DE112013001755T5

DE112013001755T5 - Rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE112013001755T5
Application number: DE112013001755.5T
Authority: DE
Inventors: c/o Honda R&D Co. Ltd. Matsuoka Yoshihisa; c/o Honda R&D Co. Ltd. Shibata Takumi; c/o Honda R&D Co. Ltd. Azusawa Keisuke
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2015-03-05
Also published as: US20150028714A1; CN104247221A; JPWO2013145977A1; WO2013145977A1

Abstract

Leiter (26), die eine U-Phasenspule (34), eine V-Phasenspule (36) und eine W-Phasenspule (38) aufweisen, sind in mehreren Schlitzen (24) in einem Stator (12) angeordnet und bilden eine rotierende elektrische Maschine (10). Diese U-Phasenspulen (34), V-Phasenspulen (36) und W-Phasenspulen (38) sind ausgestattet mit wellengewickelten Teilen (46, 54), die auf der Seite einer Endfläche (20a) des Statorkerns (20) überbrückende Teile (44, 52) haben, und schleifengewickelten Teilen (48, 56), die benachbart zu den wellengewickelten Teilen (46, 54) sind und derart ausgebildet sind, dass sie die eine Endfläche (20a) und die andere Endfläche (20b) des Statorkerns (20) umgeben. Die wellengewickelten Teile (46, 54) und die schleifengewickelten Teile (48, 56) sind derart angeordnet, dass sie sich in der Wicklungsrichtung der Leiter (26) abwechseln.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, die als ein Elektromotor oder ein elektrischer Generator betrieben wird, wobei Spulen in Schlitzen eines Stators aufgenommen sind, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.
Hintergrundtechnik
Bisher war eine rotierende elektrische Maschine mit einem Stator, der in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, und einem Rotor, der drehbar in eine Mittenposition des Stators eingesetzt ist, bekannt, wobei durch mehrere Spulen, die in Schlitzen des Stators gewickelt sind, um zu bewirken, dass der Rotor rotiert, ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird.
Als ein Verfahren zum Wickeln derartiger Spulen in mehreren Schlitzen ist ein allgemeines Wellenwickelerfahren bekannt. Das Wellenwickelverfahren umfasst das Wickeln der Spulen, um abwechselnd ein Ende und ein anderes Ende des Stators zu überkreuzen. Ferner ist bei dem vorstehend erwähnten Wellenwickeln eine Zweischicht-Wicklung bekannt, durch welche Spulen unterschiedlicher Phasen in Bezug auf die gleichen Schlitze angeordnet werden. Wenn bei derartigen Zweischicht-Wicklungen, wie zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2005-110431 offenbart, mehrere Spulen in den gleichen Schlitzen angeordnet sind, ist es möglich, Magnetfelder reibungslos und stabil zu erzeugen, da Spulen unterschiedlicher Phasen in den Schlitzen angeordnet sind.
Zusammenfassung der Erfindung
In letzter Zeit bestand eine Nachfrage nach einer rotierenden elektrischen Maschine mit kleinerer Größe. Zum Beispiel wurde als eine Gegenmaßnahme zur Verringerung der Größe in der Axialrichtung überlegt, die Kreuzungsbereiche, an denen Spulen von gewissen der Schlitze zu anderen der Schlitze kreuzen, zu verkürzen, wodurch die Kreuzungshöhen der Spulen in Bezug auf den Stator verringert werden können.
Jedoch wird in einer rotierenden elektrischen Maschine, in der eine Zweischicht-Wicklungsstruktur, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird, in dem Fall, dass eine Maßnahme ergriffen wird, um die Längen der Kreuzungsbereiche zu verkürzen, obwohl es erforderlich ist, das Abstandsmaß, mit dem die Spulen in zwei der Schlitze angeordnet sind, bei dem Kürzen des vorstehend erwähnten Abstandsmaßes zu verkürzen, das Spulenabstandsmaß in Bezug auf das Abstandsmaß der Magnetpole des Rotors, die in dem Inneren des Stators angeordnet sind, verschoben oder versetzt, so dass es schwierig wird, die rotierende elektrische Maschine reibungslos anzutreiben.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine rotierende elektrische Maschine bereitzustellen, in der die rotierende Maschine durch Kleinhalten einer Kreuzungshöhe, mit der die Spulen den Statorkern kreuzen, mit kleinerer Größe in der Axialrichtung gefertigt werden kann und die rotierende elektrische Maschine reibungslos und stabil angetrieben werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist durch eine rotierende elektrische Maschine gekennzeichnet, die mit Spulen ausgestattet ist, die in Schlitzen eines Kerns angeordnet sind, wobei die Spulen aufweisen:
Wellenwicklungen, die in Bezug auf die Schlitze in einem ersten Schlitzabstandsmaß gewickelt sind; und
Schleifenwicklungen, die benachbart zu den Wellenwicklungen in einem zweiten Schlitzabstandsmaß gewickelt sind,
