DE102012108943A1

DE102012108943A1 - Rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102012108943A1
Application number: DE102012108943A
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Ikeda; Toru Wakimoto; Yoshimitsu Takahashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-09-24
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-03-28
Also published as: CN103117613B; CN103117613A; US9136738B2; US20130076188A1

Abstract

Eine rotierende elektrische Maschine enthält einen Rotor und einen Stator. Der Rotor hat eine Anzahl von Paaren von magnetischen Polen. Der Stator enthält einen Statorkern und eine Statorwicklung, welche aus einer Mehrzahl von Phasenwicklungen besteht, welche auf den Statorkern gewickelt sind. Der Statorkern hat für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung n umfangsmäßig aufeinander folgende Einphasen-Nuten, in welchen nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, je Magnetpol des Rotors, worin n eine natürliche Zahl nicht kleiner als 2 ist. Jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung besitzt erste bis k-te Abschnitte, welche der Reihe nach von einem Ende zu dem anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet sind, worin k eine natürlich Zahl nicht kleiner als 2 ist. Der erste Abschnitt findet in anderen der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung Aufnahme, als der k-te Abschnitt.

Description

QUERBEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-208278 , eingereicht am 24. September 2011, Nr. 2012-15596 , eingereicht am 27. Januar 2012, und Nr. 2012-148570 , eingereicht am 2. Juli 2012, und beansprucht die Prioritäten dieser Anmeldungen. Der Inhalt dieser Anmeldungen ist in seiner jeweiligen Gesamtheit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeführt.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft rotierende elektrische Maschinen, welche beispielsweise in Motorfahrzeugen als elektrische Motoren und elektrische Generatoren verwendet werden.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Es sind rotierende elektrische Maschinen bekannt, welche einen Rotor und einen Stator aufweisen. Der Rotor besitzt eine Mehrzahl von Paaren magnetischer Pole, welche in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind. Der Stator enthält einen Statorkern und eine Statorwicklung. Der Statorkern weist eine Anzahl von Nuten auf, welche in Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind, und der Stator steht dem Rotor radial gegenüber. Die Statorwicklung besteht aus einer Anzahl von Phasenwicklungen, welche jeweils in der Weise auf den Statorkern gewickelt sind, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingesetzt sind.
Um darüber hinaus einen hohen Ausgang der rotierenden elektrischen Maschine sicherzustellen, ist der Statorkern so ausgebildet, dass er für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung eine Anzahl in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Einphasen-Nuten aufweist, in welche je magnetischer Pol des Rotors nur die Phasenwicklung Aufnahme findet.
Beispielsweise offenbart die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-69729 (nachfolgend zur Vereinfachung als Patentdokument 1 bezeichnet) eine dreiphasige Statorwicklung, welche als Wellenwicklung auf den Statorkern gewickelt ist, der zwei Einphasen-Nuten je Phasenwicklung der Statorwicklung und je Magnetpol des Rotors aufweist.
Im Einzelnen besteht, wie in 26A gezeigt ist, die Statorwicklung aus einer U-Phasenwicklung, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung. Jede der U-, V- und W-Phasenwicklungen enthält einen ersten Abschnitt (a), einen zweiten Abschnitt (b), einen dritten Abschnitt (c) und einen vierten Abschnitt (d). Die vier Abschnitte (a) bis (d) sind der Reihe nach von einem Anschluss der Phasenwicklung an einem Ende der Phasenwicklung zu einem neutralen Punkt der Statorwicklung an dem anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet. Betrachtet man weiter nur die U-Phasenwicklung als Beispiel, dann finden, wie in 26B gezeigt ist, der erste Abschnitt (a) und der vierte Abschnitt (d) der U-Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten U1 des Statorkerns, während der zweite Abschnitt (b) und der dritte Abschnitt (c) der U-Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten U2 des Statorkerns finden. Das bedeutet, die ersten und vierten Abschnitte (a) und (d) finden in unterschiedlichen der Einphasen-Nuten für die U-Phasenwicklung gegenüber den zweiten und dritten Abschnitten (b) und (c) Aufnahme. Vorliegend sind die Einphasen-Nuten U1 umfangsmäßig voneinander um eine magnetische Polteilung beabstandet (d. h., eine Teilung zwischen den magnetischen Nordpolen und Südpolen des Rotors); die Einphasen-Nuten U2 sind ebenfalls umfangsmäßig voneinander durch eine magnetische Polteilung beabstandet; jede der Einphasen-Nuten U1 ist unmittelbar benachbart zu einer der Einphasen-Nuten U2 angeordnet. Zusätzlich ist zu beachten, dass die V-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung der Statorwicklung auf dem Statorkern in derselben Weise gewickelt sind, wie die U-Phasenwicklung.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-64914 (nachfolgend zur Vereinfachung als Patentdokument 2 bezeichnet) offenbart eine dreiphasige Statorwicklung, welche auf einen Statorkern in einer Weise gewickelt ist, dass sie ein Zwischending zwischen einer Schleifenwicklung und einer Wellenwicklung ist. Der Statorkern besitzt drei Einphasen-Nuten je Phasenwicklung des Statorkerns und je magnetischem Pol des Rotors. Weiter findet in jeder Nut des Statorkerns die Statorwicklung Aufnahme in sechs Schichten mit Bezug auf die Radialrichtung des Statorkerns. Im einzelnen ist die Statorwicklung zunächst als Schleifenwicklung um den Statorkern gewickelt, so dass sie die radial innen liegenden vier Schichten in jeder Nut des Statorkerns auffüllt und ist dann als Wellenwicklung um den Statorkern gewickelt, so dass sie die radial außen liegenden zwei Schichten in jeder Nut des Statorkerns füllt. Weiter enthält jede Phasenwicklung der Statorwicklung erste bis siebte Abschnitte. Für jede Phasenwicklung der Statorwicklung finden der erste Abschnitt und der sechste Abschnitt (d. h., der letzte Abschnitt) der Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung.
Das bedeutet, sowohl in dem Patentdokument 1 und dem Patentdokument 2 finden für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste und der letzte Abschnitt der Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung.
UNTERSUCHUNGEN DURCH DIE ERFINDER
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Grund untersucht, warum die Konfigurationen für die Aufnahme der ersten und letzten Abschnitte jeder Phasenwicklung in denselben Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung bisher nach dem Stande der Technik verwendet wurden.
Im einzelnen ist es für die Minimierung der aufragenden Höhen der Spulenköpfe der Statorwicklung über die entsprechenden Endflächen des Statorkerns vorteilhaft, sämtliche Anschlüsse und den neutralen Punkt der Statorwicklung radial außerhalb des Statorkerns anzuordnen. Vorliegend bezeichnen die Spulenköpfe diejenigen Teile der Statorwicklung, welche außerhalb der Nuten des Statorkerns gelegen sind und jeweils von den entsprechenden axialen Endflächen des Statorkerns vorstehen.
Um sämtliche Anschlüsse und den neutralen Punkt der Statorwicklung radial außerhalb des Statorkerns anzuordnen, ist es weiter notwendig, eine gerade Anzahl von Überbrückungsdrähten vorzusehen, um radial einen Spulenkopf der Statorwicklung zu überqueren. Insbesondere ist es, wenn der Statorkern zwei Einphasen-Nuten je Phasenwicklung der Statorwicklung und je magnetischem Pol des Rotors aufweist, notwendig, entweder null (d. h. keinen) Überbrückungsdraht oder sechs (d. h., zwei je Phasenwicklung) Überbrückungsdrähte vorzusehen, um die Spulenköpfe der Statorwicklung zu überqueren.
In dem Falle, in welchem die Anzahl von Überbrückungsdrähten, welche in Radialrichtung den Spulenkopf überqueren, gleich null ist, überlappen die Phasenwicklungen der Statorwicklung einander in sechs Schichten in Axialrichtung des Statorkerns unabhängig von den Positionen der Abschnitte der Phasenwicklungen in den Nuten des Statorkerns. Darüber hinaus ist in jenen Fällen die Anzahl von Arten (oder Gestaltungsmustern) der Überbrückungsdrähte, welche in der Statorwicklung verwendet werden, gleich neun.
Mehr ins Einzelne gehend zeigt 27A einen Fall, in welchem für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste Abschnitt (a) und der vierte Abschnitt (d) der Phasenwicklung in denselben Einphasen-Nuten Aufnahme finden, während der zweite Abschnitt (d) und der dritte Abschnitt (c) der Phasenwicklung in denselben Einphasen-Nuten Aufnahme finden. 27B zeigt einen anderen Fall, in welchem für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste Abschnitt (a) und der zweite Abschnitt (b) der Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten finden, während der dritte Abschnitt (c) und der vierte Abschnitt (d) der Phasenwicklung wiederum Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten finden. In jedem dieser Fälle, welche in den 27A und 27B gezeigt sind, werden sechs unterschiedliche Arten von Überbrückungsdrähten am radial inneren Umfang der Statorwicklung angeordnet, um die entsprechenden Paare der ersten bis vierten Abschnitte (a) bis (d) jeder Phasenwicklung der Statorwicklung zu überbrücken. Andererseits sind drei unterschiedliche Arten von Überbrückungsdrähten an den radial äußeren Umfang des Statorkerns angeordnet, um entsprechende Paare der ersten bis vierten Abschnitte (a) bis (d) jeder Phasenwicklung der Statorwicklung zu überbrücken. Es gibt jedoch keine Überbrückungsdrähte, welche radial den Spulenkopf der Statorwicklung überqueren. Demgemäß ist die Gesamtzahl der Arten von Überbrückungsdrähten, welche in der Statorwicklung verwendet werden, gleich neun.
