DE112013003398T5

DE112013003398T5 - Drehende elektrische Maschine und Herstellungsverfahren für diese

Info

Publication number: DE112013003398T5
Application number: DE201311003398
Authority: DE
Inventors: Masaya Inoue; Atsushi Sakaue; Hiroyuki Akita; Hironori TSUIKI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2015-04-09
Also published as: US10461591B2; JP5791805B2; CN104584391A; JPWO2014006927A1; WO2014006927A1; CN104584391B; US20150162787A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine drehende elektrische Maschine und ein Herstellungsverfahren für diese bereit, das Widerstandsminderungen, eine Verkleinerung und Kostensenkungen bei einer Ankerwicklung ermöglicht, indem Spulenenden verkleinert, die Anzahl von Schweißnähten gesenkt und die Längen von Leiterdrähten, die Wicklungskörper bilden, verkürzt werden. In der vorliegenden Erfindung wird eine Statorwicklung ausgebildet, indem Wicklungskörper einzeln in Nutenpaaren eines Statorkerns angebracht werden, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, wobei die Wicklungskörper jeweils durch Aufwickeln eines fugenlosen, durchgehenden Leiterdrahts, der mit einer Isolierung beschichtet ist, über m Windungen in einer Spiralform so ausgebildet werden, dass Endabschnitte von geradlinigen Abschnitten durch Spulenenden verbunden werden, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist, die Spulenenden einen oberen Abschnitt haben, der sich um einen vorbestimmten Betrag in einer radialen Richtung an einem annähernd mittigen Abschnitt zwischen den verbundenen geradlinigen Abschnitten verschiebt, wobei die radiale Verschiebung an den oberen Abschnitten ungefähr a × d beträgt, wobei a eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich (m – 1) ist, und deine radiale Dicke der geradlinigen Abschnitte ist, die im Inneren der Nuten aufgenommen sind, und der Statorkern ausgebildet wird, indem Kernblöcke, die durch einen Kernrückenabschnitt gebildet sind, und ein Zahn umfänglich in einer Kreisform angeordnet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehende elektrische Maschine, wie etwa beispielsweise einen Elektromotor oder einen Generator, und auf ein Herstellungsverfahren für diese/n, und bezieht sich insbesondere auf einen Ankerwicklungsaufbau und ein Herstellungsverfahren für diesen.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren wird bei drehenden elektrischen Maschinen wie etwa Elektromotoren oder Generatoren Kompaktheit, hohe Leistung und hohe Qualität gefordert. Im Hinblick darauf, drehende elektrische Maschinen dieser Art zu verkleinern, wurden Statorwicklungen, die konzentrierte Wicklungen haben, bei denen Leiterdrähte auf einzelne Statorkernzähne aufgewickelt sind, mit der Absicht verwendet, Spulenenden zu verkleinern, die keinen effektiven magnetischen Fluss erzeugen. Allerdings sind Statoren gefragt, die Statorwicklungen mit einem verteilten Wicklungsaufbau verwenden, die Drehmomentpulsation unterbinden und die Leistung erhöhen können. Zusätzlich stieg aufgrund starker Anstiege bei Magnetpreisen auch die Nachfrage nach Induktionsmaschinen, die keine Magnete verwenden, und es besteht eine Nachfrage nach Statoren, die Statorwicklungen mit verteilter Wicklung und höherem Wirkungsgrad verwenden.
Hier werden im Gegensatz zu konzentrierten Wicklungen, die durch Aufwickeln von Leiterdrähten auf einzelne Zähne aufgebaut sind, Wicklungen, die durch Wickeln von Leiterdrähten in Nuten, die um mehr als oder gleich zwei Nuten getrennt sind, als „verteilte Wicklungen” bezeichnet. Mit anderen Worten sind verteilte Wicklungen so gewickelt, dass ein Leiterdraht, der sich von einer Nut nach außen erstreckt, zwei oder mehr aufeinanderfolgende Zähne überspannt und in eine andere Nut eintritt.
Bei wie in Patentschrift 1 beschriebenen herkömmlichen drehenden elektrischen Maschinen sind Wicklungsspulen, die in einer Spulenform ausgebildet werden, indem ein rechteckiger Leiterdraht mehrmals aufgewickelt wird, auch als „Hexagonalspulen” bekannt, in jeweiligen Nutenpaare aufgenommen, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, um eine Statorwicklung mit verteilter Wicklung zu bilden.
Bei wie in Patentschrift 2 beschriebenen herkömmlichen drehenden elektrischen Maschinen werden Wicklungsbaugruppen, die durch gleichzeitiges Biegen und Falzen von Leiterdrahtgruppen hergestellt werden, die ausgebildet werden, indem eine vorbestimmte Anzahl von Leiterdrähten in einer Teilung einer Nut angeordnet wird, in einem rechteckigen, quaderförmigen Kern angebracht, und der Kern wird anschließend zu einer Ringform gerollt, um eine Statorwicklung mit verteilter Wicklung zu bilden.
Zusätzlich werden bei wie in Patentschrift 3 beschriebenen herkömmlichen drehenden elektrischen Maschinen mehrere U-förmige Leitersegmente von einem ersten axialen Ende eines Statorkerns her in Nutenpaare eingesetzt, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, und Endabschnitte der Leitersegmente, die sich von einem zweiten axialen Ende des Statorkerns nach außen erstrecken, werden durch Schweißen miteinander verbunden, um eine Statorwicklung mit verteilter Wicklung zu bilden.
ANFÜHRUNGSLISTE
PATENTLITERATUR

Patentschrift 1: Japanisches Patent mit der Offenlegungsnummer 2008-104293 (Patentblatt)
Patentschrift 2: Japanisches Patent mit der Offenlegungsnummer 2001-251819 (Patentblatt)
Patentschrift 3: Japanisches Patent Nr. 3438570 (Patentblatt)

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL
Bei herkömmlichen Statorwicklungen mit verteilter Wicklung, wie denjenigen, die in Patentschrift 1 beschrieben sind, bestanden, weil das Einsetzen der Hexagonalspulen in Bodenabschnitte einer ersten Nut und Öffnungsabschnitte einer zweiten Nut in den Nutenpaaren, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, dadurch erfolgt, dass Scheitelpunktabschnitte an zwei Enden der Hexagonalspulen in gekröpften Formen ausgebildet werden, bei denen nur Breitenabmessungen in einer Ausrichtungsrichtung von die Hexagonalspulen bildenden Leiterdrähten versetzt sind, einige Probleme darin, dass die Spulenenden größer sind, was eine Verkleinerung unerreichbar macht, und dass die Länge der Leiterdrähte erhöht ist, was den Wicklungswiderstand erhöht.
Bei herkömmlichen Statorwicklungen mit verteilter Wicklung, wie denjenigen, die in Patentschrift 2 beschrieben sind, besteht, weil die Wicklungsbaugruppen Baugruppen aus Wellenwicklungen sind, und sie in allen Nuten des Statorkerns aufgenommen sind, ein Problem darin, dass die Länge jedes der Leiterdrähte erhöht ist und Herstellungsvorrichtungen für die Wicklungsbaugruppen massiv sind, was Preissenkungen unerreichbar macht.
Bei herkömmlichen Statorwicklungen mit verteilter Wicklung, wie denjenigen, die in Patentschrift 3 beschrieben sind, besteht, weil die Statorwicklung durch Zusammenschweißen von Endabschnitten der U-förmigen Leitersegmente hergestellt wird, die in jeweilige Nutenpaare des Statorkerns eingesetzt sind, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, ein Problem darin, dass die Anzahl von Schweißnähten groß ist, was den Schweißprozess kompliziert macht. Zusätzlich ist es notwendig, eine Isolierbehandlung an den Schweißabschnitten zwischen Endabschnitten der Leitersegmente durchzuführen, und ein anderes Problem bestand darin, dass die Isolierbehandlungsprozesse kompliziert werden.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehenden Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine drehende elektrische Maschine und ein Herstellungsverfahren für diese bereitzustellen, das Minderungen beim Widerstand, eine Verkleinerung und Kostensenkungen bei einer Ankerwicklung ermöglicht, indem Wicklungskörper verwendet werden, die aufgebaut werden, indem Leiterdrähte in einer Spiralform aufgewickelt werden, um einen radialen Verschiebungsbetrag an oberen Abschnitten der Spulenenden der Wicklungskörper kleiner als die gesamte radiale Dicke der im Inneren der Nuten aufgenommenen Leiterdrähte auszulegen, wodurch Spulenenden verkleinert werden, die Anzahl von Schweißnähten gesenkt wird, und die Längen der die Wicklungskörper bildenden Leiterdrähte verkürzt werden.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine drehende elektrische Maschine bereitgestellt, die einen Anker enthält, der durch Anbringen eines Ankerkerns an einer ringförmigen Ankerwicklung ausgebildet wird, wobei die Ankerwicklung ausgebildet wird, indem Wicklungskörper einzeln in Nutenpaaren des Ankerkerns angebracht werden, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, wobei die Wicklungskörper jeweils durch Aufwickeln eines fugenlosen, durchgehenden Leiterdrahts, der mit einer Isolierung beschichtet ist, über m Windungen in einer Spiralform so ausgebildet werden, dass Endabschnitte von geradlinigen Abschnitten durch Spulenenden verbunden werden, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist. Die Spulenenden haben einen oberen Abschnitt, der sich um einen vorbestimmten Betrag in einer radialen Richtung an einem annähernd mittigen Abschnitt zwischen den verbundenen geradlinigen Abschnitten verschiebt, wobei die radiale Verschiebung an den oberen Abschnitten ungefähr a × d beträgt, wobei a eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich (m – 1) ist, und deine radiale Dicke der geradlinigen Abschnitte ist, die im Inneren der Nuten aufgenommen sind, 2 m der Leiterdrähte von verschiedenen Paaren der Wicklungskörper im Inneren der Nuten in einer radialen Richtung gestapelt aufgenommen sind, und der Ankerkern Kernblöcke aufweist, die umfänglich unterteilt sind, wobei jeder der Kernblöcke aufweist: einen kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt; und einen Zahn, der sich vom Kernrückenabschnitt radial erstreckend angeordnet ist.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Ankerwicklung unter Verwendung von Wicklungskörpern aufgebaut, die jeweils aufgebaut werden, indem ein fugenloser, durchgehender Leiterdraht über m Windungen zu einer Spiralform aufgewickelt wird. Somit können, weil die Anzahl von Schweißnähten im Vergleich dazu, dass eine Ankerwicklung unter Verwendung von U-förmigen Leitersegmenten aufgebaut wird, erheblich reduziert ist, Schweißprozesse und auch Isolierbehandlungsprozesse an den Schweißabschnitten vereinfacht und Kostensenkungen erzielt werden. Weil die Wicklungskörper Abmessungen von annähernd einem Pol haben, ist die Länge der Leiterdrähte kurz, was den Herstellungsvorrichtungsumfang reduziert und ermöglicht, dass Preissenkungen erzielt werden, und auch Minderungen beim Leiterverdrahtungswiderstand erzielt werden können. Zusätzlich können, weil der Betrag einer radialen Verschiebung an den oberen Abschnitten von Spulenenden bei den Wicklungskörpern kleiner ist als eine radiale Dicke der Abschnitte, die im Inneren der Nuten aufgenommen sind, radiale und axiale Abmessungen der Spulenendengruppen reduziert werden, wodurch es ermöglicht wird, eine Verkleinerung zu erzielen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Halbschnitt, der eine drehende elektrische Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Schrägprojektion, die einen Stator zeigt, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 ist eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Statorkern bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
5 ist eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsbaugruppe zeigt, die eine Statorwicklung des Stators bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
6 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
7 ist eine Frontansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
8 ist eine Seitenansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
9 ist eine Schrägprojektion des Wicklungskörpers von schräg über einer Frontfläche gesehen, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
10 ist eine Teilendansicht eines Zustands, in dem zwei Wicklungskörper von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung so in den Statorkern eingebaut sind, dass sie sich eine einzelne Nut teilen;