wobei die Wellenwicklungen und die Schleifenwicklungen in einer Richtung der ersten und zweiten Schlitzabstandsmaße abwechselnd angeordnet sind und wenigstens in einem Teil der Schlitze unter den Schlitzen jeweilige Wicklungen unterschiedlicher Phasen gemeinsam angeordnet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zweischicht-Wicklungsaufbau verwendet, in dem in den Spulen Wellenwicklungen, die in Bezug auf die Schlitze mit einem ersten Schlitzabstandsmaß gewickelt sind, bereitgestellt sind, und Schleifenwicklungen, die benachbart zu den Wellenwicklungen in einem zweiten Schlitzabstandsmaß bereitgestellt sind. Die Wellenwicklungen und die Schleifenwicklungen sind in einer Richtung der ersten und zweiten Schlitzabstandsmaße abwechselnd angeordnet, und in wenigstens einem Teil der Schlitze sind jeweilige Wicklungen unterschiedlicher Phasen gemeinsam angeordnet. Folglich kann der Abstand in der Spulenabstandsmaßrichtung (Wicklungsrichtung) der Spulen im Vergleich zu dem Zweischichtaufbau der herkömmlichen Technik verkürzt werden, während zusätzlich eine Verschiebung oder ein Versatz zwischen dem Abstandsmaß der Spulen und dem Abstandsmaß der Magnetpole des rotierenden Körpers, der in Bezug auf den Kern rotiert, verhindert werden kann. Als ein Ergebnis kann die Kreuzungshöhe, mit der die Spulen die Enden des Kerns kreuzen, klein gehalten werden, sowie ermöglicht werden, dass die rotierende elektrische Maschine mit einer kleineren Größe in der Axialrichtung gefertigt wird und reibungslos und stabil angetrieben wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine äußere Perspektivansicht, die einen Zustand in einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in dem Leiter davon herausgenommen sind;
2 ist ein Schaltungsdiagramm von Leitern, welche die rotierende elektrische Maschine von 1 bilden;
3 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine Anordnung der U-Phasenspulen und V-Phasenspulen von Leitern zeigt, die in Schlitzen eines Stators von 2 angeordnet sind;
4 ist eine Draufsicht unter teilweiser Weglassung des Stators, die einen Zustand zeigt, in dem die Leiter von 3 in jeweiligen Schlitzen angeordnet sind; und
5 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine Anordnung der ersten und zweiten Spulen der U-Phasenspulen der Leiter gemäß einer Modifikation zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Wie in 1 gezeigt, ist eine rotierende elektrische Maschine 10 zum Beispiel ein bürstenloser 3-Phasen-Wechselstrommotor, der einen ringförmigen Stator 12 umfasst. Ein nicht dargestellter Rotor ist drehbar in das Innere des Stators 12 eingesetzt. In der rotierenden elektrischen Maschine 10 wird der Rotor basierend auf elektrischer Leistung rotierend angetrieben, welche von einer nicht dargestellten Leistungsquelle jeweils durch Anschlüsse einschließlich eines U-Phasenanschlusses 14, eines V-Phasenanschlusses 16 und eines W-Phasenanschlusses 18, wie in 2 gezeigt, geliefert wird.
Der Stator 12 besteht aus einem ringförmigen Stator (Kern) 20, Zähnen 22, die derart ausgebildet sind, dass sie von dem Statorkern 20 radial einwärts vorstehen, und mehreren Leitern (Spulen) 26, die in Schlitzen 24 installiert sind, die in Bezug auf die Zähne 22 auf Außenumfangsseiten angeordnet sind.
Die Schlitze 24 sind mehrfach in dem Statorkern 20 ausgebildet und sind jeweils durch gleiche Abstände getrennt. Der Statorkern 20 ist mit den Schlitzen 24 ausgebildet, die sich von einer Endoberfläche 20a zu einer anderen Endoberfläche 20b in der Axialrichtung (der Richtung des Pfeils A) des Statorkerns 20 erstrecken. Die eine Endoberfläche 20a und die andere Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet.
Die Leiter 26 sind zum Beispiel aus geteilten Leitern 28 aufgebaut, die zum Beispiel im Wesentlichen U-förmig sind, indem rechteckige leitende Platten gebogen werden, die einen rechteckig geformten Querschnitt haben, die jeweilige Paare geradliniger Abschnitte 30a, 30b und jeweilige obere Abschnitte 32, wo die Enden der geradlinigen Abschnitte 30a, 30b miteinander verbunden sind, umfassen. Außerdem sind die geteilten Leiter 28 jeweils mit einem beliebigen eines U-Phasenanschlusses 14, eines V-Phasenanschlusses 16 und eines W-Phasenanschlusses 18 verbunden, um dadurch die gleichen Phasen (z. B. eine U-Phase, eine V-Phase oder eine W-Phase) zu bilden. Insbesondere haben die distalen Enden der geradlinigen Abschnitte 30a, 30b der geteilten Leiter 28 eine offene Form, während ihre proximalen Enden in einer geschlossenen Form miteinander verbunden sind, um dadurch die oberen Abschnitte 32 zu bilden.