Weiter überlappen die Überbrückungsdrähte der Statorwicklung einander in sechs Schichten mit Bezug auf die Axialrichtung des Statorkerns.
Zusätzlich ist zu beachten, dass zwar in den 27A und 27B sechs Überbrückungsdrähte dargestellt sind, welche sich auf der radialen Innenseite des Statorkerns erstrecken, dass aber diese Überbrückungsdrähte tatsächlich sich über den Spulenkopf der Statorwicklung erstrecken, ohne dass sie radial innen von dem Statorkern wegstehen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Überbrückungsdrähte, welche radial über dem Spulenkopf hinweggeführt sind, nicht gleich null in Fällen sein kann, in welchen für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste Abschnitt (a) und der dritte Abschnitt (c) der Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten finden, während der zweite Abschnitt (b) und der vierte Abschnitt (d) der Phasenwicklung wiederum Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten finden.
Andererseits zeigen die 28A bis 28C drei Fälle, in denen die Anzahl der Überbrückungsdrähte, welche radial den Spulenkopf überqueren, gleich sechs ist.
Im Einzelnen zeigt 28C einen Fall, in welchem für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste Abschnitt (a) und der zweite Abschnitt (b) der Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten finden, während wiederum der dritte Abschnitt (c) und der vierte Abschnitt (d) der Phasenwicklung Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten finden. In diesem Falle sind es sechs Überbrückungsdrähte, welche radial über den Spulenkopf der Statorwicklung hinweg geführt sind. Weiter überlappen sich sämtliche der Überbrückungsdrähte, welche in der Statorwicklung verwendet werden, einander in sechs Schichten in Axialrichtung des Statorkerns. Außerdem ist die Gesamtzahl von Arten der Überbrückungsdrähte, welche in der Statorwicklung verwendet werden, gleich acht.
28B verdeutlicht einen anderen Fall, bei welchem für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste Abschnitt (a) und der dritte Abschnitt (c) der Phasenwicklung in denselben Einphasen-Nuten Aufnahme finden, während der zweite Abschnitt (b) und der vierte Abschnitt (d) der Phasenwicklung in denselben Einphasen-Nuten aufgenommen sind. In diesem Falle ergeben sich sechs Überbrückungsdrähte, welche radial über den Spulenkopf der Statorwicklung geführt sind. Weiter überlappen sich sämtliche Überbrückungsdrähte, welche in der Statorwicklung verwendet werden, in vier Schichten mit Bezug auf die Axialrichtung des Statorkerns. Zusätzlich ist die Gesamtzahl von Arten von Überbrückungsdrähten, welche in der Statorwicklung verwendet werden, auf fünf reduziert.
28A zeigt wieder einen anderen Fall, bei welchem für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste Abschnitt (a) und der vierte Abschnitt (d) der Phasenwicklung in denselben Einphasen-Nuten Aufnahme finden, während der zweite Abschnitt (b) und der dritte Abschnitt (c) der Phasenwicklung wiederum in denselben Einphasen-Nuten untergebracht sind. In diesem Falle gibt es sechs Überbrückungsdrähte, welche radial den Spulenkopf der Statorwicklung überkreuzen. Weiter überlappen einander sämtliche Überbrückungsdrähte, welche in der Statorwicklung verwendet werden, einander in vier Schichten in axialer Richtung des Statorkerns. Zusätzlich ist die Gesamtzahl von Arten von Überbrückungsdrähten, welche in der Statorwicklung verwendet werden, auf vier reduziert.
Unter sämtlichen Statorkonstruktionen, welche in den 27A und 27B sowie 28A bis 28C gezeigt sind, ist die Konstruktion nach 28A bezüglich der Minimierung der axialen Länge der Statorwicklung und der Erleichterung der Herstellung des Stators am meisten vorzuziehen. Demgemäß wurde aus obigen Gründen die Konstruktion der Aufnahme der ersten und letzten Abschnitte jeder Phasenwicklung in den Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung im Stande der Technik weitgehend eingesetzt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch ein Problem bei Statorwicklungen für rotierende elektrische Maschinen festgestellt.
Wenn insbesondere bei einem Elektromotor eine Rechteckwellenspannung, deren Maximalspannung gleich V₀ ist, wie in 29 dargestellt ist, zwischen die Anschlüsse der Phasenwicklungen der Statorwicklung des Motors angelegt wird, ist die tatsächliche Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung (d. h., die tatsächliche Maximalspannung an irgendwelchen zwei der Phasenwicklungen der Statorwicklung) größer als V₀ aufgrund der Spannungsspitze, welche in 30 dargestellt ist.
31 zeigt die Änderung des Verstärkungsfaktors der tatsächlichen Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung im Verhältnis zur Maximalspannung V₀ in Abhängigkeit von der Frequenz.
Man erkennt aus 31, dass der Verstärkungsfaktor seinen Scheitelwert erreicht, wenn die Statorwicklung eine Resonanzfrequenz mit Bezug auf harmonische Komponenten der Rechteckwellenspannung hat, die zwischen die Anschlüsse der Phasenwicklung und der Statorwicklung gelegt ist.
Wenn weiter die Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung verstärkt wird, dann kann sich die Notwendigkeit ergeben, den Abstand der Statorwicklung von Phase zu Phase zu erhöhen (beispielsweise durch Erhöhen der Dicke der Isolationsbeschichtungen der Phasenwicklungen der Statorwicklung), um dadurch die elektrische Isolation zwischen den Phasenwicklungen zu verbessern und um Kurzschlüsse am Auftreten zwischen den Phasenwicklungen zu hindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer beispielsweisen Ausführungsform wird eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, welche einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Rotor besitzt eine Anzahl von Paaren magnetischer Pole, welche in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind. Der Stator enthält einen Statorkern und eine Statorwicklung. Der Statorkern besitzt eine Mehrzahl von Nuten, welche in Umfangsrichtung des Statorkernes angeordnet sind, wobei der Statorkern dem Rotor radial gegenüberliegt. Die Statorwicklung besteht aus einer Anzahl von Phasenwicklungen, welche jeweils so auf den Statorkern gewickelt sind, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingelegt sind. Weiter hat gemäß dieser Ausführungsform der Statorkern für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung n in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Einphasen-Nuten je magnetischer Pol des Motors, in welchem nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, wobei n eine natürliche Zahl größer als oder gleich groß wie 2 ist. Jeder der Phasenwicklungen der Statorwicklung besitzt k Abschnitte einschließlich eines ersten Abschnittes und eines k-ten Abschnittes, wobei k eine natürliche Zahl größer als oder gleich groß wie 2 ist. Die ersten bis k-ten Abschnitte sind der Reihe nach von einem Ende zum anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet. Der erste Abschnitt findet gegenüber dem k-ten Abschnitt in anderen der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung Aufnahme.
Mit der vorstehend angegebenen Konstruktion kann die negative gegenseitige Induktivität zwischen dem ersten und dem k-ten Abschnitt minimal gemacht werden, wodurch die Abnahme der Gesamtinduktivität der Statorwicklung aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivität minimiert wird. Folglich ist es möglich, sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung zu erniedrigen. Demzufolge ist es möglich, die maximale Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung herabzusetzen, wodurch der notwendige Zwischenraum von Phase zu Phase der Statorwicklung zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen der Statorwicklung verkleinert werden kann.
Gemäß einer anderen beispielsweisen Ausführungsform wird eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, welche einen Rotor und einen Stator aufweist. Der Stator enthält einen Statorkern und eine Statorwicklung. Der Statorkern besitzt eine Anzahl von Nuten, welche in Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind, wobei der Stator dem Rotor radial gegenübersteht. Die Statorwicklung ist aus einer Anzahl von Phasenwicklungen gebildet, die jeweils in solcher Weise auf den Statorkern gewickelt sind, dass sie in jeweils entsprechende der Nuten des Statorkerns eingelegt sind. Weiter enthält gemäß dieser Ausführungsform jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung k Abschnitte, welche der Reihe nach von einem Ende zum anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet sind, wobei k eine natürliche Zahl größer als oder gleich groß wie 2 ist. Jede der k Abschnitte ist auf den Statorkern in solcher Weise gewickelt, dass sich eine umfangsmäßige Fortschrittrichtung des Abschnittes für jede Vollendung eines umfangsmäßigen Vorrückens von 360°/k umkehrt.
Mit der zuvor angegebenen Konstruktion können für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung die k Abschnitte der Phasenwicklung gesondert in füreinander verschiedene der entsprechenden Nuten für die Phasenwicklung untergebracht werden. Folglich ist es möglich, die magnetische Kopplung zwischen den k Abschnitten der Phasenwicklung zu schwächen, wodurch die negativen gegenseitigen Induktivitäten dazwischen minimal gemacht werden. Somit ist es möglich, die Verminderung in der Gesamtinduktivität der Statorwicklung aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivität minimal zu machen, wodurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung herabgesetzt werden. Demzufolge ist es möglich, die maximale Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung herabzusetzen, wodurch der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen der Statorwicklung verkleinert wird.
Gemäß wiederum einer anderen beispielsweisen Ausführungsform wird eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, welche einen Rotor und einen Stator enthält. Der Stator enthält einen Statorkern und eine Statorwicklung. Der Statorkern besitzt eine Anzahl von Nuten, welche in Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind, und der Statorkern steht dem Rotor radial gegenüber. Die Statorwicklung besteht aus einer Anzahl von Phasenwicklungen, welche jeweils derart auf den Statorkern gewickelt sind, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingesetzt sind. Weiter besteht gemäß dieser Ausführungsform jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus j Unterwicklungen, welche zueinander zwischen einander gegenüberliegenden Enden der Phasenwicklung parallel geschaltet sind, wobei j eine natürliche Zahl größer als oder gleich groß wie 2 ist. Jede der Unterwicklungen enthält k Abschnitte, welche der Reihe nach von einem Ende der Unterwicklung zum anderen Ende der Unterwicklung angeordnet sind, wobei k eine natürliche Zahl größer als oder gleich groß wie 2 ist. Zählt man von einem Ende der Phasenwicklung aus, so finden Abschnitte mit derselben Nummer der Unterwicklungen der Phasenwicklung Aufnahme in denselben der entsprechenden Nuten für die Phasenwicklung, so dass sie zueinander in den entsprechenden Nuten benachbart sind.
