zirkulierenden Strom in dieser Parallelschaltung unterdrücken.
  • Unter diesem Gesichtspunkt ist in der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 10 gezeigt ist, die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C jedes Phasenspulenbereichs so ausgebildet, dass sie 120° entfernt in der Umfangsrichtung C von Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C des Phasenspulenbereichs der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, angeordnet ist. Dies kann unabhängig von der Richtung der Exzentrizität eine Schwankung bzw. Abweichung bzw. Veränderung unter den drei Phasenspulenbereichen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, bezüglich einer Größe bzw. eines Betrags einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu einer gegenelektromotorischen Bezugsspannung und der Richtung der Änderung unterdrücken und kann den Unterschied einer gegenelektromotorischen Spannung zwischen oder unter der Mehrzahl von Reihenschaltungen, die dieselbe Parallelschaltung bilden, verringern, wie es durch die Simulationsergebnisse, die unten beschrieben sind, gezeigt ist. Der Ausdruck „gegenelektromotorische Bezugsspannung”, wie er hier verwendet wird, meint eine gegenelektromotorische Spannung, die in dem Phasenspulenbereich in dem Zustand, in dem der Stator 1 und der Rotor 5 konzentrisch angeordnet sind (im Weiteren als der „konzentrische Zustand” bezeichnet) erzeugt wird, und die gegenelektromotorische Bezugsspannung ist so bestimmt, dass sie denselben Wert (Amplitude) für alle Phasenspulenbereiche aufweist.
  • 4 bis 6 sind Darstellungen, die das Simulationsergebnis für einen derartigen exzentrischen Zustand, wie er in 1 gezeigt ist, zeigen. In jeder dieser Figuren geben „E_U1”, „E_U2”, „E_V1”, „E_V2”, „E_W1” und „E_W2” die Spannungen, die für die drei Phasenspulenbereiche, wie sie in 3 gezeigt sind, wieder. 4 zeigt eine Verteilung der gegenelektromotorischen Spannung, die in jedem Phasenspulenbereich erzeugt wird, und 5 zeigt eine Verteilung der gegenelektromotorischen Spannung, die zwischen zwei Enden jeder Reihenschaltung, die durch die zwei Phasenspulenbereiche ausgebildet wird, erzeugt wird. Beispielsweise gibt „E_U1-E_V1” in 5 die Spannung zwischen beiden Enden der Reihenschaltung, die durch den ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U und den ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V ausgebildet wird, wieder. 6 zeigt eine Verteilung des Unterschieds in einer gegenelektromotorischen Spannung zwischen zwei Reihenschaltungen, die dieselbe Parallelschaltung ausbilden. 8 bis 10 zeigen das Simulationsergebnis des vergleichenden Beispiels, das in 7 gezeigt ist. 8 entspricht 4, 9 entspricht 5 und 10 entspricht 6.
  • Hier wird angenommen, dass der Rotor 5 außermittig in Richtung zu der unteren rechten Seite in 1 bezüglich des Stators 1 ist, wie es in 1 gezeigt ist. Die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U liegt ungefähr auf der unteren rechten Seite in 1. Wie es in 4 gezeigt ist, ist betreffend den ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U der drei Phasenspulenbereiche 21U, 21V und 21W, die in der ersten Sternschaltung 11 enthalten sind, die Größe eines Luftspalts an der Mittelposition P in der Umfangsrichtung C folglich kleiner als die in dem konzentrischen Zustand und wird somit eine gegenelektromotorische Spannung, die höher als die gegenelektromotorische Bezugsspannung ist, erzeugt. Obwohl 4 die gegenelektromotorische Bezugsspannung nicht zeigt, ist die gegenelektromotorische Bezugsspannung für die U-Phase-Phasenspulenbereiche 21U, 22U ungefähr gleich dem Durchschnitt der Wellenform von E_U1 und der Wellenform E_U2. Dasselbe gilt bezüglich der gegenelektromotorischen Bezugsspannungen für die V-Phase-Phasenspulenbereiche 21V, 22V und die W-Phase-Phasenspulenbereiche 21W, 22W.