Ferner sind die Leiter 26, wie in 2 gezeigt, aus einer U-Phasenspule 34, einer V-Phasenspule 36 und einer W-Phasenspule 38 in drei Phasen aufgebaut. Die U-Phasenspule 34, mit welcher der U-Phasenanschluss 14 verbunden ist, besteht aus ersten und zweiten Spulen U1, U2, die von einem mit dem U-Phasenanschluss 14 verbundenen Ende zu einem anderen Endabschnitt in Reihe geschaltet sind. Die V-Phasenspule 36, mit welcher der V-Phasenanschluss 16 verbunden ist, besteht aus ersten und zweiten Spulen V1, V2, die von einem mit dem V-Phasenanschluss 16 verbundenen Ende zu einem anderen Endabschnitt in Reihe geschaltet sind. Außerdem besteht die W-Phasenspule 38, mit welcher der W-Phasenanschluss 18 verbunden ist, aus ersten und zweiten Spulen W1, W2, die von einem mit dem W-Phasenanschluss 18 verbundenen Ende zu einem anderen Endabschnitt in Reihe geschaltet sind.
Andererseits sind die anderen Endanschlüsse der U-Phasenspule 34, der V-Phasenspule 36 und der W-Phasenspule 38 jeweils mit einem Neutralpunkt 40 verbunden. Insbesondere bilden die U-Phasenspule 34, die V-Phasenspule 36 und die W-Phasenspule 38 der Leiter 26 zusammen eine gemeinsame Y-förmige Verbindung.
Außerdem sind in der U-Phasenspule 34, der V-Phasenspule 36 und der W-Phasenspule 38 die Spannungen ihrer ersten Spulen U1, V1, W1, die auf Seiten des U-Phasenanschlusses 14, des V-Phasenanschlusses 16 und des W-Phasenanschlusses 18, an welche die Leistung zugeführt wird, relativ hoch, während die Spannungen der zweiten Spulen U2, V2, W2 auf der Seite des Neutralpunkts 40 relativ niedriger sin.
Für die vorstehend beschriebenen Leiter 28 können auch Spulenwicklungen oder ähnliches verwendet werden.
Als nächstes wird eine Beschreibung bezüglich der Anordnung der Leiter 26 in den jeweiligen Schlitzen des Stators 12 unter Bezug auf 3 gegeben. In der folgenden Beschreibung wird unter den 3-Phasenspulen, welche die Leiter 26 bilden, die Anordnung der U-Phasenspule 34 und der V-Phasenspule 36 im Detail beschrieben, während die Beschreibung bezüglich der Anordnung der W-Phasenspulen 38 weggelassen wird. Ferner ist 3 eine schematische Darstellung, in der eine Querschnittoberfläche senkrecht zu der Axialrichtung (in der Richtung des Pfeils A) des Stators 12 angeordnet ist, und unter Bezug auf 3 wird ein Fall beschrieben, in dem mehrere Schlitze 24 von einer linken Seite zu einer rechten Seite der Figur (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet sind, und die Leiter 26 nacheinander in einer Wicklungsrichtung in Richtung der rechten Seite gewickelt sind.
Die Pfeile, die in dem mittleren unteren Teil der Figur nach oben und unten zeigen, stellen die Positionen und Orientierungen von Magnetpolen 42a bis 42d in einem nicht dargestellten Rotor dar. Die U-Phasenspulen 34 sind durch die gestrichelte Linie gezeigt, während die V-Phasenspulen 36 durch die durchgezogene Linie gezeigt sind.
Zuerst wird, wie in 3 gezeigt, die U-Phasenspule 34 (durch die gestrichelte Linie in 3 gezeigt) von der Seite der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 in den ersten Schlitz 24a eingesetzt, und nachdem sie durch ihn hindurch zu der anderen Seite der Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 eingesetzt wurde, überspringt die U-Phasenspule 34 fünf benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den ersten Schlitz 24a entlang der Seite der einen Endoberfläche 20a, wird in den dritten Schlitz 24c eingesetzt und geht durch ihn hindurch zu der Seite der anderen Endoberfläche 20b. Insbesondere wird die U-Phasenspule 34 in die ersten und dritten Schlitze 24a, 24c eingesetzt und dadurch wird eine im Wesentlichen U-förmige Wellenwicklung 46 ausgebildet, die einen Kreuzungsbereich 44 umfasst, der die eine Seite der Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 kreuzt.
Als nächstes überspringt die U-Phasenspule 34 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den dritten Schlitz 24c, wird in den sechsten Schlitz 24f eingesetzt und geht durch diesen bis zu der Seite der einen Endoberfläche 20a. Danach überspringt die U-Phasenspule 34 fünf der Schlitze 24 in einer entgegengesetzten Richtung (der Richtung des Pfeils C) zu der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) und wird in den vierten Schlitz 24d eingesetzt.
Außerdem überspringt die U-Phasenspule 34 wieder sechs der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) von der Seite der anderen Endoberfläche 20b des vierten Schlitzes 24d und wird in den siebten Schlitz 24g benachbart zu dem sechsten Schlitz 24f eingesetzt. Insbesondere wird dadurch bezüglich der U-Phasenspule 34 eine Schleifenwicklung 48 gebildet, die in einer Windung in einer abdeckenden Beziehung zu der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt wird. In der Schleifenwicklung 48 wird ein Paar von Kreuzungsbereichen 50a, 50b jeweils auf der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 ausgebildet.