Mit dem zuvor beschriebenen Aufbau können für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung die ersten Abschnitte der Unterwicklungen der Phasenwicklung radial von den k-ten Abschnitten der Unterwicklungen getrennt werden, wodurch die magnetische Kopplung zwischen den ersten Abschnitten und den k-ten Abschnitten geschwächt wird. Folglich ist es möglich, die Verminderung in der Gesamtinduktivität der Statorwicklung aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivitäten zwischen den ersten Abschnitten und den k-ten Abschnitten zu minimieren, wodurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung vermindert werden. Demzufolge ist es möglich, die Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung herabzusetzen und hierdurch den notwendigen Zwischenraum von Phase zu Phase der Statorwicklung zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen der Statorwicklung zu verkürzen.
Gemäß abermals einer anderen beispielweisen Ausführungsform wird eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, welche einen Rotor und einen Stator enthält. Der Rotor besitzt eine Anzahl von Paaren magnetischer Pole, welche in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind. Der Stator enthält einen Statorkern und eine Statorwicklung. Der Statorkern weist eine Anzahl von Nuten auf, welche in Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet ist. Der Statorkern steht dem Rotor radial gegenüber. Die Statorwicklung besteht aus einer Anzahl von Phasenwicklungen, von denen jede auf den Statorkern in solcher Weise gewickelt ist, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingelegt ist. Weiter hat gemäß dieser Ausführungsform der Statorkern für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung 2j umfangsmäßig aufeinanderfolgende Einphasen-Nuten je Magnetpol des Rotors, in welche nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, wobei j eine natürliche Zahl größer als oder gleich groß wie 2 ist. Jeder der Phasenwicklungen der Statorwicklung besteht aus j Unterwicklungen, welche zwischen entgegengesetzten Enden der Phasenwicklung zueinander parallel geschaltet sind. Jede der Unterwicklungen besteht aus einer ersten Hälfte auf der Seite eines Endes der Phasenwicklung und einer zweiten Hälfte auf der Seite des anderen Endes der Phasenwicklung. Für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung finden sämtliche der ersten und zweiten Hälften der Unterwicklungen der Phasenwicklung gesondert Aufnahme in verschiedenen der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung.
Bei dem vorstehend angegebenen Aufbau finden für jede der Unterwicklungen der Phasenwicklungen der Statorwicklung die ersten und zweiten Hälften der Unterwicklung jeweils Aufnahme in zwei unterschiedlichen Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung. Folglich ist es möglich, die magnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Hälften der Unterwicklung zu schwächen, wodurch die negative gegenseitige Induktivität dazwischen minimal gemacht wird. Somit ist es möglich, die Abnahme der Gesamtinduktivität der Statorwicklung aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivität minimal zu machen, wodurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung herabgesetzt werden. Demzufolge ist es möglich, die Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung herabzusetzen, wodurch der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen der Statorwicklung verkürzt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird noch umfänglicher aus der detaillierten Beschreibung, welche nachfolgt, und aus den begleitenden Zeichnungen beispielsweiser Ausführungsformen verständlich, welche jedoch nicht im Sinne einer Beschränkung der Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen zu verstehen sind, sondern dem Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
In den begleitenden Zeichnungen stellen dar:
1 eine Teilquerschnittsansicht, welche den Gesamtaufbau einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht eines Stators der rotierenden elektrischen Maschine;
3 eine schematische perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Vorgangs des Einsetzens elektrischer Leiterelemente zur Bildung einer Statorwicklung des Stators in Nuten, welche in einem Statorkern des Stators gebildet sind;
4A, 4B und 4C jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Aufsicht und eine umfangsmäßige Abwicklung, welche zusammen die Art und Weise erläutern, in welcher jede Phasenwicklung der Statorwicklung als Wellenwicklung um den Statorkern gewickelt wird;
5A ein Verbindungsschema der Phasenwicklungen der Statorwicklung;
5B eine schematische Ansicht, welche die Positionen von ersten bis vierten Abschnitten (a) bis (d) einer U-Phasenwicklung der Statorwicklung in Einphasen-Nuten U1 und U2 des Statorkerns zeigt;
6 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung gemäß dem Paschen-Gesetz zwischen der Spannung des Entladungsbeginns, dem Druck und dem Abstand zwischen elektrischen Leitern aufzeigt;
7 eine graphische Darstellung, welche einen Vergleich bezüglich der Resonanzfrequenz und der Resonanzspitze zwischen dem Stator gemäß der ersten Ausführungsform und einem Stator herkömmlichen Aufbaus aufzeigt;
8A eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Messpositionen für die Spannung von Phase zu Phase bei der Statorwicklung in einem Experiment 1;
8B eine schematische Darstellung, welche den Aufbau des Stators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, welcher in dem Experiment 1 geprüft wurde;
9 eine graphische Darstellung, welche die Messergebnisse gemäß Experiment 1 zeigt;
10A und 10B eine perspektivische Darstellung bzw. eine Aufsicht, welche zusammen eine erste Modifikation des Aufbaus des Stators nach der ersten Ausführungsform erläutert;
11A, 11B und 11C eine perspektivische Darstellung bzw. eine Aufsicht bzw.
eine umfangsmäßige Abwicklung, welche zusammen eine zweite Modifikation des Aufbaus des Stators gemäß der ersten Ausführungsform zeigen;
12 ein Verbindungsdiagramm von Phasenwicklungen einer Statorwicklung eines Stators gemäß einer zweiten Ausführungsform;
13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Positionen von Abschnitten von Unterwicklungen jeder Phasenwicklung der Statorwicklung in entsprechenden Einphasen-Nuten eines Statorkerns des Stators gemäß der zweiten Ausführungsform;
14 ein Verbindungsdiagramm von Phasenwicklungen einer Statorwicklung eines Stators gemäß einer dritten Ausführungsform;
s15 eine umfangsmäßige Abwicklung, welche die Art und Weise verdeutlicht, in welcher jede Phasenwicklung der Statorwicklung um einen Statorkern des Stators gemäß der dritten Ausführungsform gewickelt ist;
16 eine umfangsmäßige Abwicklung, welche die Art und Weise aufzeigt, in welcher jede Phasenwicklung der Statorwicklung um den Statorkern gemäß einem Vergleichsbeispiel der dritten Ausführungsform gewickelt ist;
17 eine schematische Darstellung, welche die Positionen von Abschnitten der Unterwicklungen jeder Phasenwicklung der Statorwicklung in entsprechenden Einphasen-Nuten eines Statorkerns eines Stators gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
18 eine schematische Darstellung, welche die Positionen von Abschnitten von Unterwicklungen jeder Phasenwicklung einer Statorwicklung in entsprechenden Einphasen-Nuten eines Statorkerns in einem Stator gemäß einer fünften Ausführungsform erkennen lässt;
19 ein Verbindungsdiagramm von Phasenwicklungen einer Statorwicklung eines Stators gemäß einer sechsten Ausführungsform;
20 eine schematische Abbildung, welche die Positionen von Abschnitten von Unterwicklungen jeder Phasenwicklung der Statorwicklung in entsprechenden Einphasen-Nuten eines Statorkerns des Stators gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt;
21 eine schematische Darstellung, welche den Unterschied bezüglich des elektrischen Winkels zwischen den Unterwicklungen jeder Phasenwicklung der Statorwicklung in dem Stator gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt;
22 eine schematische Darstellung, welche den Aufbau eines Stators gemäß einem Vergleichsbeispiel der sechsten Ausführungsform verdeutlicht;
23 eine Darstellung, welche die Verteilung der magnetmotorischen Kraft in dem Stator gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt;
24 eine Darstellung, welche die Verteilung der magnetmotorischen Kraft in dem Stator gemäß dem Vergleichsbeispiel der sechsten Ausführungsform zeigt;
25 eine graphische Darstellung, welche einen Vergleich bezüglich des magnetischen Störungspegels zwischen dem Stator gemäß der sechsten Ausführungsform und dem Stator gemäß dem Vergleichsbeispiel angibt;
26A ein Verbindungsdiagramm von Phasenwicklungen einer Statorwicklung eines Stators gemäß dem Stande der Technik;
26B eine schematische Darstellung, welche die Positionen von Abschnitten von Unterwicklungen jeder Phasenwicklung der Statorwicklung in entsprechenden Einphasen-Nuten eines Statorkerns des Stators nach dem Stande der Technik zeigt;
27A und 27B sowie 28A bis 28C jeweils schematische Darstellungen, welche verschiedene Statorkonfigurationen zeigen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung untersucht wurden;
29 ein Wellenformdiagramm einer Spannung, welche zwischen Anschlüsse von Phasenwicklungen einer Statorwicklung in einer herkömmlichen rotierenden elektrischen Maschine angelegt wird;
30 ein Wellenformdiagramm der tatsächlichen Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung, wenn die Spannung, welche in 29 gezeigt ist, zwischen die Anschlüsse der Phasenwicklungen gelegt wird; und
31 eine graphische Darstellung, welche die Änderung im Spannungsverstärkungsverhältnis der Statorwicklung in Abhängigkeit von der Frequenz in einer herkömmlichen rotierenden elektrischen Maschine zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielsweise Ausführungsformen seien nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 25 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Klarheit und des besseren Verständnisses identische Komponenten mit identischen Funktionen in den verschiedenen Ausführungsbeispielen soweit wie möglich mit gleichen Bezugszahlen in jeder der Zeichnungsfiguren versehen sind und dass zur Vermeidung von Wiederholungen Beschreibungen der identischen Komponenten nicht wiederholt werden.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt den Gesamtaufbau einer rotierenden elektrischen Maschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die rotierende elektrische Maschine 1 ist so konstruiert, dass sie als elektrischer Motor in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann.