  • Andererseits ist, betreffend den ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V und den ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W, die Größe eines Luftspalts an der Mittelposition P in der Umfangsrichtung C größer als in dem konzentrischen Zustand und wird somit eine gegenelektromotorische Spannung erzeugt, die geringer als die gegenelektromotorische Bezugsspannung ist. In diesem Fall sind die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten V-Phase-Phasenspulenbereichs 21V und die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten W-Phase-Phasenspulenbereichs 21W so ausgebildet, dass sie 120° entfernt in der Umfangsrichtung C von der Mittelposition P in der Umfangsrichtung C des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U angeordnet sind. Entsprechend ist eine Veränderung der gegenelektromotorischen Spannung zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung in dem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V und dem ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W geringer als die der gegenelektromotorischen Spannung zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung in dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U.
  • Wie es oben beschrieben ist, kann in der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Veränderung unter dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U, dem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V und dem ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W der ersten Sternschaltung 11 bezüglich der Größe einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung und der Richtung der Änderung unterdrückt werden bzw. niedrig gehalten werden. Obwohl es hier nicht beschrieben ist, kann, wie es in 4 gezeigt ist, auch eine Schwankung bzw. Veränderung unter dem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U, dem zweiten V-Phase-Phasenspulenbereich 22V und dem zweiten W-Phase-Phasenspulenbereich 22W der zweiten Sternschaltung 12 bezüglich der Größe einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung und der Richtung der Änderung unterdrückt bzw. niedrig gehalten werden.
  • Andererseits schwankt bzw. variiert in der Spule 10 entsprechend dem vergleichenden Beispiel (siehe 7), wie es in 8 gezeigt ist, die Größe einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung und die Richtung der Änderung unter dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U, dem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V und dem ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W der ersten Sternschaltung 11. Genauer gesagt ist in jedem aus dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U, dem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V und dem ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W die erzeugte gegenelektromotorische Spannung höher als die gegenelektromotorische Bezugsspannung, und eine Schwankung bzw. Veränderung der gegenelektromotorischen Spannung zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung ist im Wesentlichen die gleiche. D. h., die Richtung einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung ist dieselbe und die Größe der Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung ist im Wesentlichen in jedem aus dem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U, dem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V und ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W, die in der ersten Sternschaltung 11 enthalten sind, dieselbe. Obwohl es hier nicht beschrieben ist, variieren, wie es in 8 gezeigt ist, auch die Größe einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung und die Richtung der Änderung unter dem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U, dem zweiten V-Phase-Phasenspulenbereich 22V und dem zweiten W-Phase-Phasenspulenbereich 22W der zweiten Sternschaltung 12.
  • Dies führt dazu, dass, wie es aus dem Vergleich zwischen 6 und 10 gemäß dem vergleichenden Beispiel gesehen werden kann, der Unterschied der gegenelektromotorischen Spannung zwischen oder unter der Mehrzahl von Reihenschaltungen, die dieselbe Parallelschaltung bilden, in der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert werden kann. Zur Vereinfachung des Verständnisses der Erfindung sind die Wellenformen der vorliegenden Erfindung in 6 durch unterbrochene Linien in 10 gezeigt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C jedes Phasenspulenbereichs so ausgebildet, dass sie 180° entfernt in der Umfangsrichtung C von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der anderen Phasenspulenbereiche derselben Phase angeordnet ist. Entsprechend ist die Richtung einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung zwischen den zwei Phasenspulenbereichen derselben Phase im Wesentlichen entgegengesetzt.
  • 2. Zweite Ausführungsform
  • Eine zweite Ausführungsform der Spule gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 11 und 12 beschrieben werden. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass „N” „4” ist. Unten werden hauptsächlich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben und die zweite Ausführungsform ist ähnlich bzw. gleich zu der ersten Ausführungsform, solange es nicht anders angegeben ist.
  • Wie es in 12 gezeigt ist, weist die Spule 10 vier Sternschaltungen, nämlich eine erste Sternschaltung 11, eine zweite Sternschaltung 12, eine dritte Sternschaltung 13 und eine vierte Sternschaltung 14 auf. Jede der vier Sternschaltungen 11 bis 14 weist drei Phasenspulenbereiche, die drei Phasen entsprechen, auf, und erste Enden 71 der drei Phasenspulenbereiche sind an jeweils einem entsprechenden neutralen Punkt 91 bis 94, die unabhängig für jede der Sternschaltungen 11 bis 14 ausgebildet sind, miteinander verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform enthält jede der drei Phasenspulenbereiche, die in jeder der Sternschaltungen 11 bis 14 enthalten sind, zwei Einheitsspulenbereiche.