11 ist eine abgewickelte Projektion eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend in identische Nutgruppen des Statorkerns eingebaut sind;
12 ist eine abgewickelte Projektion, die einen Zustand zeigt, in dem drei Wicklungskörper von radial außen gesehen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend in identische Nutgruppen des Statorkerns eingebaut sind;
13 ist eine Schrägprojektion, die einen Zustand zeigt, in dem acht Wicklungskörper in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
14 ist eine Endansicht des Zustands, in dem acht Wicklungskörper von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende her gesehen in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
15 ist eine Endansicht des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung von einer Seite nahe einem zweiten axialen Ende her gesehen;
16 ist ein Anschlussschema für die Statorwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine Schrägprojektion, die ein Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
18 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
19 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
20 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
21 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
22 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
23 ist eine schematische Darstellung, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
24 ist eine schematische Darstellung, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
25 ist eine schematische Darstellung, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
26 ist eine schematische Darstellung, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
27 ist eine schematische Darstellung, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
28 ist eine schematische Darstellung, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
29 ist eine schematische Darstellung, die einen Vorgang zum Einbauen eines achtundvierzigsten Wicklungskörpers im Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
30 ist eine schematische Darstellung, die den Vorgang zum Einbauen des achtundvierzigsten Wicklungskörpers im Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
31 ist eine schematische Darstellung, die den Vorgang zum Einbauen des achtundvierzigsten Wicklungskörpers im Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
32 ist eine schematische Darstellung der Wicklungskörper, die die Wicklungsbaugruppe bilden, in der ein Außendurchmesser von einer axialen Richtung her gesehen ein endgültiger Außendurchmesser R0 in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist;
33 ist eine schematische Darstellung der Wicklungskörper, die die Wicklungsbaugruppe bilden, in der ein Außendurchmesser, der größer ist als der endgültige Außendurchmesser R0, von einer axialen Richtung her gesehen ein Außendurchmesser R1 in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist;
34 ist eine Darstellung, die das Verfahren zur Montage des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
35 ist eine Darstellung, die das Verfahren zur Montage des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
36 ist eine Darstellung, die das Verfahren zur Montage des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
37 ist eine Teilvergrößerung, die das Verfahren zur Montage des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
38 ist eine Darstellung, die das Verfahren zur Montage des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
39 ist eine Teilvergrößerung, die das Verfahren zur Montage des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
40 ist ein Anschlussschema für eine Statorwicklung in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
41 ist ein Anschlussschema für eine Statorwicklung in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
42 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der eine Wicklungsbaugruppe in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet;
43 ist eine abgewickelte Projektion eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in identische Nutgruppen eines Statorkerns eingebaut sind; und
44 ist eine abgewickelte Projektion eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in identische Nutgruppen eines Statorkerns eingebaut sind.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen einer drehenden elektrischen Maschine und eines Herstellungsverfahrens für diese nach der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Halbschnitt, der eine drehende elektrische Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 3 ist eine Schrägprojektion, die einen Stator zeigt, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 4 ist eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Statorkern bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 5 ist eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsbaugruppe zeigt, die eine Statorwicklung des Stators bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 6 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, 7 ist eine Frontansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, 8 ist eine Seitenansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, 9 ist eine Schrägprojektion des Wicklungskörpers von schräg über einer Frontfläche gesehen, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, 10 ist eine Teilendansicht eines Zustands, in dem zwei Wicklungskörper von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung so in den Statorkern eingebaut sind, dass sie sich eine einzelne Nut teilen, 11 ist eine abgewickelte Projektion eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend in identische Nutgruppen des Statorkerns eingebaut sind, 12 ist eine abgewickelte Projektion, die einen Zustand zeigt, in dem drei Wicklungskörper von radial außen gesehen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend in identische Nutgruppen des Statorkerns eingebaut sind, 13 ist eine Schrägprojektion, die einen Zustand zeigt, in dem acht Wicklungskörper in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, und 14 ist eine Endansicht des Zustands, in dem acht Wicklungskörper von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende her gesehen in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind. Außerdem sind in 11 Spulenenden der Einfachheit halber als gerade Linien dargestellt.
In den 1 und 2 umfasst eine drehende elektrische Maschine 100: ein Gehäuse 1, das verfügt über: einen mit Boden versehenen zylindrischen Rahmen 2; und eine Endplatte 3, die eine Öffnung des Rahmens 2 verschließt; einen Stator 10, der als ein Anker fungiert, der in einem innenliegend eingebauten Zustand an einem zylindrischen Abschnitt des Rahmens 2 befestigt ist; und einen Rotor 5, der an einer Drehwelle 6 befestigt ist, die drehbeweglich im Bodenabschnitt des Rahmens 2 und der Endplatte 3 mittels Lager 4 so gelagert ist, dass er drehbeweglich auf einer Innenumfangsseite des Stators 10 angeordnet ist.
Der Rotor 5 ist ein Permanentmagnetrotor, der umfasst: einen Rotorkern 7, der an der Drehwelle 6 befestigt ist, die durch einen zentralen Abschnitt von dieser eingesteckt ist; und Permanentmagnete 8, die nahe einer Außenumfangsfläche des Rotorkern 7 so eingebettet sind, dass sie umfänglich in einer vorbestimmten Teilung angeordnet sind, um Magnetpole zu bilden. Darüber hinaus ist der Rotor 5 nicht auf einen Permanentmagnetrotor beschränkt, und es kann auch ein Kurzschlussläufer, bei dem nicht isolierte Rotorleiter in Nuten eines Rotorkerns so aufgenommen sind, dass zwei Seiten durch einen Kurzschlussring kurzgeschlossen werden, oder ein gewickelter Rotor, bei dem isolierte Leiter in Nuten eines Rotorkerns angebracht sind, usw., verwendet werden.
Als Nächstes wird der Aufbau des Stators 10 mit Bezug auf die 3 bis 13 im Detail erklärt.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Stator 10: einen Statorkern 11, der als ein Ankerkern fungiert; und eine Statorwicklung 20, die als eine Ankerwicklung 20 fungiert, die am Statorkern 11 angebracht ist. Hier handelt es sich, um die Erklärung zu vereinfachen, bei der Anzahl von Polen im Rotor 5 um acht, bei der Anzahl von Nuten im Statorkern 11 um achtundvierzig, und bei der Statorwicklung 20 um eine Dreiphasenwicklung. Mit anderen Worten sind die Nuten am Statorkern 11 in einem Verhältnis von zwei Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet.
Wie in 4 gezeigt ist, sind Kernblöcke 12 dadurch hergestellt, dass der ringförmige Statorkern 11 umfänglich in achtundvierzig gleiche Teilabschnitte unterteilt ist, und sie umfassen: einen Kernrückenabschnitt 12a, der einen kreisbogenförmigen Querschnitt hat, der hergestellt wird, indem eine vorbestimmte Anzahl elektromagnetischer Stahlbleche schichtweise angeordnet und integriert werden; und einen Zahn 12b, der so angeordnet ist, dass er sich von einer Innenumfangswandfläche des Kernrückenabschnitts 12a radial nach innen erstreckt. Der Statorkern 11 wird in einer Ringform aufgebaut, indem achtundvierzig Kernblöcke 12 umfänglich angeordnet und integriert werden, indem Umfangsseitenflächen der Kernrückenabschnitte 12a aneinander so in Anlage gebracht werden, dass die Zähne 12b radial nach innen ausgerichtet sind. Die Nuten 13, die durch umfänglich benachbarte Kernblöcke 12 gebildet sind, sind umfänglich in einer gleichmäßigen Winkelteilung so angeordnet, dass sie auf einer Innenumfangsseite offen sind. Die Zähne 12b sind so ausgebildet, dass sie eine sich verjüngende Form haben, bei der eine Umfangsbreite radial nach innen allmählich schmäler wird, und ein Querschnitt der Nuten 13 ist rechteckig.
Wie in 3 gezeigt ist, wird die Statorwicklung 20 durch Anwenden eines vorbestimmten Verbindungsprozesses an die Wicklungsbaugruppe 21 aufgebaut, die am Statorkern 11 angebracht ist. Wie in 5 gezeigt ist, wird die Wicklungsbaugruppe 21 aufgebaut, indem Wicklungskörper 22 angeordnet werden, die in Paaren von Nuten 13 aufgenommen sind, die sechs aufeinanderfolgende Zähne 12b umfänglich in einer Teilung einer Nut überspannen. Wicklungsenden 22g (die nachstehend noch beschrieben werden) stehen jeweils axial nach außen vor und sind auf einer radial inneren Seite der Wicklungsbaugruppe 21 umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet, und Wicklungsenden 22h (die nachstehend noch beschrieben werden) stehen jeweils axial nach außen vor und sind auf einer radial äußeren Seite der Wicklungsbaugruppe 21 umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet. Der vorbestimmte Verbindungsprozess wird auf die Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungsbaugruppe 21 angewendet.
Wie in den 6 bis 9 gezeigt ist, handelt es sich bei den Wicklungskörpern 22 um Hexagonalspulen, die aufgebaut werden, indem ein Leiterdraht, der einen rechteckigen Querschnitt hat, der aus einem nicht zusammengefügten, durchgehenden Kupferdraht oder Aluminiumdraht besteht, der beispielsweise unter Verwendung eines Lackharzes isoliert wurde, spiralförmig über vier Windungen so zu einer annähernden Sechskantform gewickelt wird, dass flache Flächen, die durch lange Seiten der rechteckigen Querschnitte gebildet sind, einander zugewandt sind, und so, dass ein Spalt d, der ungefähr gleich einer Länge kurzer Seiten des rechteckigen Querschnitts ist, zwischen den betreffenden einander zugewandten flachen Flächen sichergestellt ist. Die Wicklungskörper 22 werden hergestellt, indem der Leiterdraht spiralförmig über vier Windungen zu einer Hochkantwicklung gewickelt wird, um einen rohrförmigen Spulenkörper herzustellen, und anschließend der Spulenkörper beispielsweise unter Verwendung einer Spulenformmaschine zu einer annähernden Sechskantform geformt wird. Alternativ können die Wicklungskörper 22 durch einen Falz- und Biegeprozess hergestellt werden, indem ein Leiterdraht zu einer annähernden Sechskantform gebogen und dabei spiralförmig aufgewickelt wird.