Wie in 1 gezeigt enthält die rotierende elektrische Maschine 1 ein Gehäuse 10, einen Rotor 14 und einen Stator 20. Das Gehäuse 10 besteht aus einem Paar von im Wesentlichen becherförmigen Gehäuseteilen 10a und 10b, welche mit ihren offenen Enden zusammengespannt sind. Das Gehäuse 10 besitzt ein Paar von Lager 11 und 12, die darin montiert sind und über welchen eine umlaufende Welle 13 durch das Gehäuse 10 drehbar abgestützt ist. Der Rotor 14 findet in dem Gehäuse 10 Aufnahme und ist an der Welle 13 befestigt. Der Stator 20 ist in dem Gehäuse 10 so befestigt, dass er den radialen Außenumfang des Rotors 14 umgibt.
Der Rotor 14 enthält eine Anzahl von Permanentmagneten, welche in vorbestimmten Positionen in den Rotor 14 eingebettet sind. Die Permanentmagneten bilden eine Anzahl von Paaren von magnetischen Nordpolen und Südpolen am radialen Außenumfang des Rotors 14 derart, dass sie dem radialen Innenumfang des Stators 20 gegenüberstehen. Die magnetischen Pole sind voneinander mit einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung des Rotors 14 beabstandet. Weiter wechseln die Polaritäten der Magnetpole zwischen Nordpol und Südpol in der Umfangsrichtung. Zusätzlich kann die Anzahl der Magnetpole in geeigneter Weise gemäß den Konstruktionsvorschriften der rotierenden elektrischen Maschine 1 eingestellt werden. Beispielsweise ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Magnetpole so gewählt, dass sie gleich acht ist (d. h., vier Nordpole und vier Südpole).
Es sei nun auf 2 Bezug genommen. Der Stator 20 enthält einen im Wesentlichen ringförmigen Statorkern 30 und eine dreiphasige Statorwicklung 40, welche aus einer U-Phasenwicklung, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung besteht.
Der Statorkern 30 ist beispielsweise durch Aufeinanderschichten einer Vielzahl von Kernblechen (oder Stahlblechen) in axialer Richtung des Statorkerns 30 gebildet. Der Statorkern 30 besitzt eine Anzahl von Nuten 31, die in einer radialen Innenfläche des Statorkerns 30 ausgebildet und voneinander in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 mit konstanter Teilung beabstandet sind. Jede der Nuten 31 erstreckt sich in der Axialrichtung des Statorkerns 30 in solcher Weise, dass der Statorkern 30 in der Axialrichtung durchdrungen wird, wobei jede Nut im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung hat. Für jede der Nuten 31 fällt die Tiefenrichtung der Nut 31 mit der Radialrichtung des Statorkerns 30 zusammen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Nuten 31 (oder n Nuten 31, worin n gleich 2 ist) je Magnetpol des Rotors 14, welcher acht Magnetpole aufweist, und je Phase der dreiphasigen Statorwicklung 40 vorgesehen. Das bedeutet, der Statorkern 30 besitzt für jede der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung der Statorwicklung 40 zwei umfangsmäßig aufeinanderfolgende Einphasen-Nuten, in welchen nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, je Magnetpol des Rotors 14. Demgemäß ist die Gesamtzahl von Nuten 31, welche in dem Statorkern 30 vorgesehen sind, gleich 48 (d. h., zwei mal drei mal acht).
Jede der U-, V- und W-Phasenwicklungen der Statorwicklung 40 wird durch Einlegen einer Anzahl im wesentlichen U-förmiger elektrischer Leitersegmente 50 in entsprechende Nuten 31 des Statorkerns 30 von einer Axialseite des Statorkerns 30 aus und durch Verschweißen entsprechender Paare von freien Enden der elektrischen Leitersegmente 50 auf der anderen Axialseite des Statorkerns 30 gebildet. Jedes der elektrischen Leitersegmente 50 wird durch Biegen eines rechteckigen elektrischen Leiters, welcher an seiner Außenfläche von einer Isolationsbeschichtung (nicht dargestellt) bedeckt ist, in im Wesentlichen U-förmige Gestalt erhalten. Jedes der elektrischen Leitersegmente 50 hat an seinem jeweiligen freien Ende einen freiliegenden Bereich (nicht dargestellt), an welchem die Isolationsbeschichtung von dem elektrischen Leitersegment 50 entfernt ist. Entsprechende Paare der freiliegenden Bereiche der elektrischen Leitersegmente werden miteinander durch Schweißung verbunden, um eine Schweißverbindung (oder Schweißung) 56 dazwischen auszubilden.
Im Einzelnen ist, wie in 3 gezeigt, jedes der elektrischen Leitersegmente 50 im Wesentlichen U-förmiger Gestalt und enthält ein Paar gerader Abschnitte 51, die sich parallel zueinander erstrecken, und einen Biegungsabschnitt 52, welcher Enden der geraden Abschnitte 51 auf derselben Seite verbindet. Der Biegungsabschnitt 52 enthält einen Scheitel 53, welcher in der Mitte des Biegungsabschnittes 52 ausgebildet ist, so dass er sich parallel zu einer entsprechenden der axialen Stirnflächen 30a des Statorkerns 30 erstreckt. Der Biegungsabschnitt 52 enthält auch ein Paar schräg verlaufender Teile 54, welche jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Scheitels 53 angeformt sind, so dass sie sich mit vorbestimmten Winkel mit Bezug auf entsprechende axiale Stirnflächen 30a des Statorkerns 30 schräg erstrecken. Zusätzlich bezeichnet in 3 die Bezugszahl 24 einen Isolator, der so angeordnet ist, dass er die Statorwicklung 40 (oder die elektrischen Leitersegmente 50) gegenüber dem Statorkern 30 isoliert.
Weiter umfassen bei der vorliegenden Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, die elektrischen Leitersegmente 50, welche die Statorwicklung 40 bilden, eine Mehrzahl von Paaren von ersten und zweiten elektrischen Leitersegmenten 50A und 50B. Für jedes Paar von ersten und zweiten elektrischen Leitersegmenten 50A und 50B werden die geraden Abschnitte 51 der ersten elektrischen Leitersegmente 50A in andere der Nuten 31 des Statorkerns 30 eingesetzt als die geraden Abschnitte der zweiten elektrischen Leitersegmente 50B. Genauer gesagt, die Nuten 31, in welche die geraden Abschnitte 51 des ersten elektrischen Leitersegmentes 50A eingesetzt werden, liegen jeweils benachbart zu denjenigen Nuten, in welche die geraden Abschnitte 51 des zweiten elektrischen Leitersegmentes 50B eingesetzt werden.
Für dasjenige Paar von ersten und zweiten elektrischen Leitersegmenten 50A und 50B, welches oben rechts in 3 dargestellt ist, wird beispielsweise das erste elektrische Leitersegment 50A mit seinem rechten geraden Abschnitt 51 in die sechste Schicht (d. h., die radial äußerste Schicht) einer Nut 31A und mit dem linken geraden Abschnitt 51 in die fünfte Schicht einer anderen Nut (nicht dargestellt) eingesetzt, welche im Gegenuhrzeigersinn von der Nut 31A um eine magnetische Polteilung versetzt angeordnet ist, d. h. um eine Teilung zwischen den magnetischen Nordpolen und Südpolen des Rotors 14). Andererseits, ist das zweite elektrische Leitersegment 50B mit seinem rechten geraden Abschnitt 51 in die sechste Schicht einer Nut 31B eingesetzt, welche im Gegenuhrzeigersinn von und mittelbar benachbart zu der Nut 31A gelegen ist und ist mit dem linksseitigen geraden Abschnitt 51 in die fünfte Schicht einer anderen Nut (nicht dargestellt) eingesetzt, welche im Gegenuhrzeigersinn von der Nut 31B aus um eine magnetische Polteilung versetzt gelegen ist. Das bedeutet, die ersten und zweiten elektrischen Leitersegmente 50A und 50B sind umfangsmäßig relativ zueinander um eine Nutteilung versetzt.
Weiter werden in jede der Nuten 31 des Statorkerns 30 jeweils eine gerade Anzahl von geraden Abschnitten 51 der elektrischen Leitersegmente 50 eingesetzt. Genauer gesagt sind bei der vorliegenden Ausführungsform in jede der Nuten 31 des Statorkerns 30 sechs gerade Abschnitte 51 der elektrischen Leitersegmente 50 so eingesetzt, dass sie radial in sechs Schichten in der Nut 31 übereinander gestapelt sind.
Für jedes der elektrischen Leitersegmente 50 werden die freien Endteile der geraden Abschnitte 51 der elektrischen Leitersegmente 50, welche über die entsprechenden Nuten 31 auf einer axialen Stirnseite des Statorkerns 30 vorstehen, jeweils zu entgegengesetzten Seiten hin in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 so gebogen, dass sie sich mit vorbestimmtem Winkel relativ zu der entsprechenden axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 erstrecken. Folglich wird jedes der freien Enden der geraden Abschnitte 51 in einen schrägen Abschnitt 55 umgeformt, der sich in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 im Wesentlichen über eine halbe magnetische Polteilung erstreckt (siehe 2).