  • Entsprechend weist in der vorliegenden Ausführungsform eine U-Phasenspule 10U einen dritten U-Phase-Phasenspulenbereich 23U und einen vierten U-Phase-Phasenspulenbereich 24U zusätzlich zu einem ersten U-Phase-Phasenspulenbereich 21U und einem zweiten U-Phase-Phasenspulenbereich 22U auf. Ähnlich weist eine V-Phasenspule 10V einen dritten V-Phase-Phasenspulenbereich 23V und einen vierten V-Phase-Phasenspulenbereich 24V zusätzlich zu einem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V und einem zweiten V-Phase-Phasenspulenbereich 22V auf und weist eine W-Phasenspule 10W einen dritten W-Phase-Phasenspulenbereich 23W und einen vierten W-Phase-Phasenspulenbereich 24W zusätzlich zu einem ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W und einem zweiten W-Phase-Phasenspulenbereich 22W auf. Die Spule 10 weist den dritten neutralen Punkt 93 und den vierten neutralen Punkt 94 zusätzlich zu dem ersten neutralen Punkt 91 und dem zweiten neutralen Punkt 92 auf.
  • Wie es in 11 gezeigt ist, ist betreffend jeden aus dem ersten V-Phase-Phasenspulenbereich 21V, dem zweiten V-Phase-Phasenspulenbereich 22V, dem dritten V-Phase-Phasenspulenbereich 23V und dem vierten V-Phase-Phasenspulenbereich 24V die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C jedes der V-Phase-Phasenspulenbereiche 21V bis 24V um 120° in der ersten Umfangsrichtung C1 bezüglich der Mittelposition P in der Umfangsrichtung C eines entsprechenden der U-Phase-Phasenspulenbereiche 21U bis 24U, der in derselben Sternschaltung 11 bis 14 enthalten ist, verschoben. Betreffend jeden aus dem ersten W-Phase-Phasenspulenbereich 21W, dem zweiten W-Phase-Phasenspulenbereich 22W, dem dritten W-Phase-Phasenspulenbereich 23W und dem vierten W-Phase-Phasenspulenbereich 24W ist die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C von jedem der W-Phase-Phasenspulenbereiche 21W bis 24W um 120° in der ersten Umfangsrichtung C1 bezüglich der Mittelposition P in der Umfangsrichtung C eines entsprechenden einen der W-Phase-Phasenspulenbereiche 21V bis 24V, der in derselben Sternschaltung 11 bis 14 enthalten ist, verschoben. D. h., in der vorliegenden Ausführungsform ist die Mittelposition P genauso in der Umfangsrichtung C jedes Phasenspulenbereichs so ausgebildet, dass sie 120° entfernt in der Umfangsrichtung C von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11 bis 14 enthalten sind, angeordnet ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist, wie es in 11 gezeigt ist, jedes der Phasenspulenanordnungsgebiete A eine Länge von 90° in der Umfangsrichtung C (um genau zu sein, 90° abzüglich der Breite eines Zahns 4 in der Umfangsrichtung C) auf. Die Mehrzahl (in diesem Beispiel vier) von Phasenspulenanordnungsgebieten A derselben Phase sind so ausgebildet, dass die Phasenspulenanordnungsgebiete A, die in der Umfangsrichtung C aneinander angrenzen, um 90° zueinander in der Umfangsrichtung C verschoben sind. Entsprechend ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 11 gezeigt ist, die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C von jedem Spulenbereich 90° entfernt in der Umfangsrichtung C von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der Phasenspulenbereiche derselben Phase, die an diesem Spulenbereich in der Umfangsrichtung C angrenzen, angeordnet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie es in 11 gezeigt ist, ebenso das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so angeordnet, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete A, in denen jeweils die Phasenspulenbereiche der anderen Phasen angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung R teilweise überlappt. In der vorliegenden Ausführungsform weist dennoch, wie es oben beschrieben ist, jedes der Phasenspulenanordnungsgebiete A eine Länge von 90° in der Umfangsrichtung C auf. Entsprechend ist, anders als in der ersten Ausführungsform, das Phasenspulenanordnungsgebiet A, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so angeordnet, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete A, in denen die Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11 bis 14 enthalten sind, jeweils angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung R nicht überlappt.