Ferner überspringt die U-Phasenspule 34, die in den siebten Schlitz 24g eingesetzt wird, wieder fünf der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20, wird in den neunten Schlitz 24i eingesetzt, und nachdem sie durch ihn hindurch zu der anderen Endoberfläche 20b eingesetzt wurde, überspringt die U-Phasenspule 34 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) und wird in einen anderen nicht dargestellten Schlitz eingesetzt.
In der vorangehenden Weise werden in der U-Phasenspule 34 Wellenwicklungen 46, in denen die Spule auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 über fünf benachbarte der Schlitze 24 gewickelt wird, und Schleifenwicklungen 48 benachbart zu den Wellenwicklungen 46, in denen die Spule um die eine Endoberfläche 20a und die andere Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt wird, abwechselnd entlang der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) angeordnet, wobei die Spule in Bezug auf die Schlitze 24 der benachbarten Wellenwicklungen 46 auf der Seite der einen Endoberfläche 20a über fünf der Schlitze 24 gewickelt wird und auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b über sechs der Schlitze 24 gewickelt wird.
Anders ausgedrückt werden die Wellenwicklungen 46 der U-Phasenspule 34 mit einem 5-Schlitzabstandsmaß entlang der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) auf den Statorkern 20 gewickelt, während die Schleifenwicklungen 48 mit einem 5-Schlitzabstandsmaß auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 und mit einem 6-Schlitzabstandsmaß auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt werden.
Andererseits wird die V-Phasenspule 36 (durch die durchgezogene Linie in 3 gezeigt) von der Seite der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 in den zweiten Schlitz 24b eingesetzt, der in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den ersten Schlitz 24a, in dem die U-Phasenspule 34 angeordnet ist, benachbart liegt, und nachdem sie durch ihn hindurch zu der anderen Seite der Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 eingesetzt wurde, überspringt die V-Phasenspule 36 fünf benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den zweiten Schlitz 24b entlang der Seite der einen Endoberfläche 20a, wird in den vierten Schlitz 24d eingesetzt und geht durch ihn hindurch zu der Seite der anderen Endoberfläche 20b.
Insbesondere wird die V-Phasenspule 36 in die zweiten und vierten Schlitze 24b, 24d eingesetzt und dadurch wird eine im Wesentlichen U-förmige Wellenwicklung 54 ausgebildet, die einen Kreuzungsbereich 52 umfasst, der die eine Seite der Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 kreuzt.
Als nächstes überspringt die V-Phasenspule 36 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den vierten Schlitz 24d, wird in den sieben Schlitz 24g eingesetzt und geht durch diesen bis zu der Seite der einen Endoberfläche 20a, und danach überspringt die V-Phasenspule 36 fünf der Schlitze 24 in einer entgegengesetzten Richtung (der Richtung des Pfeils C) zu der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) und wird in den fünften Schlitz 24e eingesetzt. Außerdem überspringt die V-Phasenspule 36 wieder sechs der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) von der Seite der anderen Endoberfläche 20b des fünften Schlitzes 24e und wird in den achten Schlitz 24h eingesetzt.
Insbesondere wird dadurch bezüglich der V-Phasenspule 36 eine Schleifenwicklung 56 gebildet, die in einer Windung in einer abdeckenden Beziehung zu der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt wird. In der Schleifenwicklung 56 wird ein Paar von Kreuzungsbereichen 58a, 58b jeweils auf der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 ausgebildet.
Ferner überspringt die V-Phasenspule 36, die in den achten Schlitz 24h eingesetzt wird, wieder fünf der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20, wird in den zehnten Schlitz 24j eingesetzt, und nachdem sie durch ihn hindurch zu der anderen Endoberfläche 20b eingesetzt wurde, überspringt die V-Phasenspule 36 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) und wird in einen anderen nicht dargestellten Schlitz eingesetzt.
In der vorangehenden Weise werden in der V-Phasenspule 36 Wellenwicklungen 54, in denen die Spule auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 über fünf benachbarte der Schlitze 24 gewickelt wird, und Schleifenwicklungen 56 benachbart zu den Wellenwicklungen 54, in denen die Spule um die eine Endoberfläche 20a und die andere Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt wird, abwechselnd entlang der Wicklungsrichtung (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet, wobei die Spule in Bezug auf die Schlitze 24 der benachbarten Wellenwicklungen 54 auf der Seite der einen Endoberfläche 20a über fünf der Schlitze 24 gewickelt wird und auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b über sechs der Schlitze 24 gewickelt wird.
Anders ausgedrückt werden die Wellenwicklungen 54 der V-Phasenspule 36 mit einem 5-Schlitzabstandsmaß entlang der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) auf den Statorkern 20 gewickelt, während die Schleifenwicklungen 56 mit einem 5-Schlitzabstandsmaß auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 und mit einem 6-Schlitzabstandsmaß auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt werden.
Ferner sind in dem vierten Schlitz 24d und dem siebten Schlitz 24g, sowohl die U-Phasenspule 34 als auch die V-Phasenspule, die unterschiedliche Phasen haben, gemeinsam darin angeordnet, wodurch ein Zweischicht-Wicklungsaufbau bereitgestellt wird.
Ähnlich den Fällen der U-Phasenspule 34 und der V-Phasenspule 36 ist zum Beispiel eine W-Phasenspule 38 in dem Schlitz benachbart zu dem zweiten Schlitz 24b bereitgestellt, und Wellenwicklungen, Schleifenwicklungen und wieder Wellenwicklungen sind abwechselnd entlang der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) angeordnet.