Weiter werden auf der anderen axialen Stirnseite des Statorkerns 30 jeweils entsprechende Paare von schräg verlaufenden Teilen 55 der elektrischen Leitersegmente 50 an ihren jeweiligen äußeren Enden verschweißt, um dazwischen eine Schweißstelle 56 zu bilden und hierdurch die elektrische Verbindung miteinander herzustellen. Genauer gesagt, werden für jede der drei Phasenwicklungen 41 (d. h., die U-, V- und W-Phasenwicklungen) der Statorwicklung 40 sämtliche elektrischen Leitersegmente 50, welche zusammen die Phasenwicklung 41 bilden, elektrisch miteinander in Reihe geschaltet. Demzufolge wird, wie in den 4A bis 4C gezeigt, jede der Phasenwicklungen 41 als Wellenwicklung um den Statorkern 30 mit beispielsweise sechs Umdrehungen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 gewickelt.
Weiter enthält jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 zusätzlich zu den im Wesentlichen U-förmigen elektrischen Leitersegmenten 50, wie in 3 gezeigt, andere elektrische Leitersegmente unterschiedlicher Gestalten (nicht dargestellt). Diese anderen elektrischen Leitersegmente enthalten: ein elektrisches Leitersegment, welches einen Anschluss der Phasenwicklung 41 aufweist, der einstückig daran angeformt ist; ein elektrisches Leitersegment, welches eine Nullpunktleitung oder Neutralpunktleitung aufweist (d. h., eine Leitung, welche zur Verbindung mit dem Neutralpunkt der Statorwicklung 40 dient); und elektrische Leitersegmente, welche jeweils einen Verbindungsbereich zum Anschluss zweier aufeinander folgender Umläufe (beispielsweise des ersten und zweiten Umlaufs) der Phasenwicklung 41 aufweisen.
Es sei weiter auf 5A Bezug genommen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die drei Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 in Stern geschaltet, um einen Neutralpunkt 44 dazwischen auszubilden. Mit anderen Worten, die U-, V- und W-Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 sind an dem Neutralpunkt 44 miteinander verbunden und somit elektrisch aneinander angeschlossen.
Weiter enthält jede der U-, V- und W-Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 2n Abschnitte, worin n eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist.
Genauer gesagt enthält bei der vorliegenden Ausführungsform jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 einen ersten Abschnitt (a), einen zweiten Abschnitt (b), einen dritten Abschnitt (c) und einen vierten Abschnitt (d), welche der Reihe nach von dem Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 an einem Ende der Phasenwicklung 41 zu dem neutralen Punkt 44 der Statorwicklung 40 am anderen Ende der Phasenwicklung 41 angeordnet sind. Das bedeutet, bei der vorliegenden Ausführungsform ist n gleich 2. Weiter ist jeder der ersten bis vierten Abschnitte (a) bis (d) als Wellenwicklung auf den Statorkern 30 gewickelt.
Ferner findet für jede der Phasenwicklungen 41 der erste Abschnitt Aufnahme in einer verschiedenen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber dem 2n-ten Abschnitt. Fernerhin findet der 2m-te Abschnitt bei Zählung von der Seite des Anschlusses 43 aus Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 wie der (2m – 1)-te Abschnitt, worin m eine natürliche Zahl ist, welche der Bedingung 1 ≤ m ≤ n genügt.
Im Einzelnen findet bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 5B gezeigt, für die U-Phasenwicklung 41 der erste Abschnitt (a) Aufnahme in den Einphasen-Nuten U1, während der vierte Abschnitt (d) (d. h., der 2n-te Abschnitt) Aufnahme in den Einphasen-Nuten U2 findet. Vorliegend sind die Einphasen-Nuten U1 umfangsmäßig voneinander durch eine magnetische Polteilung beabstandet; die Einphasen-Nuten U2 sind ebenfalls voneinander durch eine magnetische Polteilung voneinander beabstandet; jede der Einphasen-Nuten U1 ist unmittelbar benachbart zu einer der Einphasen-Nuten U2 angeordnet. Weiter ist, da n gleich 2 ist, m gleich 1 oder 2. Aus diesem Grunde findet der zweite Abschnitt (b) (d. h., der 2m-te Abschnitt, worin m gleich 1 ist) Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten U1 wie der erste Abschnitt (a) (d. h., der (2m – 1)-te Abschnitt, worin m gleich 1 ist). Andererseits findet der vierte Abschnitt (d) (d. h., der 2m-te Abschnitt, worin m gleich 2 ist) Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten U2 wie der dritte Abschnitt (c) (d. h., der (2m – 1)-te Abschnitt, worin m gleich 2 ist). Zusätzlich ist zu beachten, dass, obwohl nicht zeichnerisch dargestellt, die V-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung 41 der Statorwicklung 40 auf den Statorkern 30 in derselben Weise gewickelt sind wie die U-Phasenwicklung 41.
Ferner bilden bei der vorliegenden Ausführungsform auf der einen axialen Seite (d. h., der unteren Seite in 2) des Statorkerns 30 sämtliche der Biegungsabschnitte 52 elektrischen Leitersegmente 50, welche von der axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 vorstehen, zusammen einen ersten Spulenkopf 47 der Statorwicklung 40. An der anderen Seite (d. h., der Oberseite in 2) des Statorkerns 30 finden sämtliche der schräg verlaufenden Teile 55 der elektrischen Leitersegmente 50, welche von der anderen axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 vorstehen, sowie die Verbindungen 56, die zwischen den schräg verlaufenden Teilen 55 gebildet sind, zusammen einen zweiten Spulenkopf 48 der Statorwicklung 40.
Ferner sind, wenngleich dies zeichnerisch nicht dargestellt ist, auf der einen axialen Seiten des Statorkerns 30 die Biegungsabschnitte 52 der elektrischen Leitersegmente 50 radial in einer gegebenen Anzahl von Schichten angeordnet. Auf der anderen axialen Seite des Statorkerns sind, wie in 2 gezeigt ist, die Verbindungen 56, die zwischen den schräg verlaufenden Teilen 55 der elektrischen Leitersegmente 50 gebildet sind, in Umfangsrichtung mit vorbestimmten Abständen angeordnet und radial in einer gegebenen Anzahl von Schichten gelegen.
Weiter ist bei der vorliegenden Ausführungsform die maximale Spannung, die zwischen den Anschlüssen 43 der U-, V- und W-Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 angelegt wird, auf der Basis des Paschen-Gesetzes so eingestellt, dass sie größer als oder gleich 330 V ist. Zusätzlich kann, wie in 6 gezeigt, gemäß dem Paschen-Gesetz eine elektrische Ladung zwischen elektrischen Leitern bei Atmosphärendruck auftreten, wenn die Spannung zwischen den elektrischen Leitern nicht unter 330 V liegt.
Die oben beschriebene rotierende elektrische Maschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die rotierende elektrische Maschine 1 den Rotor 14 und den Stator 20. Der Rotor 14 hat vier Paare von magnetischen Nordpolen und magnetischen Südpolen, welche in einer vorbestimmten Teilung in Umfangsrichtung des Rotors 14 angeordnet sind (siehe 5B). Der Stator 20 enthält den Statorkern 30 und die Statorwicklung 40. Der Statorkern 20 hat 48 Nuten 31, welche in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 angeordnet sind, wobei der Statorkern dem Rotor 14 radial gegenübersteht. Die Statorwicklung 40 besteht aus U-, V- und W-Phasenwicklungen 41, von denen jede auf den Statorkern 30 so als Wellenwicklung aufgewickelt ist, dass sie in entsprechenden Nuten 31 des Statorkerns 30 eingesetzt ist. Genauer gesagt hat der Statorkern 30 für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40n in Umfangsrichtung aufeinander folgende Einphasen-Nuten 31, in welche nur die Phasenwicklung 41 Aufnahme findet, je Magnetpol des Rotors 14, worin n eine natürliche Zahl ist, die nicht kleiner als 2 ist (beispielsweise n = 2 bei der vorliegenden Ausführungsform). Jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 enthält 2n Abschnitte (d. h., vier Abschnitte bei der vorliegenden Ausführungsform), welche der Reihe nach von dem Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 zu dem neutralen Punkt 44 der Statorwicklung 40 hin angeordnet sind. Für jede der Phasenwicklungen 41 findet der erste Abschnitt (a) Aufnahme in verschiedenen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber dem 2n-ten Abschnitt (d. h., dem vierten Abschnitt (d) bei der vorliegenden Ausführungsform).
Mit dem obigen Aufbau kann die negative gegenseitige Induktivität zwischen den ersten und den n-ten Abschnitten minimal gemacht werden, wodurch die Abnahme in der Gesamtinduktivität der Statorwicklung 40 aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivität minimal wird. Folglich ist es, wie in 7 gezeigt, möglich, in beträchtlichem Maße sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 im Vergleich zu dem herkömmlichen Aufbau zu vermindern, wie er in 27A dargestellt ist. Dies hat zur Folge, dass es möglich ist, die maximale Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 herabzusetzen, wodurch der notwendige Zwischenraum von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 verkürzt wird. Zusätzlich kann die Resonanzfrequenz f_n der Statorwicklung 40 durch die folgende Gleichung bestimmt werden: f_n = 1/2π√LC worin L die Gesamtinduktivität der Statorwicklung 40 und C die Erdkapazität zwischen der Statorwicklung 40 und dem Statorkern 30 ist. Fernerhin ist die Gesamtinduktivität L der Statorwicklung 40 die Summe der Selbstinduktivität der Statorwicklung 40 und der gegenseitigen Induktivitäten zwischen verschiedenen Abschnitten der Statorwicklung 40. Durch Minimieren der negativen gegenseitigen Induktivitäten zwischen dem ersten und dem 2n-ten Abschnitt in jeder Phasenwicklung 41 der Statorwicklung 40 ist es daher möglich, die Abnahme in der Gesamtinduktivität L der Statorwicklung 40 aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivitäten zu minimieren.