  • In der Spule 10 in der vorliegenden Ausführungsform ist ebenfalls die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C jedes Phasenspulenbereichs so ausgebildet, dass sie 120° entfernt in der Umfangsrichtung C von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11 bis 14 enthalten sind, entfernt angeordnet ist. Entsprechend kann, obwohl auf die Simulationsergebnisse verzichtet wird, in der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform genauso eine Schwankung bzw. Veränderung unter den drei Phasenspulenbereichen, die in derselben Sternschaltung 11 bis 14 enthalten sind, niedrig gehalten werden, unabhängig von der Richtung der Exzentrizität, bezüglich der Größe einer Änderung einer gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung und der Richtung der Änderung, und kann der Unterschied der gegenelektromotorischen Spannung zwischen oder unter der Mehrzahl (in diesem Beispiel vier) Serienschaltungen, die dieselbe Parallelschaltung bilden, verringert werden, wie in dem Fall der Spule 10 gemäß der ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform weist, wie es in 12 gezeigt ist, jede Parallelschaltung, in der ein zirkulierender Strom in dem exzentrischen Zustand erzeugt werden kann, vier Nebenschlüsse auf.
  • 3. Dritte Ausführungsform
  • Eine dritte Ausführungsform der Spule gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 13 beschrieben. Wie 1 zeigt 13 nur die Windungsbereiche der Einheitsspulenbereiche und nicht Brückenbereiche und Verbindungsbauteile, die einen Spulenendbereich 10a und neutrale Punkte 91, 92 verbinden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Formen von U-Phase-Einheitsspulenbereichen 31U bis 38U, V-Phase-Einheitsspulenbereichen 31V bis 38V und W-Phase-Einheitsspulenbereichen 31W bis 38W (Windungsbereichen), gesehen in der Axialrichtung L, und die gesamte Anordnung und Form des Spulenendbereichs 10a gesehen in der Axialrichtung L verschieden zu der ersten Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform, wie sie in 1 gezeigt ist, weist jeder Einheitsspulenbereich (Wicklungsbereich) eine Bogenform entlang der Umfangsrichtung C gesehen in der Axialrichtung L auf. In der ersten Ausführungsform sind die Einheitsspulenbereiche der drei Phasen so ausgebildet, dass sie gesehen in der Axialrichtung L auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind, die bezüglich der Phasen verschiedene Radien aufweisen. Genauer gesagt sind die U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U bis 38U auf dem Äußersten (dem Kreis, der in der zweiten Radialrichtung R2 am weitesten außen angeordnet ist und den größten Radius aufweist) von drei konzentrischen Kreisen, die den drei Phasen, nämlich der U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechen, angeordnet, die W-Phase-Einheitsspulenbereiche 31W bis 38W auf dem Innersten (dem Kreis, der in der ersten Radialrichtung R1 am weitesten innen angeordnet ist und den kleinsten Radius aufweist) der drei konzentrischen Kreise angeordnet und die V-Phase-Einheitsspulenbereiche 31V bis 38V auf dem Zwischenkreis, der dazwischen ausgebildet ist (der Kreis, der einen Radius kleiner als der des äußersten Kreises und größer als der des innersten Kreises aufweist), angeordnet. In der ersten Ausführungsform hat, da die Einheitsspulenbereiche so auf den konzentrischen Kreisen, die bezogen auf die Phasen verschiedene Radien aufweisen, angeordnet sind, die Gesamtform des Spulenendbereichs 10a gesehen in der Axialrichtung L die Form eines Trippelkreises um die axiale Statormitte X. Andererseits sind in der vorliegenden Ausführungsform die U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U bis 38U, die V-Phase-Einheitsspulenbereiche 31V bis 38V und die W-Phase-Einheitsspulenbereiche 31W bis 38W in einem radialen Spiralmuster um die axiale Statormitte X, gesehen in der Axialrichtung L, angeordnet. Unten werden hauptsächlich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben und die dritte Ausführungsform ist, solange nicht anders angegeben, gleich bzw. ähnlich der ersten Ausführungsform.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder aus den U-Phase-Phasenspulenbereichen 31U bis 38U, den V-Phase-Einheitsspulenbereichen 31V bis 38V und den W-Phase-Einheitsspulenbereichen 31W bis 38W so angeordnet, dass er zwei Schlitze 3, die voneinander in einem 5-Schlitz-Abstand getrennt sind, verbindet. Jeder Einheitsspulenbereich ist so angeordnet, dass er sich von radial innen (in diesem Beispiel der Seite der ersten Radialrichtung R1) nach radial außen (in diesem Beispiel der Seite der zweiten Radialrichtung R2) von seinem einen Ende in der Umfangsrichtung (in diesem Beispiel auf der Seite der ersten Umfangsrichtung C1) zu dem anderen Ende in der Umfangsrichtung (in diesem Beispiel auf der Seite der zweiten Umfangsrichtung C2), gesehen in der Axialrichtung L, erstreckt. In diesem Fall ist, wie es in 13 gezeigt ist, die Form der Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen gesehen in der Axialrichtung L so ausgebildet, dass die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen entlang einer Mehrzahl von radialen Spirallinien M, die sich in der zweiten Radialrichtung R2 von der Seite der axialen Statormitte X erstrecken, angeordnet sind. Der Ausdruck „Spirallinie M”, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine spiralförmige, ebene Kurve (einschließlich einer ebenen geraden Linie, einer ebenen unterbrochenen Linie usw.) und umfasst eine Spirallinie M, deren verlängerte Linie nicht durch die axiale Statormitte X verläuft.