Ferner wurde in der vorstehenden Beschreibung ein Aufbau beschrieben, in dem in den Wellenwicklungen 46, 54 auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 Kreuzungsbereiche 44, 52 ausgebildet werden. Jedoch kann auch ein Aufbau bereitgestellt werden, in dem derartige Kreuzungsbereiche auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 ausgebildet werden.
Außerdem wurde in der vorstehenden Beschreibung ein Fall beschrieben, in dem bezüglich der Anordnung der U-Phasenspule 34 und der V-Phasenspule 36 Spulen als die Leiter 26 verwendet werden. Jedoch können anstelle derartiger Spulen in dem Fall, dass geteilte Leiter 28 als die Leiter 26 verwendet werden, die Kreuzungsbereiche 44, 50a, 52, 58a auf der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 derart angeordnet werden, dass sie die oberen Abschnitte 32 der geteilten Leiter 28 bilden, und Bereiche, die durch die jeweiligen Schlitze 24 eingesetzt werden, können die geradlinigen Abschnitte 30a, 30b bilden, und Enden der jeweiligen geteilten Leiter 28, die benachbart angeordnet sind, können elektrisch miteinander verbunden sein.
Die Wicklungsrichtung (die Richtung des Pfeils B) der Leiter 26 in dem vorstehend erwähnten Stator 12 ist die gleiche Richtung wie die Abstandsmaßrichtung der Schlitze 24.
Ferner sind, wie in 4 gezeigt, in den ersten, den vierten, den siebten und den zehnten Schlitzen 24a, 24d, 24g, 24j des Stators 12 die U-Phasenspule 34 und die V-Phasenspule 36, die unterschiedliche Phasen haben, gemeinsam in den gleichen Schlitzen angeordnet. In diesem Fall sind in der U-Phasenspule 34 und der V-Phasenspule 36 zweite Spulen U2, V2, die auf der Seite des Neutralpunkts 40 angeordnet sind, jeweils gemeinsam angeordnet, und die zweite Spule V2 ist in Bezug auf die zweite Spule U2 auf einer Außenumfangsseite im Inneren der Schlitze 24 angeordnet.
Andererseits ist in den dritten, den sechsten und den neunten Schlitzen 24c, 24f, 24i nur die U-Phasenspule 34 darin angeordnet, und in diesem Fall ist nur die erste Spule U1, die auf der Seite des U-Phasenanschlusses 14 angeordnet ist, in der U-Phasenspule 34 angeordnet. Ferner ist in den zweiten, den fünften, den achten und den elften Schlitzen 24b, 24e, 24h, 24k nur die V-Phasenspule 36 darin angeordnet, und in diesem Fall ist nur die erste Spule V1, die auf der Seite des V-Phasenanschlusses 16 angeordnet ist, in der V-Phasenspule 36 angeordnet.
Wenn die Leiter 26 in der vorangehenden Weise gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die mehreren Schlitze 24, die in dem Statorkern 20 ausgebildet sind, installiert werden, werden die U-Phasenspule 34, die V-Phasenspule 36 und die W-Phasenspule 38, die unterschiedliche Phasen haben, eingesetzt und anfänglich in wechselseitig verschiedene Schlitze 24 gewickelt. Zusammen damit werden Wellenwicklungen 46, 54 mit Kreuzungsbereichen 44, 52 nur auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 und Schleifenwicklungen 48, 56, in denen Paare von Kreuzungsbereichen 50a, 50b, 58a, 58b jeweils ausgebildet werden, indem sie gewickelt werden, auf der Seite der einen Endoberfläche 20a und der Seite der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 20 angeordnet und werden insbesondere abwechselnd entlang der Wicklungsrichtung (in der Richtung des Pfeils B) der U-Phasenspule 34, der V-Phasenspule 36 und der W-Phasenspule 38 angeordnet.
Folglich können Wicklungen bereitgestellt werden, in denen das Abstandsmaß der Leiter 26 (d. h. der Abstand entlang der Wicklungsrichtung) auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 kürzer als auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b ist. Daher werden die Leiter 26 in Bezug auf die Wicklungsrichtung (die Richtung des Pfeils B) der Leiter 26 abwechselnd in eine positive Richtung und eine umgekehrte Richtung gewickelt, und zusammen damit wird das Auftreten einer Verschiebung oder eines Versatzes zwischen dem Abstandmaß der Leiter 26 und dem Abstandsmaß der Magnetpole 42 bis 42d verhindert.
Insbesondere kann im Vergleich zu der Zweischicht-Wicklungsstruktur der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der herkömmlichen Technologie selbst in dem Fall, dass das Wicklungsabstandsmaß der Leiter 26 verkürzt wird, die Verschiebung oder der Versatz des Wicklungsabstandsmaßes in Bezug auf das Abstandsmaß der Magnetpole 42a bis 42d verhindert werden, und die rotierende elektrische Maschine 10 kann reibungslos angetrieben werden, um eine gewünschte Ausgangsleistung zu erhalten.