Die Wicklungskörper 22, die so aufgebaut sind, umfassen: einen ersten und zweiten geradlinigen Abschnitt 22a und 22b, die zwei Kolonnen bilden, die um eine Winkelteilung von sechs Nuten getrennt sind, bei der vier von jeder in einer Richtung von kurzen Seiten der rechteckigen Querschnitte so angeordnet sind, dass Spalten d in jeder der Kolonnen belassen werden; und erste und zweite Spulenenden 22c und 22d, die abwechselnd erste Längsenden und zweite Längsenden zwischen den Kolonnen des ersten und zweiten geradlinigen Abschnitts 22a und 22b miteinander verbinden. Außerdem handelt es sich bei einer Winkelteilung von sechs Nuten um eine Teilung zwischen Nutmitten von Nuten 13 auf zwei Seiten von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b.
Die ersten Spulenenden 22c erstrecken sich mit einer vorbestimmten Neigung längs nach außen in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in einer ersten Kolonne zu zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind ungefähr im rechten Winkel an mittleren Abschnitten (ersten oberen Abschnitten 22e) zwischen den Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b gebogen und um einen Abstand d in einer Anordnungsrichtung der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b verschoben, und sind anschließend ungefähr im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Kolonne in einer vorbestimmten Neigung nach innen, und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der zweiten Kolonne angeschlossen.
Ähnlich erstrecken sich die zweiten Spulenenden 22d in einer vorbestimmten Neigung längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von zweiten Enden der zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der zweiten Kolonne zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Kolonne nach außen, sind ungefähr im rechten Winkel an mittleren Abschnitten (zweiten oberen Abschnitten 22f) zwischen den Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b gebogen und um einen Abstand d in einer Anordnungsrichtung der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b verschoben, und sind anschließend ungefähr im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Kolonne in einer vorbestimmten Neigung nach innen, und sind an die zweiten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Kolonne angeschlossen.
In den Wicklungskörpern 22, die so aufgebaut sind, sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b und die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d jeweils in der Richtung der kurzen Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts in einer Teilung (2d) angeordnet, die annähernd die doppelte Länge der kurzen Seiten beträgt, so dass flache Flächen, die durch die langen Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts gebildet sind, einander zugewandt sind. Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b, die an die ersten oberen Abschnitte 22e und die zweiten oberen Abschnitte 22f angeschlossen sind, sind in der Anordnungsrichtung um einen Abstand d versetzt. Die Wicklungskörper 22 umfassen auch: ein Wicklungsende 22g, das sich in der Längsrichtung vom zweiten Ende eines ersten geradlinigen Abschnitts 22a nach außen erstreckt, der sich an einem ersten Ende in der Anordnungsrichtung der ersten Kolonne befindet; und ein Wicklungsende 22h, das sich in der Längsrichtung vom zweiten Ende eines zweiten geradlinigen Abschnitts 22b nach außen erstreckt, der sich an einem zweiten Ende in der Anordnungsrichtung der zweiten Kolonne befindet.
10 zeigt einen Zustand, in dem zwei Wicklungskörper 22 jeweils in zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Paaren von Nuten 13 angebracht sind, die sechs aufeinanderfolgende Zähne 12b überspannen, und die 11 und 12 zeigen einen Zustand, in dem drei Wicklungskörper 22 jeweils in zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Paaren von Nuten 13 angebracht sind, die sechs aufeinanderfolgende Zähne 12b überspannen. Wenn nun der Fokus auf einen einzelnen Wicklungskörper 22 gelegt wird, erstreckt sich ein erstes Spulenende 22c, das sich am ersten axialen Ende von einem ersten geradlinigen Abschnitt 22a in einer ersten Schicht von einer Nutöffnungsseite einer ersten Nut 13 her nach außen erstreckt, umfänglich in einem Neigungswinkel θ zu einer zweiten Nut 13, ist an einem ersten oberen Abschnitt 22e um einen Abstand d radial nach außen verschoben, erstreckt sich anschließend umfänglich mit einem umgekehrten Neigungswinkel θ zur zweiten Nut 13, und ist mit einem zweiten geradlinigen Abschnitt 22b in einer zweiten Schicht von der Nutöffnungsseite der zweiten Nut 13 her verbunden. Als Nächstes erstreckt sich ein zweites Spulenende 22d, das sich am zweiten axialen Ende vom zweiten geradlinigen Abschnitt 22b in der zweiten Schicht von der Nutöffnungsseite der zweiten Nut 13 her nach außen erstreckt, umfänglich in einem Neigungswinkel θ zur ersten Nut 13, ist an einem zweiten oberen Abschnitt 22f um einen Abstand d radial nach außen verschoben, erstreckt sich anschließend umfänglich in einem umgekehrten Neigungswinkel θ zur ersten Nut 13, und ist mit einem ersten geradlinigen Abschnitt 22a in einer dritten Schicht von der Nutöffnungsseite der ersten Nut 13 her verbunden. Hier entspricht eine radiale Richtung einer Nuttiefenrichtung.
Auf diese Weise sind die ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten, dritten, fünften und siebten Schicht der ersten Nut 13 und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der zweiten, vierten, sechsten und achten Schicht der zweiten Nut 13 jeweils durch die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d in einer Spiralform verbunden. Geneigte Abschnitte, die sich von Endabschnitten der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f erstrecken, sind so geformt, dass sie aus einer axialen Richtung gesehen eine annähernde Kreisbogenform haben. In der Nut 13, die sich die zwei Wicklungskörper 22 teilen, sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b der zwei Wicklungskörper 22 so untergebracht, dass die langen Seiten der rechteckigen Querschnitte der Leiterdrähte umfänglich so ausgerichtet sind, dass sie sich abwechselnd in einer einzelnen Kolonne in der radialen Richtung aufreihen. Wie in 10 gezeigt ist, befinden sich die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d radial weiter außen als die Spitzenenden der Zähne 12b des Statorkerns 11, und befinden sich radial weiter innen als die Bodenabschnitte der Nuten 13.
Die 13 und 14 zeigen einen Zustand, in dem acht Wicklungskörper 22 in einer Teilung von einer Nut in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. In 4 erstrecken sich erste Spulenenden 22c, die sich von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, umfänglich so, dass sie unter den ersten Spulenenden 22c verlaufen, die sich auf der linken Seite von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, treten aus, unmittelbar, bevor sie die ersten oberen Abschnitte 22e erreichen, verschieben sich an den ersten oberen Abschnitten 22e um einen Abstand d radial nach außen, erstrecken sich umfänglich so, dass sie auf der linken Seite über den ersten Spulenenden 22c der Wicklungskörper 22 verlaufen, und sind an die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b angeschlossen.
Ähnlich erstrecken sich, wenn auch nicht dargestellt, an einer hinteren Fläche in 14 zweite Spulenenden 22d, die sich von den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, umfänglich so, dass sie über den zweiten Spulenenden 22d verlaufen, die sich auf der linken Seite von den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, verschieben sich an den zweiten oberen Abschnitten 22f um einen Abstand d radial nach außen, erstrecken sich umfänglich so, dass sie auf der linken Seite unter den zweiten Spulenenden 22d der Wicklungskörper 22 verlaufen, und sind an die ersten geradlinigen Abschnitte 22a angeschlossen.
Weil, wie in den 13 und 14 gezeigt, die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b durch die ersten und zweiten oberen Abschnitte 22e und 22f radial um einen Abstand d verschoben sind, können die acht Wicklungskörper 22 in einer Teilung einer Nut in einer Umfangsrichtung angeordnet werden, ohne einander zu behindern. Eine Wicklungsbaugruppe 21, die in 5 gezeigt ist, wird zusammengesetzt, indem achtundvierzig Wicklungskörper 22 umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet werden. In dieser Wicklungsbaugruppe 21 sind achtundvierzig Kolonnen aus acht ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b, die radial in einer einzelnen Kolonne aufgereiht sind, umfänglich in einer Teilung von einer Nut angeordnet. Die jeweiligen Kolonnen aus acht ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b, die radial in einer einzelnen Kolonne aufgereiht sind, sind in jeder der Nuten 13 untergebracht.
Als Nächstes wird ein Anschlussverfahren für die Wicklungsbaugruppe 21 mit Bezug auf die 15 und 16 erklärt. 15 ist eine Endansicht des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung von einer Seite nahe einem zweiten axialen Ende her gesehen, und 16 ist ein Anschlussschema für die Statorwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In 15 handelt es sich bei 1, 7, 13, usw. bis 43 um Nutnummern, die den Nuten 13 sequentiell in einer Umfangsrichtung zugeteilt wurden. U1-1A, U1-2A, usw., bis U1-8A, und U1-1B, U1-2B, usw., bis U1-8B sind Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die eine U1-Phase bilden, die in einer Gruppe von Nuten 13 bei Nutnummern (1 + 6n) angebracht sind, wobei n eine natürliche Zahl ist, die 0 umfasst, und U2-1A, U2-2A, usw., bis U2-8A, und U2-1B, U2-2B, usw., bis U2-8B sind Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die eine U2-Phase bilden, die in einer Gruppe von Nuten 13 bei Nutnummern (2 + 6n) angebracht sind.
Wicklungskörper 22 sind auch in einer Nutgruppe mit Nutnummern (3 + 6n) angebracht, um eine V1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 22 sind in einer Nutgruppe bei Nutnummern (4 + 6n) angebracht, um eine V2-Phase zu bilden. Wicklungskörper 22 sind auch in einer Nutgruppe mit Nutnummern (5 + 6n) angebracht, um eine W1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 22 sind in einer Nutgruppe bei Nutnummern (6 + 6n) angebracht, um eine W2-Phase zu bilden. Hier sind, um die Erklärung zu vereinfachen, nur V1-1A, V1-2A, V1-1B und V1-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die V1-Phase bilden), V2-1A, V2-2A, V2-1B und V2-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die V2-Phase bilden), W1-1A, W1-2A, W1-1B und W1-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die W1-Phase bilden), und W2-1A, W2-2A, W2-1B und W2-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die W2-Phase bilden), gezeigt.
Zuerst werden U1-1B und U1-3A, U1-3B und U1-5A, U1-5B und U1-7A, U1-7B und U2-8B, U2-8A und U2-6B, U2-6A und U2-4B, U2-4A und U2-2B, U2-2A und U2-1A, U2-1B und U2-3A, U2-3B und U2-5A, U2-5B und U2-7A, U2-7B und U1-8B, U1-8A und U1-6B, U1-6A und U1-4B, und U1-4A und U1-2B verschaltet. Dadurch wird eine U-Phasen-Wicklung erhalten, in der sechzehn Wicklungskörper 22, die eine U1-Phase und eine U2-Phase bilden, in Reihe geschaltet sind.
Als Nächstes werden V1-1B und V1-3A, V1-3B und V1-5A, V1-5B und V1-7A, V1-7B und V2-8B, V2-8A und V2-6B, V2-6A und V2-4B, V2-4A und V2-2B, V2-2A und V2-1A, V2-1B und V2-3A, V2-3B und V2-5A, V2-5B und V2-7A, V2-7B und V1-8B, V1-8A und V1-6B, V1-6A und V1-4B, und V1-4A und V1-2B verschaltet. Dadurch wird eine V-Phasen-Wicklung erhalten, in der sechzehn Wicklungskörper 22, die eine V1-Phase und eine V2-Phase bilden, in Reihe geschaltet sind.