  • Genauer gesagt ist, wie es in 13 gezeigt ist, der Windungsbereich von jedem der U-Phase-Einheitsspulenbereiche 31U bis 38U in einer Bogenform entlang der Spirallinie M so angeordnet, dass das Ende auf der Seite der ersten Umfangsrichtung C1 des Windungsbereichs in einem Gebiet auf der Seite der ersten Radialrichtung R1 von einem des Paares aus Schlitzen 3 liegt und das Ende auf der Seite der zweiten Umfangsrichtung C2 des Windungsbereichs in einem Gebiet auf der Seite der zweiten Radialrichtung R2 des anderen Schlitzes 3, der mit einem 5-Schlitz-Abstand in der zweiten Umfangsrichtung C2 von dem Schlitz 3 getrennt ist, angeordnet. Der Windungsbereich von jedem der V-Phase-Einheitsspulenbereiche 31V bis 38V und der W-Phase-Einheitsspulenbereiche 31W bis 38W ist ebenso ähnlich angeordnet. Die Windungsbereiche der Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen sind so entlang der Mehrzahl von radialen Spirallinien M, die verschieden zueinander sind, gesehen in der Axialrichtung L angeordnet. Die Spulenendbereiche 10a, die eine spiralförmige Gesamtform aufweisen, sind auf diese Weise ausgebildet.
  • In diesem Fall sind zwei Einheitsspulenbereiche von verschiedenen Phasen, die aneinander in der Umfangsrichtung C angrenzen, so angeordnet, dass sie einander gesehen in der Radialrichtung R teilweise überlappen. D. h., jeder Einheitsspulenbereich ist so angeordnet, dass sein eines Ende in der Umfangsrichtung (in diesem Beispiel das Ende auf der Seite der ersten Umfangsrichtung C1) radial innerhalb (in diesem Beispiel auf der Seite der ersten Radialrichtung R1) zu einem anderen Einheitsspulenbereich, der an derselben Umfangsposition angeordnet ist, liegt und das andere Ende in der Umfangsrichtung (in diesem Beispiel das Ende auf der Seite auf der zweiten Umfangsrichtung C2) radial außerhalb (in diesem Beispiel auf der Seite der zweiten Radialrichtung R2) zu einem anderen Einheitsspulenbereich, der in derselben Umfangsposition angeordnet ist, liegt. In der vorliegenden Ausführungsform grenzt jeder der Einheitsspulenbereiche der U-Phase, V-Phase und W-Phase an den Einheitsspulenbereich von einer der anderen Phasen in der ersten Umfangsrichtung C1 und an den Einheitsspulenbereich der anderen Phase in der zweiten Umfangsrichtung C2. Die Einheitsspulenbereiche sind in einem wiederholten Muster aus dem U-Phase-Einheitsspulenbereich, dem V-Phase-Einheitsspulenbereich und dem W-Phase-Einheitsspulenbereich von der Seite der ersten Umfangsrichtung C1 zu der Seite der zweiten Umfangsrichtung C2 angeordnet.