In der vorliegenden Ausführungsform findet für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 der 2m-te Abschnitt der Phasenwicklung 41 Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 wie der (2m – 1)-te Abschnitt der Phasenwicklung 41, worin m eine natürliche Zahl ist, welche die Bedingung 1 ≤ m ≤ n erfüllt. Beispielsweise finden für die U-Phasenwicklung 41 der erste und zweite Abschnitt (a) und (b) Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten U1, während der dritte und vierte Abschnitt (c) und (d) Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten U2 finden.
Folglich ist es möglich, die negativen gegenseitigen Induktivitäten zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt (a) und (c) und zwischen dem zweiten und vierten Abschnitt (b) und (d) zu minimieren, wodurch weiter sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 herabgesetzt werden. Im Ergebnis ist es möglich, weiter die maximale Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 herabzusetzen, wodurch weiter der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 verkürzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 jeweils die ersten bis 2n-ten Abschnitte der Phasenwicklung 41 als Wellenwicklung auf den Statorkern 30 gewickelt.
Mit der obigen Gestaltung ist es möglich, die Statorwicklung 40 in einfacher Weise herzustellen. Darüber hinaus ist es möglich, in zuverlässiger Weise die Wirkung der Herabsetzung sowohl der Resonanzfrequenz als auch der Scheitelfrequenz der Statorwicklung 40 zu erzielen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 aus im Wesentlichen U-förmigen elektrischen Leitersegmenten 50 gebildet, die jeweils in die entsprechenden Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 eingesetzt sind und elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. Auf einer axialen Seite des Statorkerns 30 sind jeweils entsprechende Paare der in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der elektrischen Leitersegmente 50 durch einen Biegungsgabschnitt 52 verbunden. Auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 30 sind jeweils entsprechende Paare der schräg verlaufenden Teile 55 der elektrischen Leitersegmente 50 miteinander verbunden, um dazwischen die Verbindung 56 herzustellen. Sämtliche der Biegungsabschnitte 52, welche die in der Nut befindlichen Abschnitte 51 der elektrischen Leitersegmente 50 der Phasenwicklung 41 miteinander verbinden, bilden zusammen den ersten Spulenkopf 47 der Statorwicklung 40 auf der einen axialen Seite des Statorkerns 30. Sämtliche der schräg verlaufenden Teile 55 der elektrischen Leitersegmente 50 der Phasenwicklung 41 und die Verbindungen 56, die zwischen den schräg verlaufenden Teilen 55 hergestellt sind, bilden zusammen den zweiten Spulenkopf 48 der Statorwicklung 40 auf der anderen axialen Seite des Statorkerns 30.
Mit der obigen Ausbildung ist es, da jedes der Leitersegmente 50 kurz ausgebildet werden kann und somit leicht gehandhabt werden kann, möglich, in einfacherer Weise die Statorwicklung 40 im Vergleich zu dem Falle der Herstellung jeder der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 aus einem einzigen kontinuierlichen elektrischen Draht herzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform wird die maximale Spannung, die zwischen den Anschlüssen 43 der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 angelegt wird, so eingestellt, dass sie größer als oder gleich groß wie 330 V ist.
Im Einzelnen hat, wie in 6 gezeigt, gemäß dem Gesetz von Paschen in dem Bereich, in welchem die Spannung des Entladungsbeginns nicht niedriger als etwa 330 V ist, die Spannung des Entladungsbeginns eine positive Beziehung zu dem Abstand zwischen den elektrischen Leitern. Demgemäß hat in dem Bereich die notwendige Beabstandung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 auch eine positive Korrelation mit der Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung. Stellt man daher die maximale Spannung, welche zwischen die Anschlüsse 43 der Phasenwicklungen 41 gelegt wird, in der oben bestimmten Weise ein, so ist es möglich, den notwendigen Zwischenraum von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 durch Erniedrigung der Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zu verkürzen.
[Versuch 1]
Dieser Versuch wurde zur Feststellung der Wirkung der Erniedrigung der Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt. Im Einzelnen wurde in dem Versuch eine rotierende elektrische Maschine verwendet, bei welcher der Statorkern zwei Einphasen-Nuten je Phasenwicklung der Statorwicklung und je magnetischem Pol des Rotors aufwies; und die Phasenwicklungen der Statorwicklung waren als Wellenwicklung auf den Statorkern so gewickelt, dass sie radial in sechs Lagen in jeder Nut des Statorkerns gestapelt waren. Darüber hinaus wurden bei der rotierenden elektrischen Maschine drei verschiedene Statorkonfigurationen durch Ändern der Folge der elektrischen Verbindung verschiedener Abschnitte der Phasenwicklungen der Statorwicklung verwirklicht.
Die erste Konfiguration war herkömmlicher Art, wie sie in 27A gezeigt ist. Die zweite Konfiguration war herkömmlicher Art, wie sie in 28A gezeigt ist. Sowohl bei der ersten als auch der zweiten Konfiguration herkömmlicher Art fanden für jede Phasenwicklung der Statorwicklung der erste Abschnitt (a) und der vierte Abschnitt (d) in denselben Einphasen-Nuten, wie im Patentdokument 1 angegeben, Aufnahme. Andererseits war die dritte Konfiguration diejenige gemäß der ersten Ausführungsform und von einer Art, wie sie in 8b gezeigt ist.
Bei jeder der drei Konfigurationen wurde, wie in 8A gezeigt, die Spannung von Phase zu Phase zwischen den Phasenwicklungen 41 an Positionen gemessen, an denen der Grad der Resonanz hoch ist (beispielsweise bei etwa einem Punkt auf einem Viertel der Länge von dem jeweiligen Anschluss 43 in den Phasenwicklungen 41).
Die Messergebnisse des Versuches sind in 9 dargestellt, in welcher die Abszisse die Zeit und die Ordinate die Spannung von Phase zu Phase angeben. Zusätzlich bezeichnet in 9 die Aufschrift „angelegte Spannung” die zwischen die Anschlüsse 43 der Phasenwicklungen 41 angelegte Spannung; die Aufschrift „erste herkömmliche Ausführungsform” bezeichnet den ersten Aufbau nach dem Stande der Technik; „erste Ausführungsform” bezeichnet einen Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform; und die Aufschrift „zweiter herkömmlicher Aufbau” bezeichnet den zweiten Aufbau gemäß dem Stande der Technik.
Wie in 9 dargestellt war bei dem Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform die Fluktuation in der Spannung von Phase zu Phase aufgrund der Resonanz beträchtlich vermindert im Vergleich zu der ersten und zweiten herkömmlichen Konstruktion. Darüber hinaus war bei der Konstruktion gemäß der ersten Ausführungsform die Maximalspannung von Phase zu Phase um etwa 18% mit Bezug auf die Spannung reduziert, welche zwischen die Anschlüsse 43 der Phasenwicklung 41 angelegt wurde. Im Vergleich hierzu überstieg bei dem ersten und zweiten Aufbau nach dem Stande der Technik die Maximalspannung von Phase zu Phase die zwischen die Anschlüsse 43 der Phasenwicklung 41 gelegte Spannung.
[Erste Modifikation]
Bei dieser Modifikation wird, wie in den 10A und 10B gezeigt ist, jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 durch Verbindung durch acht kontinuierliche elektrische Drähte 60 gebildet, und zwar nicht durch Verbindung der elektrischen Leitersegmente 50, wie bei der ersten Ausführungsform.
Im Einzelnen enthält jeder der elektrischen Drähte 60 zwölf in der Nut befindliche Abschnitte (nicht dargestellt), von denen jeder in einer entsprechenden der Nuten 31 des Statorkerns 30 Aufnahme findet, sowie elf Biegungsabschnitte 62, welche jeweils ein entsprechendes benachbartes Paar der in der Nut befindlichen Abschnitte verbinden und abwechselnd auf einander gegenüberliegenden axialen Seiten des Statorkerns 30 gelegen sind. Weiter findet unter den zwölf in der Nut befindlichen Abschnitten der erste in der Nut befindliche Abschnitt, welcher an einem Ende des elektrischen Leiterdrahtes 60 gebildet ist, in der ersten Schicht (d. h., der radial innersten Schicht) einer Nut 31 des Statorkerns 30 Aufnahme, während der zwölfte in der Nut befindliche Abschnitt, welcher an dem anderen Ende des elektrischen Drahtes 60 gebildet ist, in der sechsten Schicht (d. h., der radial äußersten Schicht) einer anderen Nut 31 des Statorkerns 30 Aufnahme findet. Jeder der elektrischen Drähte 60 ist als Wellenwicklung um den Statorkern 30 gewickelt, beispielsweise in elf/acht Windungen.
Weiterhin enthält in dieser Modifikation jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 wie bei der ersten Ausführungsform vier Abschnitte (d. h. 2n Abschnitte, worin n gleich 2 ist). Die ersten bis vierten Abschnitte (a) bis (d) sind der Reihe nach von einem Ende der Phasenwicklung 41 zu dem anderen Ende der Phasenwicklung 41 angeordnet. Der erste Abschnitt (a) findet in unterschiedlichen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber dem vierten Abschnitt (d) Aufnahme. Weiter sind der erste und zweite Abschnitt (a) und (b) in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 untergebracht, während der dritte und vierte Abschnitt (c) und (d) in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 untergebracht sind. Weiter ist jeder der ersten bis vierten Abschnitte (a) bis (d) als Wellenwicklung auf den Statorkern 30 gewickelt.