Als Nächstes werden W1-1B und W1-3A, W1-3B und W1-5A, W1-5B und W1-7A, W1-7B und W2-8B, W2-8A und W2-6B, W2-6A und W2-4B, W2-4A und W2-2B, W2-2A und W2-1A, W2-1B und W2-3A, W2-3B und W2-5A, W2-5B und W2-7A, W2-7B und W1-8B, W1-8A und W1-6B, W1-6A und W1-4B, und W1-4A und W1-2B verschaltet. Dadurch wird eine W-Phasen-Wicklung erhalten, in der sechzehn Wicklungskörper 22, die eine W1-Phase und eine W2-Phase bilden, in Reihe geschaltet sind.
U1-2A, V1-2A und W1-2A werden auch verschaltet. Eine Statorwicklung 20 wird dadurch erhalten, die dadurch aufgebaut ist, dass eine Sternschaltung einer U-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, einer V-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, und einer W-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, hergestellt wird. Diese Statorwicklung 20 bildet eine Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung, die eine verteilte Wicklung aus Vollteilungswicklungen ist.
Eine drehende elektrische Maschine 100, die sich der Statorwicklung 20 bedient, die auf diese Weise verschaltet ist, wirkt als ein 8-Pol-48-Nuten-Innenrotor-Dreiphasenmotor, wenn der Statorwicklung 20 eine vorbestimmte Wechselstromenergie zugeführt wird.
In der auf diese Weise aufgebauten drehenden elektrischen Maschine 100 ist eine Statorwicklung 20 durch eine Wicklungsbaugruppe 21 gebildet, die so aufgebaut wird, dass Wicklungskörper 22, die durch Aufwickeln von Leiterdrähten um vier Windungen in einer Spiralform hergestellt werden, umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet werden. Somit haben die Wicklungskörper 22 eine Abmessung eines Pols, und die Länge der Leiterdrähte ist deutlich kürzer als in der in Patentschrift 2 beschriebenen Statorwicklung, wodurch der Herstellungsvorrichtungsumfang reduziert und es ermöglicht wird, dass Preissenkungen erzielt werden können. Weil die Wicklungskörper 22 mühelos mit verschiedenen axialen Längen in den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b hergestellt werden können, kann eine Anpassung an Veränderungen im Statorkern 11, an dem sie angebracht werden, kostengünstig und einfach erfolgen.
Zusätzlich ist die Anzahl von Schweißnähten im Vergleich zu der in Patentschrift 3 beschriebenen Statorwicklung erheblich gesenkt, wodurch Schweißprozesse und Isolierbehandlungsprozesse zwischen den Schweißabschnitten vereinfacht werden und es ermöglich wird, Kostensenkungen zu erzielen.
Die Wicklungskörper 22 werden so aufgebaut, dass erste und zweite Spulenenden 22c und 22d an den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f in einer radialen Richtung um einen Spalt d verschoben sind, der annähernd gleich den radialen Abmessungen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b ist. Somit sind die radialen und axialen Abmessungen der Spulenendengruppen im Vergleich zu der in Patentschrift 1 beschriebenen Statorwicklung reduziert, wodurch es ermöglicht wird, eine Verkleinerung der drehenden elektrischen Maschine 100 zu erzielen. Die Länge der Leiterdrähte ist auch kürzer, wodurch Senkungen beim Widerstand der Statorwicklung 20 ermöglicht werden, wodurch es ermöglicht wird, dass der Wirkungsgrad der drehenden elektrischen Maschine 100 verbessert werden kann. Zusätzlich werden auch Gewichtssenkungen ermöglicht, weil eine Wärmeentstehung in der Statorwicklung 20 unterbunden ist, wodurch ein Wärmeabbau der verwendeten Teile unterbunden werden kann und die Länge der Leiterdrähte kürzer ist.
Weil die Wicklungskörper 22 so aufgebaut sind, dass die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d an den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f in einer radialen Richtung um einen Spalt d verschoben sind, der annähernd gleich den radialen Abmessungen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b ist, können die Wicklungskörper 22 in einer Teilung einer Nut ohne Behinderung angeordnet werden, wodurch ein Zusammensetzen der Wicklungsbaugruppe 21 verbessert wird. Weil eine Wicklungsbaugruppe 21 dadurch zusammengesetzt wird, dass identisch geformte Wicklungskörper 22 umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet werden, ist es nicht notwendig, andere Arten von Wicklungskörpern herzustellen, wodurch die Anzahl an Herstellungsausrüstungseinheiten gesenkt, der Aufbau der Ausrüstung vereinfacht und die Massenproduzierbarkeit verbessert wird.
Die U-Phasen-, V-Phasen und W-Phasen-Wicklungen, die die Statorwicklung 20 bilden, werden jeweils so aufgebaut, dass Wicklungskörper 22, die in benachbarten Nuten 13 angebracht sind, in Reihe geschaltet werden. Weil die Wicklungskörper 22, die in den benachbarten Nuten 13 angebracht sind, verschiedene elektrische Winkel haben, sind die Spannungen, die durch den Rotor 5 in die Wicklungskörper 22 induziert werden, die in den benachbarten Nuten 13 angebracht sind, verschieden, wodurch Wirbelströme reduziert werden, die im Inneren der Leiterdrähte fließen.
Die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d werden durch zwei Kreisbogenformen gebildet, die aus einer axialen Richtung gesehen radial um einen Spalt d an den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f verschoben sind, und die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d befinden sich radial weiter außen als die Spitzenendflächen der Zähne 12b des Statorkerns 11. Somit wird eine Behinderung zwischen den ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d und dem Rotor 5 zuverlässig verhindert. Weil die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d sich auch radial innerhalb des Kernrückenabschnitts 12a des Statorkerns 11 befinden, kann ein freier Raum, der axial außerhalb des Kernrückenabschnitts 12a gebildet ist, als Einbauraum für Kühlteile, usw. genutzt werden.
Weil die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b in einer einzelnen Kolonne radial im Inneren der Nuten 13 so ausgebildet sind, dass die Langseitenrichtungen der rechteckigen Querschnitte umfänglich ausgerichtet sind, sind die Abmessungen in der Nuttiefenrichtung reduziert, wodurch es ermöglicht wird, dass eine Verkleinerung der radialen Abmessungen der drehenden elektrischen Maschine 100 erzielt werden kann.
Die Neigungswinkel der ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d der radial angeordneten Wicklungskörper 22 sind annähernd gleich, und eine Höhe der ersten und zweiten oberen Abschnitte 22e und 22f der ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d wird ausgehend von der axialen Endfläche des Statorkerns 11 radial nach innen stufenweise niedriger. Somit können beim Zusammensetzen der Wicklungsbaugruppe 21 die Wicklungskörper 22 umfänglich ohne Behinderung bewegt werden, und die Länge der Leiterdrähte, die die Wicklungskörper 22 bilden, ist auch kürzer, wodurch es ermöglicht wird, dass Senkungen beim Widerstand der Statorwicklung 20 erzielt werden können.
Darüber hinaus werden in der vorstehenden Ausführungsform 1 die Wicklungskörper 22 unter Verwendung des Leiterdrahts hergestellt, der einen rechteckigen Querschnitt hat, aber die Querschnittsform des Leiterdrahts, der die Wicklungskörper bildet, ist nicht auf eine Rechteckform beschränkt, und beispielsweise kann auch ein Leiterdraht verwendet werden, der einen kreisförmigen Querschnitt oder einen quadratischen Querschnitt hat.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b in einer einzelnen Kolonne radial im Inneren der Nuten 13 so ausgebildet, dass die Langseitenrichtungen der rechteckigen Querschnitte umfänglich ausgerichtet sind, aber die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b können auch in einer einzelnen Kolonne radial im Inneren der Nuten 13 so ausgebildet sein, dass die Kurzseitenrichtungen der rechteckigen Querschnitte umfänglich ausgerichtet sind.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 ist die Isolierung zwischen den Schweißabschnitten der ersten und zweiten Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungskörper 22 überhaupt nicht beschrieben, aber es sollte beispielsweise ein elektrisch isolierendes Harz auf die Schweißabschnitte aufgetragen werden. Weil die Leiterdrähte isoliert sind, besteht kein Problem mit einer Isolierung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b und den Zähnen 12b, aber wenn beispielsweise Isolierpapier zwischen die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b und die Zähne 12b eingelegt wird, wird die Isolierung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b und den Zähnen 12b zuverlässig sichergestellt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Zusammenbau des Stators 10 mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. Bei den 17 bis 22 handelt es sich jeweils um Schrägprojektionen, die ein Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklären, bei den 23 bis 28 handelt es sich jeweils um schematische Darstellungen, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklären, bei den 29 bis 31 handelt es sich jeweils um schematische Darstellungen, die einen Vorgang zum Einbauen eines achtundvierzigsten Wicklungskörpers im Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklären, bei 32 handelt es sich um eine schematische Darstellung der Wicklungskörper, die die Wicklungsbaugruppe bilden, in der ein Außendurchmesser von einer axialen Richtung her gesehen ein endgültiger Außendurchmesser R0 in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist, und bei 33 handelt es sich um eine schematische Darstellung eines einzelnen Wicklungskörpers, der die Wicklungsbaugruppe bildet, in der ein Außendurchmesser, der größer ist als der endgültige Außendurchmesser R0, von einer axialen Richtung her gesehen ein Außendurchmesser R1 in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist. Bei den 34 bis 39 handelt es sich jeweils um Darstellungen, die das Verfahren zur Montage des Stators in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt, wobei die 34 und 35 einen Zustand vor der Statormontage zeigen, 36 einen Zustand, unmittelbar bevor Kernrückenabschnitte von benachbarten Kernblöcken in Kontakt versetzt werden, zeigt, 37 den Zustand, unmittelbar bevor die Kernrückenabschnitte benachbarter Kernblöcke in Kontakt versetzt werden, vergrößert zeigt, 38 einen Zustand nach der Statormontage zeigt und 39 den Zustand nach der Statormontage vergrößert zeigt. Außerdem sind in den 35 bis 39 der Einfachheit halber nur die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b der Wicklungsbaugruppe 21 gezeigt.
Zuerst werden Wicklungskörper 22 hergestellt, indem Leiterdrähte um vier Windungen in einer Spiralform aufgewickelt werden. Hier sind, um die Erklärung zu erleichtern, die Wicklungskörper 22 in der Montagereihenfolge als Wicklungskörper 22 ₁, Wicklungskörper 22 ₂, Wicklungskörper 22 ₃, Wicklungskörper 22 ₄₇ und Wicklungskörper 22 ₄₈ bezeichnet.
Dann werden, wie in den 17 und 23 gezeigt, die ersten und zweiten Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ umfänglich einander benachbart so angeordnet, dass axiale Höhenpositionen fluchten. Als Nächstes werden, wie in den 18 und 24 gezeigt, die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des zweiten Wicklungskörpers 22 ₂ zwischen die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b des ersten Wicklungskörpers 22 ₁ eingesetzt. Als Nächstes wird der zweite Wicklungskörper 22 ₂ umfänglich bewegt, bis sich die ersten geradlinigen Abschnitte des zweiten Wicklungskörpers 22 ₂ an einer Position befinden, die um eine Teilung einer Nut (den Winkel zwischen den Nuten) von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a des ersten Wicklungskörpers 22 ₁ getrennt ist. Die beiden Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ werden dadurch wie in den 19 und 25 gezeigt zusammengesetzt. Beim Zusammensetzen der beiden Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ tritt der Leiterdraht des Wicklungskörpers 22 ₂ in die Spalte zwischen dem Leiterdraht des Wicklungskörpers 22 ₁ ein, wodurch diese sich radial überlagern und die Steifigkeit erhöhen.