  • Das Phasenspulenanordnungsgebiet A in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gebiet, das der Summe von den Gebieten (Einheitsspulenanordnungsgebieten) in der Umfangsrichtung C der Einheitsspulenbereiche entspricht, die den Phasenspulenbereich in dem Fall, in dem diese Einheitsspulenbereiche in der Umfangsrichtung C angeordnet sind, ausbilden. In der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auch, wie in der ersten Ausführungsform, das Phasenspulenanordnungsgebiet A so ausgebildet, dass es in der Umfangsrichtung C durchgängig ist. Zum Implementieren eines solchen Aufbaus ist in der vorliegenden Ausführungsform jeder Einheitsspulenbereich des Phasenspulenbereichs so angeordnet, dass ein Ende in der Umfangsrichtung (in diesem Beispiel das Ende auf der Seite der ersten Umfangsrichtung C1) des Phasenspulenbereichs in der Umfangsrichtung C an das andere Ende in der Umfangsrichtung C (in diesem Beispiel das Ende auf der Seite der zweiten Umfangsrichtung C2) von einem anderen Einheitsspulenbereich derselben Phase, der auf diesen Phasenspulenbereich in einer Reihenfolge einer elektrischen Verbindung folgt, angrenzt. In der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Phasenspulenanordnungsgebiet A auch so angeordnet, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete A, in denen die anderen (N – 1) (in diesem Beispiel 1) Phasenspulenbereiche derselben Phase angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung nicht überlappt. In der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise das Phasenspulenanordnungsgebiet A des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U in dem unteren rechten Gebiet so angeordnet, dass es mit einer Länge von 180° in der Umfangsrichtung C durchgängig ist, gesehen von der Seite näher zu dem Betrachter von 13. Andererseits ist das Phasenspulenanordnungsgebiet A des zweiten U-Phase-Phasenspulenbereichs 22U in dem oberen linken Gebiet so, dass es durchgängig mit einer Länge von 180° in der Umfangsrichtung C ist, und so, dass es das Phasenspulenanordnungsgebiet A des ersten U-Phase-Phasenspulenbereichs 21U nicht überlappt, angeordnet, gesehen von der Seite näher zu dem Betrachter von 13.
  • In der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auch die Mittelposition P in der Umfangsrichtung C von jedem Phasenspulenbereich 120° entfernt in der Umfangsrichtung C von den Mittelpositionen P in der Umfangsrichtung C der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, angeordnet. Entsprechend kann, obwohl auf Simulationsergebnisse verzichtet wird, in der Spule 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ebenso eine Schwankung bzw. Veränderung unter den drei Phasenspulenbereichen, die in derselben Sternschaltung 11, 12 enthalten sind, unabhängig von der Richtung der Exzentrizität, bezüglich der Größe einer Änderung der gegenelektromotorischen Spannung, die in dem exzentrischen Zustand erzeugt wird, zu der gegenelektromotorischen Bezugsspannung und der Richtung der Änderung unterdrückt bzw. gering gehalten werden und kann der Unterschied der gegenelektromotorischen Spannung zwischen oder unter der Mehrzahl von (in diesem Beispiel zwei) Reihenschaltungen, die dieselbe Parallelschaltung ausbilden, verringert werden, wie in dem Fall der Spule 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Einheitsspulenbereich so angeordnet, dass sein Ende auf der Seite der ersten Umfangsrichtung C1 auf der Seite der ersten Radialrichtung R1 eines anderen Einheitsspulenbereichs, der an derselben Umfangsposition angeordnet ist, liegt, und sein Ende auf der Seite der zweiten Umfangsrichtung C2 auf der Seite der zweiten Radialrichtung R2 eines anderen Einheitsspulenbereichs, der auf derselben Umfangsposition angeordnet ist, liegt, und ist so somit der Spulenendbereich 10a so ausgebildet, dass er ein Spiralmuster in der zweiten Umfangsrichtung C2 aufweist. Dennoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Jeder Einheitsspulenbereich kann so angeordnet sein, dass sein Ende auf der Seite der zweiten Umfangsrichtung C2 auf der Seite der ersten Radialrichtung R1 eines anderen Einheitsspulenbereichs, der an derselben Umfangsposition angeordnet ist, liegt und sein Ende auf der Seite der ersten Umfangsrichtung C1 auf der Seite der zweiten Radialrichtung R2 eines anderen Einheitsspulenbereichs, der auf derselben Umfangsposition angeordnet ist, liegt, und der Spulenendbereich 10a kann somit so ausgebildet sein, dass er ein Spiralmuster in der entgegengesetzten Richtung zu der in dem Beispiel von 13 aufweist.