Mit dem obigen Aufbau gemäß der vorliegenden Modifikation ist es auch möglich, sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 beträchtlich zu erniedrigen. Demzufolge ist es möglich, die maximale Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 herabzusetzen, wodurch der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung 40, der die elektrische Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 sicherstellt, verkürzt wird.
[Zweite Modifikation]
Bei dieser Modifikation wird, wie in den 11A bis 11C dargestellt ist, jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 durch Verbinden einer Anzahl im Wesentlichen U-förmiger elektrischer Leitersegmente 50 wie bei der ersten Ausführungsform gebildet. Jede der Phasenwicklungen 41 ist jedoch auf den Statorkern 30 als Schleifenwicklung und nicht wie bei der ersten Ausführungsform als Wellenwicklung auf den Statorkern 30 gewickelt.
Im Einzelnen ist in der vorliegenden Modifikation jede der Phasenwicklungen 41 um den Statorkern 30 als Schleifenwicklung gewickelt, um eine Anzahl von in der Nut befindlichen Abschnitten vorzusehen, von denen Paare in einer entsprechenden der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 untergebracht sind, so dass die zwei in der Nut befindlichen Abschnitte des Paares in der entsprechenden Einphasen-Nut 31 übereinander liegen.
Ferner enthält bei der vorliegenden Modifikation jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 wie bei der ersten Ausführungsform vier Abschnitte (d. h., 2n Abschnitte, worin n gleich 2 ist). Der erste bis vierte Abschnitt (a) bis (d) sind der Reihe nach von einem Ende der Phasenwicklung 41 zum anderen Ende der Phasenwicklung 41 angeordnet. Der erste Abschnitt (a) findet in anderen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber dem vierten Abschnitt (d) Aufnahme. Weiter linden der erste und zweite Abschnitt (a) und (b) in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 Aufnahme, während der dritte und vierte Abschnitt (c) und (d) Aufnahme wiederum in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 finden.
Mit dem obigen Aufbau gemäß der genannten Modifikation ist es auch möglich, sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 beträchtlich herabzusetzen. Demzufolge ist es möglich, die Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zu erniedrigen und dadurch den notwendigen Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 zu verkürzen.
[Zweite Ausführungsform]
Diese Ausführungsform zeigt einen Stator 20, welcher einen ähnlichen Aufbau wie der Stator 20 gemäß der ersten Ausführungsform hat; demgemäß werden nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen nachfolgend beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform besteht, wie in 12 gezeigt, jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 aus j Unter-Wicklungen 42, welche parallel zueinander zwischen dem Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 und dem neutralen Punkt 44 der Statorwicklung 40 geschaltet sind, worin j eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Ferner enthält jede der Unter-Wicklungen 42k Abschnitte, welche der Reihe nach von einem Ende der Unter-Wicklung 42 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der Unter-Wicklung 42 auf der Seite des Neutralpunktes 44 angeordnet sind, worin k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Ferner finden für jede der Unter-Wicklungen 42 der erste bis (k/2)-te Abschnitt der Unter-Wicklung 42 Aufnahme in verschiedenen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber den (k/2 + 1)-ten bis k-ten Abschnitten der Unter-Wicklung 42.
Im Einzelnen sei angenommen, dass j gleich 2 ist und k gleich 4 ist. Dann besteht, wie in 12 gezeigt ist, jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 aus einer ersten Unter-Wicklung 42-1 und einer zweiten Unter-Wicklung 42-2, welche parallel zueinander zwischen den Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 und den Neutralpunkt 44 der Statorwicklung 40 geschaltet sind. Die erste Unter-Wicklung 42-1 enthält einen ersten Abschnitt (1a), einen zweiten Abschnitt (1b), einen dritten Abschnitt (1c) und einen vierten Abschnitt (1d), welche der Reihe nach von einem Ende der ersten Unter-Wicklung 42-1 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der ersten Unter-Wicklung 42-1 auf der Seite des Neutralpunktes 44 angeordnet sind. Die zweite Unter-Wicklung 42-2 enthält einen ersten Abschnitt (2a), einen zweiten Abschnitt (2b), einen dritten Abschnitt (2c) und einen vierten Abschnitt (2d), welche der Reihe nach von einem Ende der zweiten Unter-Wicklung 42-2 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der zweiten Unter-Wicklung 42-2 auf der Seite des Neutralpunktes 44 angeordnet sind.
Ferner finden, wie in 13 gezeigt ist, für jede der Phasenwicklungen 41 die ersten und zweiten Abschnitte (1a), (1b), (2a), (2b) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 Aufnahme in verschiedenen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d, 2c, 2d) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2.
Zusätzlich sei darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Vereinfachung nur die Positionen der Abschnitte der Unter-Wicklungen der U-Phasenwicklung 41 in den Einphasen-Nuten 31 für die U-Phasenwicklung 41 in 13 gezeigt sind; und dass die Abschnitte der Unter-Wicklungen der V-Phasenwicklung 41 und der W-Phasenwicklung 41 jeweils in den Einphasen-Nuten 31 für die V-Phasenwicklung 41 bzw. die W-Phasenwicklung 41 in derselben Weise positioniert sind wie diejenigen der U-Phasenwicklung 41.
Bei der obigen Konfiguration des Stators 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es für jede Phasenwicklung 41 der Statorwicklung 40 möglich, die magnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (1a, 1b, 2a, 2b) und den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d, 2c, 2d) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der Phasenwicklung 41 zu schwächen und hierdurch die negativen gegenseitigen Induktivitäten dazwischen zu minimieren. Folglich ist es möglich, die Abnahme in der gesamten Induktivität der Statorwicklung 40 aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivitäten zu vermindern und hierdurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 herabzusetzen. Im Ergebnis ist es möglich, die Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zu erniedrigen, wodurch der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 verkürzt wird.
In dem Falle, in welchem k eine ungerade Zahl größer als 2 ist kann zusätzlich für jede der Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der mittlere Abschnitt der Unter-Wicklung Aufnahme entweder in denselben Einphasen-Nuten 31 finden wie diejenigen Abschnitte der Unter-Wicklung, welche stromauf (d. h., auf der Seite des Anschlusses 43) von dem mittleren Abschnitt gelegen sind, oder können in denselben Einphasen-Nuten 31 untergebracht werden wie diejenigen Abschnitte der Unter-Wicklung, welche stromabwärts (d. h., auf der Seite des neutralen Punktes 44) von dem mittleren Abschnitt gelegen sind.
[Dritte Ausführungsform]
Diese Ausführungsform zeigt einen Stator 20, welcher einen ähnlichen Aufbau wie der Stator 20 gemäß der ersten Ausführungsform hat; demgemäß werden nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen nachfolgend beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform enthält, wie in den 14 und 15 gezeigt ist, jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 jeweils k Abschnitte, welche der Reihe nach von einem Ende der Phasenwicklung 41 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der Phasenwicklung 41 auf der Seite des neutralen Punktes 44 angeordnet sind, wobei k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Darüber hinaus ist jeder der k Abschnitte auf den Statorkern 30 in solcher Weise gewickelt, dass die umfangsmäßige Fortschrittsrichtung des Abschnittes sich für jede Vollendung eines umfangsmäßigen Fortschrittes von 360°/k umkehrt (d. h., ein Fortschritt in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 entsprechend einem mechanischen Winkelbereich von 360°/k).
Im Einzelnen sei angenommen, dass k = 2 ist. Dann enthält, wie in 14 gezeigt, jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 einen ersten Abschnitt (a) auf der Seite des Anschlusses 43 und einen zweiten Abschnitt (b) auf der Seite des neutralen Punktes 44. Darüber hinaus ist jeder der ersten und zweiten Abschnitte (a) und (b) auf den Stator 30 in solcher Weise gewickelt, dass die umfangsmäßige Fortschrittrichtung des Abschnittes sich jedes Mal umkehrt, wenn der Abschnitt einen Fortschritt in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um 180° vervollständigt hat.
Genauer gesagt wird, wie in 15 gezeigt ist, für jede der Phasenwicklungen 41 der erste Abschnitt (a) der Phasenwicklung 41 zunächst als zweischichtige Schleifenwicklung auf den Statorkern 30 gewickelt, so dass er im Uhrzeigersinn (d. h. in 15 nach rechts) in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 von einer ersten Nut 31 (nicht dargestellt) zu einer zweiten Nut 31 (nicht dargestellt) des Statorkerns 30 fortschreitet. Die erste Nut 31 hat eine umfangsmäßige Position entsprechend einem mechanischen Winkel von 0° (oder 360°), während die zweite Nut 31 eine umfangsmäßige Position entsprechend einem mechanischen Winkel von 180° hat. Das bedeutet, der erste Abschnitt (a) schreitet erst im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um 180° fort. Folglich findet, wie in 15 in durchgezogener Linie dargestellt ist, ein erster Teil (a1) des ersten Abschnittes (a) Aufnahme in zwei Schichten in jeder der Nuten 31 deren umfangsmäßige Positionen in den Bereich von 0° bis 180° fallen. Dann wird der erste Abschnitt (a) als zweischichtige Schleifenwicklung auf den Statorkern 30 so gewickelt, dass er im Gegenuhrzeigersinn (d. h., in 15 nach links) von der zweiten Nut 31 zu der ersten Nut 31 fortschreitet. Das bedeutet, die umfangsmäßige Fortschrittsrichtung des ersten Abschnittes (a) kehrt sich an der zweiten Nut 31 um und der erste Abschnitt (a) schreitet weiter in Gegenuhrzeigersinn in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um 180° fort. Folglich findet, wie in 15 durch unterbrochene Linien dargestellt ist, ein zweiter Teil (a2) des ersten Abschnittes (a) auch Aufnahme in zwei Schichten in jeder derjenigen Nuten 31, deren umfangsmäßige Positionen in den Bereich von 0° bis 180° fallen.