Als Nächstes wird, wie in den 20 und 26 gezeigt, der dritte Wicklungskörper 22 ₃ umfänglich so angrenzend an den Aufbau der zwei Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ angeordnet, dass axiale Höhenpositionen fluchten. Als Nächstes werden, wie in den 21 und 27 gezeigt, die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des dritten Wicklungskörpers 22 ₃ zwischen die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b der Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ eingesetzt. Als Nächstes wird der dritte Wicklungskörper 22 ₃ umfänglich bewegt, bis sich die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des dritten Wicklungskörpers 22 ₃ an einer Position befinden, die um eine Teilung einer Nut (den Winkel zwischen den Nuten) von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a des zweiten Wicklungskörpers 22 ₂ getrennt ist. Eine Teilbaugruppe 24, die durch die drei Wicklungskörper 22 ₁, 22 ₂ und 22 ₃ gebildet ist, ist dadurch zusammengesetzt, wie in den 22 und 28 gezeigt ist.
Die Wicklungskörper 22 werden nacheinander auf eine ähnliche Weise, indem axiale Höhenpositionen fluchtend ausgerichtet und sie umfänglich bewegt werden, bis zum siebenundvierzigsten Wicklungskörper 22 ₄₇ angebracht. Wie in 29 gezeigt ist, wird der Aufbau 23, in dem die siebenundvierzig Wicklungskörper 22 ₁ bis 22 ₄₇ zusammengesetzt sind, im Durchmesser vergrößert, um eine C-Form zu bilden, die breiter ist als eine Umfangsbreite des achtundvierzigsten Wicklungskörpers 22 ₄₈ zwischen dem ersten Wicklungskörper 22 ₁ und dem siebenundvierzigsten Wicklungskörper 22 ₄₇.
Als Nächstes wird, wie in 30 gezeigt ist, der achtundvierzigste Wicklungskörper 22 ₄₈ an einem Ende nahe dem siebenundvierzigsten Wicklungskörper 22 ₄₇ angebracht. Zusätzlich wird, wie in 31 gezeigt, eine Öffnung des C-förmigen Aufbaus 23 geschlossen, und der erste Wicklungskörper 22 ₁ und der achtundvierzigste Wicklungskörper 22 ₄₈ werden aneinander befestigt, um die ringförmige Wicklungsbaugruppe 21 zusammenzusetzen.
In der auf diese Weise zusammengesetzten Wicklungsbaugruppe 21 werden achtundvierzig Kolonnen aus acht ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b in einer annähernd gleichmäßigen Winkelteilung angeordnet. Dann wird jeder der Wicklungskörper 22 der Wicklungsbaugruppe 21 etwas radial nach außen bewegt, um einen Außendurchmesser der Wicklungsbaugruppe 21 größer als einen endgültigen Außendurchmesser (den Außendurchmesser der Wicklungsbaugruppe 21, wenn sie in den Statorkern 11 eingebaut ist) zu machen. Dadurch wird der Abstand zwischen den Kolonnen aus den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b erweitert.
Hier sind in den Wicklungskörpern 22, die die Wicklungsbaugruppe 21 bilden, die einen endgültigen Außendurchmesser R0 hat, wie in 32 gezeigt ist, die vier ersten geradlinigen Abschnitte 22a, die in den ersten Nuten 13 aufgenommen sind, in einer geraden Linie so angeordnet, dass ein Abstand d belassen wird, und die vier zweiten geradlinigen Abschnitte 22b, die in den zweiten Nuten 13 aufgenommen sind, sind in einer geraden Linie so angeordnet, dass ein Abstand d belassen wird. In einem einzelnen Wicklungskörper 22 der Wicklungsbaugruppe 21, die einen Außendurchmesser R1 hat, der größer ist als der endgültige Außendurchmesser R0, wie in 33 gezeigt ist, ist ein Winkel ⌀, der durch die ersten geradlinigen Abschnitte 22a und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b gebildet ist, im umgekehrten Verhältnis zur Veränderung beim Außendurchmesser (R0 → R1) reduziert.
Als Nächstes werden achtundvierzig Kernblöcke 12 umfänglich in einer annähernd gleichmäßigen Winkelteilung so angeordnet, dass sich jeweilige Zähne auf einer radial äußeren Seite zwischen benachbarten Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b der Wicklungsbaugruppe 21 befinden, die einen Außendurchmesser R1 hat, wie in den 34 und 35 gezeigt ist. Als Nächstes werden die Kernblöcke 12, die umfänglich in einer Reihe angeordnet sind, gleichzeitig radial nach innen bewegt. Die jeweiligen Zähne 12b der Kernblöcke 12 werden dadurch zwischen die benachbarten Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b eingeschoben.
An dieser Stelle kontaktiert, wie in den 36 und 37 gezeigt, der Zahn 12b des Kernblocks 12 auf der rechten Seite die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b des ersten Wicklungskörpers 22 ₁ der Wicklungsbaugruppe 21, die einen Außendurchmesser R1 hat, und der Zahn 12b des Kernblocks 12 auf der linken Seite kontaktiert die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des siebten Wicklungskörpers 22 ₇.
Dann werden, wenn die umfänglich in einer Reihe angeordneten Kernblöcke 12 weiter radial nach innen bewegt werden, die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b in jeder Kolonne an den sich verjüngenden Zähnen 12b so vorbei bewegt, dass sie sich in einer einzigen Kolonne aufreihen. Die Wicklungsbaugruppe 21 wird dadurch im Durchmesser reduziert, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b, die sich am äußersten Radius der Wicklungsbaugruppe 21 befinden, kommen mit den Kernrückenabschnitten 12a der benachbarten Kernblöcke 12 in Kontakt. Zusätzlich kommen, wenn die umfänglich in einer Reihe angeordneten Kernblöcke 12 weiter radial nach innen bewegt werden, die Umfangsseitenflächen der benachbarten Kernblöcke 12 aneinander in Anlage, wodurch eine radiale Einwärtsbewegung der Kernblöcke 12 verhindert wird, und die Wicklungsbaugruppe 21 ist dadurch am Statorkern 11 angebracht, wie in den 38 und 39 gezeigt ist. Im Inneren jeder der Nuten 13 sind acht erste und zweite geradlinige Abschnitte 22a und 22b so untergebracht, dass die langen Seiten der rechteckigen Querschnitte umfänglich so ausgerichtet sind, dass sie sich in einer einzigen Kolonne in einer radialen Richtung sauber aufreihen.
So werden, indem die umfänglich in einer Reihe angeordneten Kernblöcke 12 so radial nach innen bewegt werden, dass sie in die Wicklungsbaugruppe 21 eingeschoben werden, die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b, die in der radialen Richtung unregelmäßig aufgereiht sind, durch die Bewegung, die den Abstand zwischen den Zähnen 12b der benachbarten Kernblöcke 21 verengt, sauber in einer Kolonne angeordnet. Zusätzlich werden Spalten zwischen jedem der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b, die sauber in einer Kolonne in der radialen Richtung angeordnet sind, durch die radiale Einwärtsbewegung der Kernrückenabschnitte 12a der Kernblöcke 12 verkleinert oder eliminiert. Somit kann der Raumfaktor der Leiterdrähte im Inneren der Nuten 13 verbessert werden. Weil die Leiterdrähte im Inneren der Nuten 13 und die Kernblöcke 12 miteinander in Kontakt sind, und eine Wärmeübertragungsleistung von der Wicklungsbaugruppe 21, die einen Wärme erzeugenden Körper während eines Durchflusses elektrischen Stroms darstellt, zum Ankerkern 11 verbessert werden kann, werden Temperaturanstiege in der Wicklungsbaugruppe 21 unterbunden, wodurch es ermöglicht wird, dass Anstiege beim elektrischen Widerstand unterbunden werden. Weil die Kernblöcke 12 so eingeschoben werden, dass der Abstand zwischen den benachbarten Zähnen 12b stufenweise enger wird, wird eine Gleitbewegung an Kontaktflächen zwischen der Ankerwicklung 20 und den Kernblöcken 12 unterbunden, wodurch es ermöglicht wird, dass ein Schaden an den Isolierbeschichtungen der Leiterdrähte verhindert wird.
Weil nach der Ausführungsform 1 ein Stator 10 durch den Zusammenbau einer Wicklungsbaugruppe 21, indem achtundvierzig Wicklungskörper 22 umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet werden, aufgebaut wird, und indem Zähne 12b von Kernblöcken 12 zwischen Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b von einer Außenumfangsseite der Wicklungsbaugruppe 21 her eingeschoben werden, ist die Bearbeitbarkeit während des Zusammenbaus des Stators 10 verbessert.
Die Wicklungskörper 22 sind so aufgebaut, dass erste und zweiten Spulenenden 22c und 22d an ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f in einer radialen Richtung um einen Spalt d verschoben sind, der radialen Abmessungen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b annähernd gleich ist. Somit kann ein Wicklungskörper 22 ohne Behinderung an einem anderen Wicklungskörper 22 angebracht werden, indem die axialen Höhenpositionen fluchtend ausgerichtet werden und er umfänglich zum anderen Wicklungskörper 22 hin bewegt wird, wodurch es ermöglicht wird, dass der Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe 21 verbessert ist.
Ein Außendurchmesser der Wicklungsbaugruppe 21 ist vor dem Schritt, die Zähne 12b der Kernblöcke 12 zwischen die Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b von der Außenumfangsseite der Wicklungsbaugruppe 21 her einzuschieben, vergrößert. Somit wird das Anbringen der Kernblöcke 12 in der Wicklungsbaugruppe 21 vereinfacht, wodurch die Bearbeitbarkeit während des Zusammenbaus des Stators 10 verbessert wird. Weil sich verjüngende Zähne 12b zwischen jede der Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b von radial außen eingeschoben und radial nach innen bewegt werden, werden die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b sauber in einzelnen Kolonnen angeordnet. Zusätzlich wirkt, nachdem die am äußersten Radius befindlichen zweiten geradlinigen Abschnitte 22b mit den Kernrückenabschnitten 12a der benachbarten Kernblöcke 12 in Kontakt gekommen sind, die Bewegungskraft der Kernblöcke 12 so, dass die am äußersten Radius der Wicklungsbaugruppe 21 befindlichen zweiten geradlinigen Abschnitte 22b radial nach innen gedrückt werden, bis die Umfangsseitenflächen der benachbarten Kernblöcke 12 aneinander in Anlage gebracht sind. Die Wicklungsbaugruppe 21 wird dadurch im Durchmesser derart auf einen endgültigen Durchmesser verkleinert, dass jede der Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b sauber angeordnet und im Inneren der Nuten 13 in einer hohen Dichte untergebracht ist.