Ferner kann durch Kürzen des Abstandsmaßes der Leiter 26 die Höhe H (siehe 3) in den Kreuzungsbereichen 44, 50a, 50b, 52, 58a, 58b auf der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 klein gehalten werden, und die Abmessung in den Axialrichtungen des Pfeils A der rotierenden elektrischen Maschine 10 einschließlich des Statorkerns 20 kann minimiert werden.
Wenn außerdem beliebige zwei der U-Phasenspule 34, der V-Phasenspule 36 und der W-Phasenspule 38 in Bezug auf den gleichen Schlitz angeordnet werden, wie es in den vierten, den siebten und den zehnten Schlitzen 24d, 24g, 24j in dem Statorkern 20 der Fall ist, können die zweiten Spulen U2, V2, W2, die eine niedrige Spannung haben und auf der Seite des Neutralpunkts 40 in 2 angeordnet sind, längs voneinander angeordnet werden. Folglich kann das Maß der Isolierungskompensation der isolierenden Elemente, die zwischen Spulen unterschiedlicher Phasen angeordnet sind, klein gehalten werden.
Noch ferner können unter Verwendung der geteilten Leiter 28 als die Leiter 26 die geradlinigen Abschnitte 30a, 30b auf ihren offenen Seiten leicht in Bezug auf den Stator 12 montiert werden, indem sie einfach in jeweilige Schlitze 24 eingesetzt werden. Da außerdem die oberen Abschnitte 32 als die Kreuzungsbereiche 44, 50a, 52, 58a aufgebaut werden können, ohne dass irgendwelche Änderungen daran erforderlich sind, kann die Leichtigkeit der Montage der Leiter 26 verbessert werden.
Ferner sind die Leiter 26 nicht auf den vorstehend beschriebenen Fall beschränkt, in dem die U-Phasenspule 34 und die V-Phasenspule 36 mit unterschiedlichen Phasen mit einem 1-Schlitz-Versatz dazwischen in benachbarten Schlitzen 24 entlang der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) gewickelt sind. Zum Beispiel können die zweiten Spulen U2, die die gleiche Phase haben, wie in einem in 5 gezeigten Stator 100 auf der Innenseite der ersten Spulen U1 der U-Phasenspule 34 angeordnet werden. In 5 sind die ersten Spulen U1 durch durchgezogene Linien dargestellt, und die zweiten Spulen U2 sind durch gestrichelte Linien dargestellt.
Zuerst wird in dem Statorkern 20 die erste Spule U1 (durch die durchgezogene Linie in 5 gezeigt) in den ersten Schlitz 24a eingesetzt, und nachdem sie von der anderen Endoberfläche 20b durch ihn hindurch zu der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 eingesetzt wurde, überspringt erste Spule U1 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den ersten Schlitz 24a entlang der Seite der einen Endoberfläche 20a, wird in den vierten Schlitz 24d eingesetzt und geht durch ihn hindurch zu der Seite der anderen Endoberfläche 20b.
Insbesondere wird die erste Spule U1 in die ersten und vierten Schlitze 24a, 24d eingesetzt und dadurch wird eine erste Wellenwicklung 104 ausgebildet, die einen Kreuzungsbereich 102 umfasst, der die Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 kreuzt.
Die erste Spule U1 überspringt sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) der Seite der anderen Endoberfläche 20b in Bezug auf den vierten Schlitz 24d auf der Seite des vierten Schlitzes 24d, wird in den siebten Schlitz 24g eingesetzt und geht durch diesen bis zu der Seite der einen Endoberfläche 20a, und danach überspringt die erste Spule U1 sechs der Schlitze 24 in einer entgegengesetzten Richtung (der Richtung des Pfeils C) zu der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) und wird in den vierten Schlitz 24d eingesetzt.
Außerdem überspringt die erste Spule U1 wieder sechs der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) von der Seite der anderen Endoberfläche 20b des vierten Schlitzes 24d und wird in den siebten Schlitz 24g eingesetzt. Insbesondere wird dadurch bezüglich der ersten Spule U1 eine erste Schleifenwicklung 48 gebildet, die in einer Windung in einer abdeckenden Beziehung zu der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt wird.
Ferner überspringt die erste Spule U1, die in den siebten Schlitz 24g eingesetzt wird, wieder sechs der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20, wird in den zehnten Schlitz 24j eingesetzt und nachdem sie eine weitere erste Wellenwicklung 104 gemacht hat, indem sie durch ihn hindurch zu der anderen Endoberfläche 20b eingesetzt wurde, überspringt die erste Spule U1 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B), wird in einen anderen nicht dargestellten Schlitz eingesetzt und eine weitere erste Schleifenwicklung 106 wird gefertigt.
In der vorangehenden Weise werden in der ersten Spule U1 erste Wellenwicklungen 104, in denen die Spule auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 über sechs benachbarte der Schlitze 24 gewickelt wird, und erste Schleifenwicklungen 106 benachbart zu den ersten Wellenwicklungen 104, in denen die Spule um die eine Endoberfläche 20a und die andere Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt wird, abwechselnd entlang der Wicklungsrichtung (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet, wobei die Spule in Bezug auf die Schlitze 24 der benachbarten ersten Wicklungen 104 auf der einen Endoberflächenseite 24a über sechs der Schlitze 24 gewickelt wird und auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b über sechs der Schlitze 24 gewickelt wird. Die erste Schleifenwicklung 106 umfasst ein Paar von Kreuzungsbereichen 108a, 108b.