  • Weitere Ausführungsformen
  • Zuletzt werden weitere Ausführungsformen der Spule gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Konfigurationen, die in jeder der folgenden Ausführungsformen offenbart werden, können mit denen, die in anderen Ausführungsformen offenbart werden, nach Wunsch kombiniert werden, solange keine Unstimmigkeit auftritt.
    • (1) Die erste Ausführungsform wurde mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem „N” „2” ist und die zweite Ausführungsform wurde mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem „N” „4” ist. Dennoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung so ausgebildet sein, dass „N” eine Ganzzahl von 2 oder mehr ist, aber verschieden zu „2” und „4”, wie beispielsweise eine Konfiguration, in der „N” „8” ist, etc.
    • (2) Jede der obigen Ausführungsformen wurde mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen, die in demselben Phasenspulenbereich enthalten sind, in derselben Reihenfolge in der Umfangsrichtung C wie die Reihenfolge einer elektrischen Verbindung angeordnet sind. Dennoch sind Ausführungsformen in der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen, die in demselben Phasenspulenbereich enthalten sind, kann in einer zu der Reihenfolge einer elektrischen Verbindung verschiedenen Reihenfolge in der Umfangsrichtung C angeordnet sein. Beispielsweise kann in dem Aufbau der ersten Ausführungsform (siehe 1) der erste U-Phase-Phasenspulenbereich 21U den ersten U-Phase-Einheitsspulenbereich 31U, den dritten U-Phase-Einheitsspulenbereich 33U, den zweiten U-Phase-Einheitsspulenbereich 32U und den vierten U-Phase-Einheitsspulenbereich 34U in einer Reihenfolge einer elektrischen Verbindung enthalten. D. h., der Phasenspulenbereich kann eine alternierende Polwindungsstruktur bzw. einen alternierenden Polwindungsaufbau aufweisen.
    • (3) Jede der obigen Ausführungsformen wurde mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem der Einheitsspulenbereich ein Spulenbereich ist, der eine Mehrzahl von Windungen zwischen einem Paar aus Schlitzen 3 aufweist. Dennoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Der Einheitsspulenbereich kann ein Spulenbereich sein, der Mehrzahlen von Windungen zwischen mehrfachen Paaren von Schlitzen 3 aufweist. Beispielsweise kann der Einheitsspulenbereich ein Spulenbereich sein, der Mehrzahlen von Windungen zwischen zwei Paaren von Schlitzen 3 aufweist. In diesem Fall können beispielsweise zwei Schlitze 3, die aneinander in der Umfangsrichtung C angrenzen (aneinander angrenzendes Schlitzpaar) und ein anderes aneinander angrenzendes Schlitzpaar, das von diesem aneinander angrenzenden Schlitzpaar mit einem Abstand eines einzelnen magnetischen Pols in der Umfangsrichtung C getrennt ist, die vier Schlitze 3 sein, in denen der Einheitsspulenbereich gewickelt ist.
    • (4) Jede der obigen Ausführungsformen wurde mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem der Statorkern dem „Kern” in der vorliegenden Erfindung entspricht. Dennoch sind Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Festes-Magnetfeld-Bauweise (Drehender-Anker-Bauweise)-rotatorische-Elektromaschine als die rotatorische Elektromaschine verwendet werden und kann die Spule 10 um den Rotorkern des Rotors 5 gewickelt sein. In diesem Fall stimmt, anders als in den obigen Ausführungsformen, die Axialmitte der Kern-Bezugsebene S mit der axialen Rotormitte Y überein.
    • (5) Jede der obigen Ausführungsformen wurde mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben, in dem der Statorkern 2, um den die Spule 10 gewickelt ist, ein Statorkern eines Stators für Innen-Rotor-Bauweise-rotatorische-Elektromaschinen ist. Dennoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Ein Statorkern eines Stators für Außen-Rotor-Bauweise-rotatorische-Elektromaschinen kann als der Statorkern, um den die Spule 10 gewickelt ist, verwendet werden. In diesem Fall ist der Rotor 5, anders als in den obigen Ausführungsformen, auf der Seite der zweiten Radialrichtung R2 (radial außerhalb) des Statorkerns 2 angeordnet.