Darüber hinaus wird in der vorstehenden Ausführungsform 1 der Durchmesser der Wicklungsbaugruppe 21 vergrößert, indem jeder der Wicklungskörper 22 der Wicklungsbaugruppe 21 vor dem Schritt, die Kernblöcke 12 zwischen den Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b der Wicklungsbaugruppe 21 einzusetzen, etwas radial nach außen bewegt wird, aber eine vergrößerte Wicklungsbaugruppe kann auch dadurch aufgebaut werden, dass eine Umfangsanordnungsteilung der Wicklungskörper 22 größer als eine Teilung einer Nut ausgelegt wird.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 werden Kernblöcke 12 verwendet, bei denen der ringförmige Statorkern 11 in achtundvierzig gleiche Teilabschnitte unterteilt ist, in denen ein einzelner Zahn 12b so angeordnet ist, dass er von einem kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt 12a vorsteht, es können aber auch Kernblöcke verwendet werden, bei denen zwei Kernblöcke 12 integral als Einzelkörper hergestellt sind, d. h., bei denen zwei Zähne so angeordnet sind, dass sie von einem kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt vorstehen. In diesem Fall ist die Bearbeitbarkeit während des Zusammenbaus des Stators 10 verbessert, weil die Anzahl der Kernblöcke auf die Hälfte reduziert ist.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 wird die Wicklungsbaugruppe 21 zusammengestellt, indem die achtundvierzig Wicklungskörper 22 einer nach dem anderen bewegt werden, es können aber auch Teilbaugruppen 24, die durch die drei Wicklungskörper 22 gebildet sind, die in 22 gezeigt sind, zusammengestellt werden, indem beispielsweise die drei Wicklungskörper 22 umfänglich einer nach dem anderen bewegt werden, und die Wicklungsbaugruppe 21 kann zusammengestellt werden, indem die Teilbaugruppen 24 umfänglich eine nach der anderen bewegt werden. In diesem Fall ist es notwendig, vor dem Anbringen des letzten Wicklungskörpers eine Öffnungsweite des C-förmigen Aufbaus weiter aufzuspreizen als eine Umfangsbreite einer Teilbaugruppe 24. Darüber hinaus ist, weil die Steifigkeit einer durch drei Wicklungskörper 22 gebildeten Teilbaugruppe 21 im Vergleich zu derjenigen eines einzelnen Wicklungskörpers 22 erhöht ist, die Handhabung vereinfacht, wodurch die Bearbeitbarkeit während des Zusammenbaus der Wicklungsbaugruppe verbessert ist. Die Anzahl von Wicklungskörpern 22, die die Teilbaugruppen 24 bilden, ist nicht auf drei beschränkt, vorausgesetzt, es handelt sich um mehrere.
Ausführungsform 2
40 ist ein Anschlussschema für eine Statorwicklung in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
In Ausführungsform 2 werden zuerst, wie in 40 gezeigt ist, U1-1A und U2-1A verschaltet. Dann werden U1-1B und U1-3A, U1-3B und U1-5A, U1-5B und U1-7A, U1-7B und U2-8B, U2-8A und U2-6B, U2-6A und U2-4B, und U2-4A und U2-2B verschaltet. Als Nächstes werden U2-1B und U2-3A, U2-3B und U2-5A, U2-5B und U2-7A, U2-7B und U1-8B, U1-8A und U1-6B, U1-6A und U1-4B, und U1-4A und U1-2B verschaltet. Dadurch wird eine U-Phasen-Wicklung erhalten, in der zwei Wicklungsgruppen parallelgeschaltet sind, wobei acht Wicklungskörper 22, die eine U1-Phase und eine U2-Phase bilden, in jeder der Wicklungsgruppen in Reihe geschaltet sind.
V1-1A und V2-1A werden auch verschaltet. Dann werden V1-1B und V1-3A, V1-3B und V1-5A, V1-5B und V1-7A, V1-7B und V2-8B, V2-8A und V2-6B, V2-6A und V2-4B, und V2-4A und V2-2B verschaltet. Als Nächstes werden V2-1B und V2-3A, V2-3B und V2-5A, V2-5B und V2-7A, V2-7B und V1-8B, V1-8A und V1-6B, V1-6A und V1-4B, und V1-4A und V1-2B verschaltet. Dadurch wird eine V-Phasen-Wicklung erhalten, in der zwei Wicklungsgruppen parallelgeschaltet sind, wobei acht Wicklungskörper 22, die eine V1-Phase und eine V2-Phase bilden, in jeder der Wicklungsgruppen in Reihe geschaltet sind.
W1-1A und W2-1A werden auch verschaltet. Dann werden W1-1B und W1-3A, W1-3B und W1-5A, W1-5B und W1-7A, W1-7B und W2-8B, W2-8A und W2-6B, W2-6A und W2-4B, und W2-4A und W2-2B verschaltet. Als Nächstes werden W2-1B und W2-3A, W2-3B und W2-5A, W2-5B und W2-7A, W2-7B und W1-8B, W1-8A und W1-6B, W1-6A und W1-4B, und W1-4A und W1-2B verschaltet. Dadurch wird eine W-Phasen-Wicklung erhalten, in der zwei Wicklungsgruppen parallelgeschaltet sind, wobei acht Wicklungskörper 22, die eine W1-Phase und eine W2-Phase bilden, in jeder der Wicklungsgruppen in Reihe geschaltet sind.
U1-2A, V1-2A und W1-2A werden auch verschaltet, und U2-2A, V2-2A und W2-2A werden verschaltet. Eine Statorwicklung 20A wird dadurch erhalten, die dadurch aufgebaut ist, dass eine Sternschaltung einer U-Phasen-Wicklung, in der zwei Wicklungsgruppen, in denen jeweils acht Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, parallelgeschaltet sind, einer V-Phasen-Wicklung, in der zwei Wicklungsgruppen, in denen jeweils acht Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, parallelgeschaltet sind, und einer W-Phasen-Wicklung, in der zwei Wicklungsgruppen, in denen jeweils acht Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, parallelgeschaltet sind, hergestellt wird. Diese Statorwicklung 20A bildet eine Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung, die eine verteilte Wicklung aus Vollteilungswicklungen ist.
Eine drehende elektrische Maschine, die sich der Statorwicklung 20A bedient, die auf diese Weise verschaltet ist, wirkt als ein 8-Pol-48-Nuten-Innenrotor-Dreiphasenmotor, wenn der Statorwicklung 20A eine vorbestimmte Wechselstromenergie zugeführt wird.
Ausführungsform 3
41 ist ein Anschlussschema für eine Statorwicklung in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
In Ausführungsform 3 werden zuerst, wie in 41 gezeigt ist, U1-1B und U1-A3, U1-3B und U1-5A, U1-5B und U1-7A, U1-7B und U2-1A, U2-1B und U2-3A, U2-3B und U2-5A, U2-5B und U2-7A, U2-7B und U1-8B, U1-8A und U1-6B, U1-6A und U1-4B, U1-4A und U1-2B, U1-2A und U2-8B, U2-8A und U2-6B, U2-6A und U2-4B, U2-4A und U2-2B verschaltet. Eine U-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22, die eine U1-Phase und eine U2-Phase bilden, in Reihe geschaltet sind, wird dadurch erhalten.
Als Nächstes werden V1-1B und V1-3A, V1-3B und V1-5A, V1-5B und V1-7A, V1-7B und V2-1A, V2-1B und V2-3A, V2-3B und V2-5A, V2-5B und V2-7A, V2-7B und V1-8B, V1-8A und V1-6B, V1-6A und V1-4B, V1-4A und V1-2B, V1-2A und V2-8B, V2-8A und V2-6B, V2-6A und V2-4B, V2-4A und V2-2B verschaltet. Eine V-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22, die eine V1-Phase und eine V2-Phase bilden, in Reihe geschaltet sind, wird dadurch erhalten.
Dann werden W1-1B und W1-A3, W1-3B und W1-5A, W1-5B und W1-7A, W1-7B und W2-1A, W2-1B und W2-3A, W2-3B und W2-5A, W2-5B und W2-7A, W2-7B und W1-8B, W1-8A und W1-6B, W1-6A und W1-4B, und W1-4A und W1-2B, W1-2A und W2-8B, W2-8A und W2-6B, W2-6A und W2-4B, und W2-4A und W2-2B verschaltet. Eine W-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22, die eine W1-Phase und eine W2-Phase bilden, in Reihe geschaltet sind, wird dadurch erhalten.
Zusätzlich werden U2-2A und V1-1A verschaltet, V2-2A und W1-1A werden verschaltet, und W2-2A und U1-1A werden verschaltet. Eine Statorwicklung 20B wird dadurch erhalten, die dadurch aufgebaut ist, dass eine Dreieckschaltung einer U-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, einer V-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, und einer W-Phasen-Wicklung, in der sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, hergestellt wird. Diese Statorwicklung 20B bildet eine Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung, die eine verteilte Wicklung aus Vollteilungswicklungen ist.
Eine drehende elektrische Maschine, die sich der Statorwicklung 20B bedient, die auf diese Weise verschaltet ist, wirkt als ein 8-Pol-48-Nuten-Innenrotor-Dreiphasenmotor, wenn der Statorwicklung 20B eine vorbestimmte Wechselstromenergie zugeführt wird.
Ausführungsform 4
42 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der eine Wicklungsbaugruppe in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung bildet.
In 42 handelt es sich bei einem durchgehenden Wicklungskörper 25 um einen Wicklungskörper, der dadurch aufgebaut wird, dass ein zweites Wicklungsende 22h eines ersten Wicklungskörpers 22 und ein erstes Wicklungsende 22g eines zweiten Wicklungskörpers 22, die benachbart zueinander sind, unter Verwendung eines Überführungsdrahts außerhalb zweiter Spulenenden 22d verbunden werden, und er unter Verwendung eines einzigen Leiterdrahts hergestellt wird.
Darüber hinaus ist Ausführungsform 4 auf eine Ausführungsform 1 ähnliche oder identische Weise aufgebaut, mit der Ausnahme, dass der durchgehende Wicklungskörper 25 anstelle des Wicklungskörpers 22 verwendet wird.
Weil nach Ausführungsform 4 der durchgehende Wicklungskörper 25 äquivalent dazu, ein benachbartes Paar von Wicklungskörpern 22 zu integrieren, aufgebaut wird, bilden vierundzwanzig durchgehende Wicklungskörper 25 die Wicklungsbaugruppe, was den Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe erleichtert. Die Anzahl an Schweißnähten der Wicklungsenden der Wicklungsbaugruppe ist auch auf die Hälfte reduziert, was Schweißprozesse und Isolierbehandlungsprozesse zwischen den Schweißabschnitten weiter vereinfacht und die Produktivität verbessert.
Darüber hinaus beträgt in der vorstehenden Ausführungsform 4 die Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol zwei, und benachbarte Paare aus Wicklungskörpern werden unter Verwendung einzelner Leiterdrähte hergestellt, aber die Anzahl durchgehender Wicklungskörper, die unter Verwendung eines einzelnen Leiterdrahts hergestellt werden, muss nur mehr oder gleich zwei betragen oder weniger als die oder gleich der Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol sein. Mit anderen Worten, wenn die Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol drei beträgt, dann können drei benachbarte Wicklungskörper unter Verwendung eines einzelnen Leiterdrahts hergestellt werden, oder es können nur zwei benachbarte Wicklungskörper unter Verwendung eines einzelnen Leiterdrahts hergestellt werden.