Insbesondere wird die erste Spule U1 entlang der Wicklungsrichtung (in der Richtung des Pfeils B) mit einem 6-Schlitzabstandsmaß auf den Statorkern 20 gewickelt.
Andererseits wird die zweite Spule U2 von der Seite der anderen Endoberfläche 20b des Stators 100 in den zweiten Schlitz 24b eingesetzt, der in Bezug auf den ersten Schlitz 24a, in dem die erste Spule U1 angeordnet ist, in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) benachbart liegt, und nachdem sie durch ihn hindurch zu der Seite der einen Endoberfläche 20a des Stators 100 eingesetzt wurde, überspringt zweite Spule U2 vier benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den zweiten Schlitz 24a entlang der Seite der einen Endoberfläche 20a, wird in den dritten Schlitz 24c eingesetzt und geht durch ihn hindurch zu der Seite der anderen Endoberfläche 20b. Insbesondere wird die zweite Spule U2 in die zweiten und dritten Schlitze 24b, 24c eingesetzt und dadurch wird eine zweite Wellenwicklung 112 ausgebildet, die einen Kreuzungsbereich 110 umfasst, der die eine Seite der Endoberfläche 20a des Stators 100 kreuzt. Außerdem ist das Schlitzabstandsmaß der zweiten Wellenwicklung 112 mit einem 4-Schlitzabstandsmaß ausgebildet, was kleiner als das der ersten Wicklung 104 ist, die mit einem 6-Schlitzabstandsmaß ausgebildet ist.
Anders ausgedrückt sind die zweiten Wellenwicklungen 112 im Inneren der ersten Wellenwicklungen 104 angeordnet.
Als nächstes überspringt die zweite Spule U2 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) in Bezug auf den dritten Schlitz 24c, wird in den sechsten Schlitz 24f eingesetzt und geht durch diesen bis zu der Seite der einen Endoberfläche 20a, und danach überspringt die zweite Spule U2 vier der Schlitze 24 in einer entgegengesetzten Richtung (der Richtung des Pfeils C) zu der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) und wird in den fünften Schlitz 24e eingesetzt. Außerdem überspringt die zweite Spule U2 wieder sechs der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) von der Seite der anderen Endoberfläche 20b des fünften Schlitzes 24e und wird in den benachbarten achten Schlitz 24h eingesetzt. Insbesondere wird dadurch bezüglich der zweiten Spule U2 eine zweite Schleifenwicklung 114 gebildet, die in einer Windung in einer abdeckenden Beziehung zu der einen Endoberfläche 20a und der anderen Endoberfläche 20b des Stators 100 gewickelt wird.
Die zweite Schleifenwicklung 114 wird mit einem 4-Schlitzabstandsmaß ausgebildet, das kleiner als das der ersten Schleifenwicklung 106 ist, die mit einem 6-Schlitzabstandsmaß ausgebildet ist, und die zweite Schleifenwicklung 114 umfasst ein Paar von Kreuzungsbereichen 116a, 116b, von denen beide im Inneren der ersten Schleifenwicklung 106 angeordnet sind.
Ferner überspringt die zweite Spule U2, die in den achten Schlitz 24h eingesetzt wird, wieder vier der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B) auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20, wird in den neunten Schlitz 24i eingesetzt, und nachdem eine andere zweite Wellenwicklung 112 hergestellt wurde, indem sie durch ihn hindurch zu der anderen Endoberfläche 20b eingesetzt wurde, überspringt die zweite Spule U2 sechs benachbarte der Schlitze 24 in der Wicklungsrichtung (der Richtung des Pfeils B), wird in einen anderen nicht dargestellten Schlitz eingesetzt, und eine weitere zweite Schleifenwicklung 114 wird gefertigt.
In der vorangehenden Weise werden in der zweiten Spule U2 zweite Wellenwicklungen 112, in denen die Spule auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Statorkerns 20 über vier benachbarte der Schlitze 24 gewickelt wird, und zweite Schleifenwicklungen 114 benachbart zu den zweiten Wellenwicklungen 112, in denen die Spule um die eine Endoberfläche 20a und die andere Endoberfläche 20b des Statorkerns 20 gewickelt wird, abwechselnd entlang der Wicklungsrichtung (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet, wobei die Spule in Bezug auf die Schlitze 24 der benachbarten zweiten Wellenwicklungen 112 auf der Seite der einen Endoberfläche 24a über vier der Schlitze 24 gewickelt wird und auf der Seite der anderen Endoberfläche 20b über sechs der Schlitze 24 gewickelt wird.