    • (6) Betreffend auch andere Anordnungen sind die Ausführungsformen, die in der Beschreibung offenbart sind, unter allen Gesichtspunkten nur beispielhaft und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf diese beschränkt. D. h., Konfigurationen, die nicht in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung beschrieben sind, können wie gewünscht modifiziert werden, ohne von der Aufgabe der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung kann bevorzugt für Spulen verwendet werden, die um einen Kern gewickelt sind, der eine Mehrzahl von Schlitzen, die so angeordnet sind, dass sie in der Umfangsrichtung einer zylindrischer-Kern-Bezugsebene verteilt sind, und die eine Mehrzahl von Sternschaltungen aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Statorkern (Kern)
    3
    Schlitz
    10
    Spule
    11
    erste Sternschaltung (Sternschaltung)
    12
    zweite Sternschaltung (Sternschaltung)
    13
    dritte Sternschaltung (Sternschaltung)
    14
    vierte Sternschaltung (Sternschaltung)
    21U bis 24U
    U-Phase-Phasenspulenbereich (Phasenspulenbereich)
    21V bis 24V
    V-Phase-Phasenspulenbereich (Phasenspulenbereich)
    21W bis 24W
    W-Phase-Phasenspulenbereich (Phasenspulenbereich)
    31U bis 38U
    U-Phase-Einheitsspulenbereich (Einheitsspulenbereich)
    31V bis 38V
    V-Phase-Einheitsspulenbereich (Einheitsspulenbereich)
    31W bis 38W
    W-Phase-Einheitsspulenbereich (Einheitsspulenbereich)
    71
    erstes Ende
    72
    zweites Ende
    91
    erster neutraler Punkt (neutraler Punkt)
    92
    zweiter neutraler Punkt (neutraler Punkt)
    93
    dritter neutraler Punkt (neutraler Punkt)
    94
    vierter neutraler Punkt (neutraler Punkt)
    A
    Phasenspulenanordnungsgebiet
    C
    Umfangsrichtung
    P
    Mittelposition
    R
    Radialrichtung
    S
    Kern-Bezugsebene

Claims (3)

  1. Spule, die um einen Kern gewickelt ist, der eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, die so angeordnet sind, dass sie in einer Umfangsrichtung einer zylindrischer-Kern-Bezugsebene verteilt sind, und die N (wobei N eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist) Sternschaltungen aufweist, bei der jede der N Sternschaltungen drei Phasenspulenbereiche, die jeweiligen drei Phasen entsprechen, aufweist und erste Enden der drei Phasenspulenbereiche miteinander an einem neutralen Punkt, der unabhängig für jede der Sternschaltungen ausgebildet ist, verbunden sind, zweite Enden der N Phasenspulenbereiche derselben Phase, die in verschiedenen Sternschaltungen enthalten sind, miteinander verbunden sind, ein Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so ausgebildet ist, dass es in der Umfangsrichtung durchgängig ist, und so angeordnet ist, dass es das Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der anderen (N – 1) Phasenspulenbereich derselben Phase angeordnet ist, gesehen in einer Radialrichtung nicht überlappt, und eine Mittelposition in der Umfangsrichtung von jedem der Phasenspulenbereiche so ausgebildet ist, dass sie 120° in der Umfangsrichtung entfernt von den Mittelpositionen in der Umfangsrichtung der Phasenspulenbereiche der anderen Phasen, die in derselben Sternschaltung enthalten sind, angeordnet ist.
  2. Spule nach Anspruch 1, bei der der Phasenspulenbereich eine Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen aufweist, von denen jeder eine Mehrzahl von Windungen zwischen einem Paar aus Schlitzen oder Mehrzahlen von Windungen zwischen Mehrfachpaaren von Schlitzen aufweist, und die Mehrzahl von Einheitsspulenbereichen, die in demselben Phasenspulenbereich angeordnet sind, in derselben Reihenfolge in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wie eine Reihenfolge einer elektrischen Verbindung.
  3. Spule nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Phasenspulenanordnungsgebiet, in dem der Phasenspulenbereich angeordnet ist, so angeordnet ist, dass es die Phasenspulenanordnungsgebiete, in denen die Phasenspulenbereiche der anderen Phasen angeordnet sind, gesehen in der Radialrichtung teilweise überlappt.
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