Ausführungsform 5
43 ist eine abgewickelte Projektion eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in identische Nutgruppen eines Statorkerns eingebaut sind. Darüber hinaus sind in 43 der Einfachheit halber Spulenenden als gerade Linien dargestellt.
In 43 umfassen Wicklungskörper 22A: vier erste geradlinige Abschnitte 22a, die in einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht, einer fünften Schicht und einer sechsten Schicht einer Nut 13 auf einer ersten Seite von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b untergebracht sind; vier zweite geradlinige Abschnitte 22b, die in einer dritten Schicht, einer vierten Schicht, einer siebten Schicht und einer achten Schicht einer Nut 13 auf einer zweiten Seite von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b untergebracht sind; und erste und zweite Spulenenden 22c und 22d, die abwechselnd erste Längsenden miteinender und zweite Längsenden miteinander zwischen Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b verbinden.
Vier erste Spulenenden 22c erstrecken sich längs mit einem vorbestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der sechsten Schicht in der ersten Nut 13 zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind jeweils annähernd im rechten Winkel an ersten oberen Abschnitten 22e (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand 2d radial nach außen (zu Bodenabschnitten in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Nut 13 mit dem vorbestimmten Neigungswinkel nach innen und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der siebten Schicht und der achten Schicht in der zweiten Nut 13 angeschlossen.
Zwei zweite Spulenenden 22d erstrecken sich längs mit dem vorbestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von zweiten Enden der zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der dritten Schicht und der siebten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, sind annähernd im rechten Winkel an zweiten oberen Abschnitten 22f (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand 2d radial nach innen (zu Öffnungen in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit dem vorbestimmten Neigungswinkel nach innen, und sind an zweite Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der zweiten Schicht und der sechsten Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
Ein zweites Spulenende 22d erstreckt sich längs mit dem vorbestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von einem zweiten Ende des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der vierten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, ist annähernd im rechten Winkel an einem zweiten oberen Abschnitt 22f (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand 2d radial nach außen verschoben, und ist anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstreckt sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit dem vorbestimmten Neigungswinkel nach innen, und ist an das zweite Ende des ersten geradlinigen Abschnitts 22a in der fünften Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
In den auf diese Weise aufgebauten Wicklungskörpern 22A sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b und die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d jeweils in einer Richtung kurzer Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts in einer einzelnen Kolonne so angeordnet, dass flache Flächen, die durch lange Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts gebildet sind, einander zugewandt sind. Die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b sind radial um einen Radialverschiebungsbetrag an den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f der verbindenden ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d verschoben. Speziell sind die ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der sechsten Schicht im Inneren der ersten Nut 13 untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der siebten Schicht und der achten Schicht im Inneren der zweiten Nut 13 untergebracht.
Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a eines ersten Wicklungskörpers 22A und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b eines zweiten Wicklungskörpers 22A sind so in jeweiligen Nuten 13 untergebracht, dass sie sich in einer einzelnen Kolonne in einer radialen Richtung (in einer Nuttiefenrichtung) aufreihen. Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des ersten Wicklungskörpers 22A sind in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der sechsten Schicht untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b des zweiten Wicklungskörpers 22A sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der siebten Schicht und der achten Schicht untergebracht.
Weil die Wicklungskörper 22A auch in einer Umfangsrichtung in einer Teilung einer Nut angeordnet sind, ohne einander zu behindern, zeigen sich folglich Wirkungen, die denjenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnlich oder identisch sind.
Weil in Ausführungsform 5 ein maximaler Radialverschiebungsbetrag (2d) an ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f kleiner ist als eine Gesamtdicke (4d) erster und zweiter geradliniger Abschnitte 22a und 22b in einer Anordnungsrichtung im Inneren von Nuten 13, sind die radialen und axialen Abmessungen der Spulenendengruppen im Vergleich zu der in Patentschrift 1 beschriebenen Statorwicklung reduziert, wodurch es ermöglich wird, dass eine Verkleinerung der drehenden elektrischen Maschine erzielt werden kann.
Beim Anbringen der Wicklungskörper 22A ist es notwendig, zwei Wicklungskörper 22A in einer radialen Richtung fluchtend so auszurichten, dass der Leiterdraht des zweiten Wicklungskörpers 22A in radiale Spalte zwischen dem Leiterdraht des ersten Wicklungskörpers 22A eintritt. Weil nach Ausführungsform 5 der Radialverschiebungsbetrag an den ersten oberen Abschnitten 22e von oberen ersten Spulenendenabschnitten 22c gleich 2d ist, ist eine Ausrichtung der zwei Wicklungskörper 22A erleichtert, wodurch es ermöglicht wird, den Zusammenbau zu verbessern. Wenn darüber hinaus Ausführungsform 5 auf den Zusammenbau großer Anzahlen von Wicklungskörpern angewendet wird, bei dem eine Ausrichtung von zwei Wicklungskörpern schwierig ist, werden die Wirkungen sogar noch ausgeprägter.
Zusätzlich ist der Radialverschiebungsbetrag an den ersten oberen Abschnitten 22e gleich 2d, und die Formen des ersten Spulenendenabschnitts 22c, der die erste Schicht mit der dritten Schicht verbindet, und des ersten Spulenendenabschnitts 22c, der die zweite Schicht mit der vierten Schicht verbindet, und die Formen des ersten Spulenendenabschnitts 22c, der die fünfte Schicht mit der siebten Schicht verbindet, und des ersten Spulenendenabschnitts 22c, der die sechste Schicht mit der achten Schicht verbindet, sind fast identisch, was eine Formgebung der Wicklungskörper erleichtert. Die vorliegenden Anmelder fanden heraus, dass ähnlich oder identische Wirkungen erzielt werden, indem a zu einem Faktor der Anzahl von Windungen m in den Wicklungskörpern gemacht wird, wenn der Radialverschiebungsbetrag in den ersten oberen Abschnitten 22e ungefähr a × d ist.
Ausführungsform 6
44 ist eine abgewickelte Projektion eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen in identische Nutgruppen eines Statorkerns eingebaut sind. Darüber hinaus sind in 44 der Einfachheit halber Spulenenden als gerade Linien dargestellt.
In 44 umfassen Wicklungskörper 22B: vier erste geradlinige Abschnitte 22a, die in einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht, einer fünften Schicht und einer siebten Schicht einer Nut 13 auf einer ersten Seite von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b untergebracht sind; vier zweite geradlinige Abschnitte 22b, die in einer dritten Schicht, einer vierten Schicht, einer sechsten Schicht und einer achten Schicht einer Nut 13 auf einer zweiten Seite von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b untergebracht sind; und erste und zweite Spulenenden 22c und 22d, die abwechselnd erste Längsenden miteinender und zweite Längsenden miteinander zwischen Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b verbinden.
Zwei erste Spulenenden 22c erstrecken sich längs mit einem vorbestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht und der zweiten Schicht in der ersten Nut 13 zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind jeweils annähernd im rechten Winkel an ersten oberen Abschnitten 22e (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand 2d radial nach außen (zu Bodenabschnitten in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Nut 13 mit der vorbestimmten Neigung nach innen und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der dritten Schicht und der vierten Schicht in der zweiten Nut 13 angeschlossen.
Weitere zwei erste Spulenenden 22c erstrecken sich längs mit einer vorbestimmten Neigung in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der fünften Schicht und der siebten Schicht in der ersten Nut 13 zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind jeweils annähernd im rechten Winkel an ersten oberen Abschnitten 22e (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand d radial nach außen (zu Bodenabschnitten in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Nut 13 mit der vorbestimmten Neigung nach innen und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der sechsten Schicht und der achten Schicht in der zweiten Nut 13 angeschlossen.
Ein zweites Spulenende 22d erstreckt sich längs mit einer vorbestimmten Neigung in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von einem zweiten Ende des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der dritten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, ist annähernd im rechten Winkel an einem zweiten oberen Abschnitt 22f (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand d radial nach innen (zu Öffnungen in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, und ist anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstreckt sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit der vorbestimmten Neigung nach innen und ist an das zweite Ende des ersten geradlinigen Abschnitts 22a in der zweiten Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
Weitere zwei zweite Spulenenden 22d erstrecken sich längs mit einer vorbestimmten Neigung in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von zweiten Enden der zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der vierten Schicht und der sechsten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, sind jeweils annähernd im rechten Winkel an zweiten oberen Abschnitten 22f (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand d radial nach außen verschoben, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit der vorbestimmten Neigung nach innen und sind an die zweiten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der fünften Schicht und der siebten Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
In den auf diese Weise aufgebauten Wicklungskörpern 22B sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b und die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d jeweils in einer Richtung kurzer Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts in einer einzelnen Kolonne so angeordnet, dass flache Flächen, die durch lange Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts gebildet sind, einander zugewandt sind. Die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b sind radial um einen Radialverschiebungsbetrag an den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f der verbindenden ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d verschoben. Speziell sind die ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der siebten Schicht im Inneren der ersten Nut 13 untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der sechsten Schicht und der achten Schicht im Inneren der zweiten Nut 13 untergebracht.
Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a eines ersten Wicklungskörpers 22B und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b eines zweiten Wicklungskörpers 22B sind so in jeweiligen Nuten 13 untergebracht, dass sie sich in einer einzelnen Kolonne in einer radialen Richtung (in einer Nuttiefenrichtung) aufreihen. Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des ersten Wicklungskörpers 22B sind in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der siebten Schicht untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b des zweiten Wicklungskörpers 22B sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der sechsten Schicht und der achten Schicht untergebracht.
Weil die Wicklungskörper 22B auch in einer Umfangsrichtung in einer Teilung einer Nut angeordnet sind, ohne einander zu behindern, zeigen sich folglich Wirkungen, die denjenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnlich oder identisch sind.
Weil in Ausführungsform 6 ein maximaler Radialverschiebungsbetrag (2d) an ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f kleiner ist als eine Gesamtdicke (4d) erster und zweiter geradliniger Abschnitte 22a und 22b in einer Anordnungsrichtung im Inneren von Nuten 13, sind die radialen und axialen Abmessungen der Spulenendengruppen im Vergleich zu der in Patentschrift 1 beschriebenen Statorwicklung reduziert, wodurch es ermöglich wird, dass eine Verkleinerung der drehenden elektrischen Maschine erzielt werden kann.
Darüber hinaus wurde in jeder der vorstehenden Ausführungsformen ein Elektromotor mit Innenrotor erläutert, ähnliche oder identische Wirkungen zeigen sich aber auch, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Elektromotor mit Außenrotor angewendet wird.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurden Fälle erläutert, bei denen die vorliegende Erfindung auf einen Elektromotor angewendet wurde, wobei sich ähnliche oder identischen Wirkungen auch dann ergeben, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Generator angewendet wird.