Wenngleich bei den vierten, den siebten und den zehnten Schlitzen 24d, 24g, 24j jeweilige erste Spulen U1 mit einer hohen Spannung zusammen angeordnet sind, besteht keine Notwendigkeit, ein Isoliermaterial dazwischen bereitzustellen, da die ersten Spulen U1 die gleiche Phase haben. Andererseits werden in Bezug auf Schlitze, in denen nur die zweiten Spulen U2 angeordnet sind, wie in dem Fall der zweiten, der dritten, der fünften, der sechsten, der achten, der neunten und der elften Schlitze 24b, 24c, 24e, 24f, 24h, 24i, 24k, Zweischicht-Wicklungen darin bereitgestellt, in denen die zweiten Spulen V2, W2 mit unterschiedlichen Phasen angeordnet sind. Obwohl die zweiten Spulen U2 mit unterschiedlichen Phasen gemeinsam in den gleichen Schlitzen angeordnet sind, kann zu dieser Zeit das Maß der Isolierungskompensation des Isoliermaterials, das zwischen den zweiten Spulen U2 der einen Phase und den zweiten Spulen V2, W2 anderer Phasen bereitgestellt wird, klein gehalten werden, da die Spannungen der zweiten Spulen U2, V2, W2 niedriger als die der ersten Spulen U1, V1, W1 sind.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung ferner ein Fall beschrieben wurde, in dem die U-Phasenspule 34 aus den drei Phasen angeordnet wird, wird die detaillierte Beschreibung für den Fall der V-Phasenspule 36 und der W-Phasenspule 38 weggelassen, da für derartige Fälle die gleichen Anordnungen ebenso gelten.
Da bei dem Stator 100 gemäß der Modifikation aus der U-Phasenspule 34, der V-Phasenspule 36 und der W-Phasenspule 38, welche die gleiche Phase haben, die zweiten Spulen U2 (V2, W2) in nächster Nähe auf der Innenseite der ersten Spulen U1 (V1, W1) angeordnet werden können, kann im Vergleich zu der rotierenden elektrischen Maschine 10 der vorstehend erwähnten Hauptausführungsform die Kreuzungshöhe H (siehe 5) der Leiter 26 auf der Seite der einen Endoberfläche 20a des Stators 100 ferner klein gehalten werden, die axiale Abmessung der rotierenden elektrischen Maschine 10 mit dem Stator 100 wird verkleinert, und die Größe der rotierenden elektrischen Maschine 10 kann noch kleiner gemacht werden.
Die rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und vielfältige zusätzliche oder modifizierte Strukturen können darin verwendet werden, ohne von dem Schutzbereich und dem Wesen der Erfindung, wie in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt, abzuweichen.

Claims

Rotierende elektrische Maschine (10), die mit Spulen (26) ausgestattet ist, die in Schlitzen (24, 24a bis 24k) eines Kerns (20) angeordnet sind, wobei die Spulen (26) aufweisen: Wellenwicklungen (46, 54, 104, 112), die in Bezug auf die Schlitze (24, 24a bis 24k) in einem ersten Schlitzabstandsmaß gewickelt sind; und Schleifenwicklungen (48, 56, 106, 114), die benachbart zu den Wellenwicklungen (46, 54, 104, 112) in einem zweiten Schlitzabstandsmaß gewickelt sind, wobei die Wellenwicklungen (46, 54, 104, 112) und die Schleifenwicklungen (48, 56, 106, 114) in einer Richtung der ersten und zweiten Schlitzabstandsmaße abwechselnd angeordnet sind und wenigstens in einem Teil der Schlitze (24d, 24g, 24j) unter den Schlitzen (24, 24a bis 24k) jeweilige Wicklungen unterschiedlicher Phasen gemeinsam angeordnet sind.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei in den Spulen (26) Wicklungen mit der gleichen Phase in einer verteilten Weise in mehreren benachbarten Schlitzen angeordnet sind, und wobei wenigstens in einem Teil der Schlitze (24b, 24e, 24h, 24k) aus den Schlitzen (24, 24a bis 24k) jeweilige Wicklungen mit gleicher Phase gemeinsam angeordnet sind.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, die ferner aufweist: einen ersten Endabschnitt (102), der an einem Kreuzungsbereich des dritten Schlitzabstandsmaßes des Kerns (20) bereitgestellt ist; und einen zweiten Endabschnitt (110), der mit einem kleineren Abstandsmaß als dem Abstandsmaß des dritten Schlitzes gewickelt ist und im Inneren des dritten Schlitzabstandsmaßes bereitgestellt ist, wobei die ersten und zweiten Endabschnitte (102, 110) jeweils für jede der verschiedenen Phasen bereitgestellt sind.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Spulen (26) U-förmige geteilte Leiter (28) sind, die in einer geschlossenen Form auf einer Kreuzungsseite (20a) des Kerns (20) ausgebildet sind und auf einer anderen Kreuzungsseite (20b) des Kerns (20) in einer offenen Form ausgebildet sind.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Enden der Wicklungen jeder der Phasen mit Anschlüssen verbunden sind und ihre anderen Enden Y-förmige Verbindungen bilden, die mit einem gleichen Neutralpunkt verbunden sind, wobei Wicklungen unterschiedlicher Phasen jeweils mit Anschlüssen jeder der Phasen verbunden sind.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei Enden der Wicklungen jeder der Phasen mit Anschlüssen verbunden sind und ihre anderen Enden Y-förmige Verbindungen bilden, die mit einem gleichen Neutralpunkt verbunden sind, wobei Wicklungen der gleichen Phase von den Anschlussseiten jeweiliger Phasen mit Neutralpunktseiten verbunden sind.