Jede der vorstehenden Ausführungsformen wurde anhand eines Stators erläutert, der Anker ist aber nicht auf einen Stator beschränkt, und ähnliche oder identische Wirkungen zeigen sich auch, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Rotor angewendet wird, wobei der Rotor ein gewickelter Läufer ist.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurde eine drehende elektrische 8-Pol-48-Nuten-Maschine erläutert, es versteht sich aber von selbst, dass die Anzahl von Polen und die Anzahl von Nuten nicht auf acht Pole und achtundvierzig Nuten beschränkt ist. Darüber hinaus sind die Nuten in einem Verhältnis von zwei Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet, die Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol ist aber nicht auf zwei beschränkt und kann eine betragen, oder kann drei oder mehr betragen.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen werden Wicklungskörper unter Verwendung von Leiterdrähten hergestellt, die mit einer Isolierung beschichtet sind, aber es kann eine Isolierbeschichtungsbehandlung auf Wicklungskörper angewendet werden, die unter Verwendung von Leiterdrähten hergestellt wurden, die nicht mit einer Isolierung beschichtet sind.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wird die Anzahl von Nuten in einem Verhältnis von zwei Nuten pro Phase pro Pol hergestellt, und die Teilung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten der Wicklungskörper ist auf eine Winkelteilung von sechs Nuten eingestellt, um die Statorwicklung als eine Vollteilungswicklung aufzubauen, die Teilung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten der Wicklungskörper ist aber nicht auf eine Winkelteilung von sechs Nuten beschränkt. Wenn beispielsweise die Teilung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten der Wicklungskörper auf eine Winkelteilung von fünf Nuten eingestellt wird, kann die Statorwicklung als eine Kurzteilungswicklung aufgebaut werden, und wenn die Teilung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten der Wicklungskörper auf eine Winkelteilung von sieben Nuten eingestellt wird, kann die Statorwicklung als eine Langteilungswicklung aufgebaut werden. Zusätzlich kann, wenn Wicklungskörper, in denen die Teilung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten auf eine Winkelteilung von fünf Nuten eingestellt ist, und Wicklungskörper, in denen die Teilung zwischen den ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten auf eine Winkelteilung von sieben Nuten eingestellt ist, umfänglich abwechselnd angeordnet werden, eine Statorwicklung aufgebaut werden, in der Kurzteilungswicklungen und Langteilungswicklungen kombiniert sind.

Claims

Drehende elektrische Maschine, die einen Anker enthält, der durch Anbringen eines Ankerkerns an einer ringförmigen Ankerwicklung ausgebildet wird, wobei: die Ankerwicklung ausgebildet wird, indem Wicklungskörper einzeln in Nutenpaaren des Ankerkerns angebracht werden, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, wobei die Wicklungskörper jeweils durch Aufwickeln eines fugenlosen, durchgehenden Leiterdrahts, der mit einer Isolierung beschichtet ist, über m Windungen in einer Spiralform so ausgebildet werden, dass Endabschnitte von geradlinigen Abschnitten durch Spulenenden verbunden werden, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist; die Spulenenden einen oberen Abschnitt haben, der sich um einen vorbestimmten Betrag in einer radialen Richtung an einem annähernd mittigen Abschnitt zwischen den verbundenen geradlinigen Abschnitten verschiebt; wobei die radiale Verschiebung am oberen Abschnitt ungefähr a × d beträgt, wobei a eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich (m – 1) ist, und deine radiale Dicke der geradlinigen Abschnitte ist, die im Inneren der Nuten aufgenommen sind; 2m der Leiterdrähte von verschiedenen Paaren der Wicklungskörper im Inneren der Nuten in einer radialen Richtung gestapelt aufgenommen sind; und der Ankerkern Kernblöcke aufweist, die umfänglich unterteilt sind, wobei jeder der Kernblöcke aufweist: einen kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt; und einen Zahn, der sich vom Kernrückenabschnitt radial erstreckend angeordnet ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei a eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei a ein Faktor von m ist.
Drehende elektrische Maschine, die einen Anker enthält, der durch Anbringen eines Ankerkerns an einer ringförmigen Ankerwicklung ausgebildet wird, wobei: die Ankerwicklung ausgebildet wird, indem Wicklungskörper einzeln in Nutenpaaren des Ankerkerns angebracht werden, die um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten getrennt sind, wobei die Wicklungskörper jeweils durch Aufwickeln eines fugenlosen, durchgehenden Leiterdrahts, der mit einer Isolierung beschichtet ist, über m Windungen in einer Spiralform so ausgebildet werden, dass Endabschnitte von geradlinigen Abschnitten durch Spulenenden verbunden werden, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist; und geradlinige Abschnitte von zweien der Wicklungskörper so untergebracht sind, dass sie sich radial in jeder der Nuten des Ankerkerns so aufreihen, dass mehr als oder gleich ein geradliniger Abschnitt oder weniger als oder gleich (m – 1) geradlinige Abschnitte einer ersten Wicklungskörpers zwischen geradlinigen Abschnitten eines zweiten Wicklungskörpers eintritt/eintreten.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol mehr als oder gleich zwei beträgt, und mehr als oder gleich zwei oder weniger als die oder gleich der Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol der Wicklungskörper, die aufeinanderfolgend in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, jeweils unter Verwendung eines einzelnen Leiterdrahts hergestellt werden.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Querschnitt des Leiterdrahts rechteckig ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei der Querschnitt des Leiterdrahts ein längliches Rechteck ist, und der Leiterdraht im Inneren der Nuten so untergebracht ist, dass er sich radial so aufreiht, dass eine lange Seite des länglichen rechteckigen Querschnitts in einer Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Höhen der oberen Abschnitte der Spulenenden der Wicklungskörper ausgehend von einer axialen Endfläche des Ankerkerns zu einer radial inneren Seite hin stufenweise abnehmen.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich die Spulenenden der Wicklungskörper näher an Bodenabschnitten der Nuten des Ankerkerns als an Öffnungsenden der Nuten befinden.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich die Spulenenden der Wicklungskörper näher an Öffnungen der Nuten des Ankerkerns als an Bodenabschnitten der Nuten befinden.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine, folgende Schritte umfassend: Herstellen von Wicklungskörpern, die jeweils durch Aufwickeln eines fugenlosen, durchgehenden Leiterdrahts über m Windungen in einer Spiralform so ausgebildet werden, dass Endabschnitte von geradlinigen Abschnitten durch Spulenenden verbunden werden, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist; Zusammensetzen einer Wicklungsbaugruppe, indem die Wicklungskörper in einer Umfangsrichtung so aufgereiht werden, dass die Spulenenden einander in einer radialen Richtung überlagern; und Aufreihen mehrerer Kernblöcke in einer Ringform um einen Außenumfang der Wicklungsbaugruppe und Einsetzen der mehreren Kernblöcke radial in die Wicklungsbaugruppe, wobei die Kernblöcke aufweisen: einen kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt; und einen Zahn, der sich von einem Innenumfangsabschnitt des Kernrückenabschnitts radial nach innen erstreckend angeordnet ist.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei im Schritt des Zusammensetzens der Wicklungsbaugruppe die Wicklungsbaugruppe zusammengesetzt wird, indem die Wicklungskörper einzeln in einer Umfangsrichtung bewegt werden.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine nach Anspruch 12, wobei im Schritt des Zusammensetzens der Wicklungsbaugruppe die Wicklungsbaugruppe in einer Ringform durch Zusammensetzen eines C-förmigen Aufbaus zusammengesetzt wird, bis ein einzelner Wicklungskörper der Wicklungskörper, die die Wicklungsbaugruppe bilden, übrig bleibt, eine Öffnung des Aufbaus so aufgeweitet wird, dass eine Öffnungsweite der C-Form des Aufbaus weiter wird als eine Umfangsbreite des Wicklungskörpers, der übrige einzelne Wicklungskörper an einem ersten Umfangsende des Aufbaus durch die Öffnung des Aufbaus hindurch eingebaut wird, und anschließend die Wicklungskörper an Enden der Öffnung zusammengesetzt werden, indem die Öffnung des Aufbaus geschlossen wird.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine nach Anspruch 11, wobei im Schritt des Zusammensetzens der Wicklungsbaugruppe Teilbaugruppen zusammengesetzt werden, indem mehrere der Wicklungskörper einzeln in einer Umfangsrichtung bewegt werden, und die Wicklungsbaugruppe zusammengesetzt wird, indem die Teilbaugruppen einzeln in einer Umfangsrichtung bewegt werden.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine nach Anspruch 14, wobei im Schritt des Zusammensetzens der Wicklungsbaugruppe die Wicklungsbaugruppe in einer Ringform durch Zusammensetzen eines C-förmigen Aufbaus zusammengesetzt wird, bis eine einzelne Teilbaugruppe der Teilbaugruppen, die die Wicklungsbaugruppe bilden, übrig bleibt, eine Öffnung des Aufbaus so aufgeweitet wird, dass eine Öffnungsweite der C-Form des Aufbaus weiter wird als eine Umfangsbreite der Teilbaugruppe, die übrige einzelne Teilbaugruppe an einem ersten Umfangsende des Aufbaus durch die Öffnung des Aufbaus hindurch eingebaut wird, und anschließend die Teilbaugruppen an Enden der Öffnung zusammengesetzt werden, indem die Öffnung des Aufbaus geschlossen wird.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei im Schritt des Einbauens der Wicklungsbaugruppe in den Ankerkern Kernblöcke, die gebildet werden, indem der Ankerkern umfänglich durch eine Zahl geteilt wird, die gleich einer Gesamtanzahl von Nuten ist, und die aufweisen: einen kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt; und einen einzelnen Zahn, der sich von einem Innenumfangsabschnitt des Kernrückenabschnitt radial nach innen erstreckend angeordnet ist, in einer Ringform auf einer Außenumfangsseite der Wicklungsbaugruppe so angeordnet werden, dass Spitzenenden des Zahns zwischen jeweilige benachbarte Kolonnen aus geradlinigen Abschnitten gerichtet sind, und die in der Ringform angeordneten Kernblöcke radial so nach innen bewegt werden, dass die Spitzenabschnitte der Zähne gleichzeitig zwischen jede der Kolonnen aus den geradlinigen Abschnitten eingesetzt werden.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei im Schritt des Einbauens der Wicklungsbaugruppe in den Ankerkern Kernblöcke, die gebildet werden, indem der Ankerkern in einer Anordnungsrichtung der Nuten durch eine Zahl gleich geteilt wird, die die Hälfte einer Gesamtanzahl von Nuten beträgt, und die aufweisen: einen kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt; und zwei Zähne, die sich vom Innenumfangsabschnitt des Kernrückenabschnitts umfänglich getrennt radial nach innen erstrecken, in einer Ringform auf einer Außenumfangsseite der Wicklungsbaugruppe so angeordnet werden, dass Spitzenenden des Zahns zwischen jeweilige benachbarte Kolonnen der geradlinigen Abschnitte gerichtet sind, und die in der Ringform angeordneten Kernblöcke radial so nach innen bewegt werden, dass die Spitzenabschnitte der Zähne gleichzeitig zwischen jede der Kolonnen aus den geradlinigen Abschnitten eingesetzt werden.
Herstellungsverfahren für eine drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Wicklungsbaugruppe, bevor die Zähne der Kernblöcke eingesetzt werden, so ausgebildet wird, dass sie einen Durchmesser hat, der größer ist als ein endgültiger Durchmesser der in den Ankerkern eingebauten Wicklungsbaugruppe.