Ferner wird der zweite Abschnitt (b) der Phasenwicklung 41 zuerst als zweischichtige Schleifenwicklung auf den Statorkern 30 so gewickelt, dass er im Gegenuhrzeigersinn von der ersten Nut 31 zu der zweiten Nut 31 fortschreitet. Das bedeutet, der zweite Abschnitt (b) schreitet erst in Gegenuhrzeigersinn in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um 180° fort. Folglich findet, wie in 15 durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist, ein erster Teil (b1) des zweiten Abschnittes (b) Aufnahme in zwei Schichten in jeder derjenigen Nuten 31, deren umfangsmäßige Positionen in den Bereich von 180° bis 360° fallen. Dann wird der zweite Abschnitt (b) als zweischichtige Schleifenwicklung auf den Statorkern 30 so gewickelt, dass er im Uhrzeigersinn von der zweiten Nut 31 zu der ersten Nut 31 fortschreitet. Das bedeutet, die umfangsmäßige Fortschrittrichtung des zweiten Abschnittes (b) kehrt sich an der zweiten Nut 31 um und der zweite Abschnitt (b) schreitet weiter im Uhrzeigersinn in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um 180° fort. Folglich findet, wie in 15 durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, ein zweiter Teil (b2) des zweiten Abschnittes (b) auch Aufnahme in zwei Schichten in jeder derjenigen Nuten 31, deren umfangsmäßige Positionen in den Bereich von 180° bis 360° fallen.
Zusätzlich kehrt sich bei der vorliegenden Ausführungsform für jeden der ersten und zweiten Abschnitte (a) und (b) der Phasenwicklungen 41 die umfangsmäßige Fortschrittrichtung des Abschnittes nur einmal um und somit enthält der Abschnitt nur den ersten und den zweiten Teil. Es sei jedoch bemerkt, dass die umfangsmäßige Fortschrittrichtung des Abschnittes auch eine Mehrzahl von Malen umgekehrt werden kann und somit der Abschnitt drei oder mehr Teile enthalten kann.
Mit dem obigen Aufbau des Stators 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 der erste Abschnitt (a) der Phasenwicklung 41 gesondert Aufnahme in unterschiedlichen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber dem zweiten Abschnitt (b) der Phasenwicklung 41 finden. Folglich ist es möglich, die magnetische Kopplung zwischen dem ersten Abschnitt (a) und dem zweiten Abschnitt (b) der Phasenwicklung 41 zu schwächen und hierdurch die negative gegenseitige Induktivität zwischen den Abschnitten zu minimieren. Es ist daher möglich, die Abnahme der Gesamtinduktivität der Statorwicklung 40 aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivitäten zu vermindern und dadurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 herabzusetzen. Demzufolge ist es möglich, die Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zu erniedrigen und dadurch den notwendigen Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 zu verkürzen.
[Vergleichsbeispiel der dritten Ausführungsform]
Bei diesem Vergleichsbeispiel wird für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 jeder der k Abschnitte der Phasenwicklung 41 auf den Statorkern 30 in einer gegenüber der dritten Ausführungsform unterschiedlichen Weise gewickelt.
Im Einzelnen wird, wie in 16 gezeigt ist, für jede der Phasenwicklungen 41 der erste Abschnitt (a) der Phasenwicklung 41 zunächst als zweischichtige Schleifenwicklung auf den Statorkern 30 mit einem vollständigen Umlauf gewickelt, so dass er im Uhrzeigersinn (d. h., in 6 nach rechts) in Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um 360° fortschreitet. Das bedeutet, der erste Abschnitt (a) wird auf den Statorkern 30 ohne eine Umkehr seiner umfangsmäßigen Fortschrittrichtung gewickelt. Dann wird der zweite Abschnitt (b) der Phasenwicklung 41 als zweischichtige Schleifenwicklung auf den Statorkern 30 mit einem vollständigen Umlauf so gewickelt, dass er im Gegenuhrzeigersinn (d. h. in 16 nach links) in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 um 360° fortschreitet. Das bedeutet, der zweite Abschnitt (b) wird auch auf den Statorkern 30 ohne Umkehr seiner umfangsmäßigen Fortschrittrichtung gewickelt.
Folglich findet, wie in 16 durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, der erste Abschnitt (a) Aufnahme in zwei Schichten in jeder derjenigen Nuten 31, deren umfangsmäßige Positionen in den Bereich von 0° bis 360° fallen. Darüber hinaus findet, wie in 16 durch eine unterbrochene Linie gezeigt ist, der zweite Abschnitt (b) ebenfalls Aufnahme in zwei Schichten in jeder derjenigen Nuten 31, deren umfangsmäßigen Positionen in den Bereich von 0° bis 360° fallen. Ferner finden der erste Teil (a1) des ersten Abschnittes (a) und der zweite Teil (b2) des zweiten Abschnittes (b) Aufnahme in denselben Nuten 31, deren umfangsmäßige Positionen in den Bereich von 0° bis 180° fallen; der zweite Teil (a2) des ersten Abschnittes (a) und der erste Teil (b1) des zweiten Abschnittes (b) finden Aufnahme in denselben Nuten 31, deren umfangsmäßige Positionen in den Bereich von 180° bis 360° fallen.
Folglich findet in dem Vergleichsbeispiel für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 der erste Abschnitt (a) der Phasenwicklung 41 Aufnahme in denselben Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 wie der zweite Abschnitt (b) der Phasenwicklung 41. Folglich ist es nicht möglich, dieselben Vorteile wie bei dem Stator 20 gemäß der dritten Ausführungsform zu erzielen.
[Vierte Ausführungsform]
Diese Ausführungsform zeigt einen Stator 20, welcher einen ähnlichen Aufbau wie der Stator 20 gemäß der ersten Ausführungsform hat; demgemäß werden nur die Unterschiede dazwischen nachfolgend beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform (siehe 12) jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 jeweils j Unter-Wicklungen 42, welche zueinander zwischen dem Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 und dem Neutralpunkt 44 der Statorwicklung 40 parallel geschaltet sind, wobei j eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Darüber hinaus enthält jede der Unter-Wicklungen 42 jeweils k Abschnitte, welche der Reihe nach von einem Ende der Unter-Wicklung 42 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der Unter-Wicklung 42 auf der Seite des neutralen Punktes 44 angeordnet sind, wobei k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Weiter finden in der vorliegenden Ausführungsform bei Zählung von einem Ende der Phasenwicklung 41 auf der Seite des Anschlusses 43 aus die mit gleichen Nummern versehenen Abschnitte der Unter-Wicklungen 42 der Phasenwicklung 41 Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie in denselben Einphasen-Nuten 31 zueinander benachbart sind.
Im Einzelnen sei angenommen, dass j gleich 2 ist und k gleich 4 ist. Dann besteht, und hier sei wieder auf 12 Bezug genommen, jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 aus einer ersten Unter-Wicklung 42-1 und einer zweiten Unter-Wicklung 42-2, welche parallel zueinander zwischen den Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 und den neutralen Punkt 44 der Statorwicklung 40 geschaltet sind. Die erste Unter-Wicklung 42-1 enthält einen ersten Abschnitt (1a), einen zweiten Abschnitt (1b), einen dritten Abschnitt (1c) und einen vierten Abschnitt (1d), welche der Reihe nach von einem Ende der ersten Unter-Wicklung 42-1 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der ersten Unter-Wicklung 42-1 auf der Seite des neutralen Punktes 44 angeordnet sind. Die zweite Unter-Wicklung 42-2 enthält einen ersten Abschnitt (2a), einen zweiten Abschnitt (2b), einen dritten Abschnitt (2c) und einen vierten Abschnitt (2d), welche der Reihe nach von einem Ende der zweiten Unter-Wicklung 42-2 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der zweiten Unter-Wicklung 42-2 auf der Seite des neutralen Punktes 44 angeordnet sind.
Ferner sind, wie in 17 gezeigt ist, für jede der Phasenwicklungen 41 die ersten Abschnitte (1a, 2a) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der Phasenwicklung 41 in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 untergebracht, so dass sie in denselben Einphasen-Nuten 31 nahe beieinander liegen. Die zweiten Abschnitte (1b, 2b) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der Phasenwicklung 41 finden Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie benachbart zueinander in denselben Einphasen-Nuten 31 sind. Die dritten Abschnitte (1c, 2c) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der Phasenwicklung 41 finden Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie nahe beieinander in denselben Einphasen-Nuten 31 liegen. Die vierten Abschnitte (1d, 2d) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der Phasenwicklung 41 finden Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie in denselben Einphasen-Nuten 31 nahe beieinander liegen. Genauer gesagt sind in der vorliegenden Ausführungsform in jeder der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 sämtliche der Abschnitte der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der Phasenwicklung 41 radial von der radial äußeren Seite in der Folge von 1a, 2a, 1b, 2b, 1c, 2c, 1d, 2d oder in der Folge 2a, 1a, 2b, 1b, 2c, 1c, 2d, 1d angeordnet.
Mit der oben beschriebenen Anordnung für die erste Unter-Wicklung 42-1 sind die ersten und zweiten Abschnitte (1a, 1b) radial von den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d) getrennt, wodurch die magnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (1a, 1b) und den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d) geschwächt wird. In entsprechender Weise sind für die zweite Unter-Wicklung 42-2 die ersten und zweiten Abschnitte (2a, 2b) radial von den dritten und vierten Abschnitten (2c, 2d) getrennt, wodurch die magnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (2a, 2b) und den dritten und vierten Abschnitten (2c, 2d) geschwächt wird. Folglich ist es möglich, die Abnahme in der Gesamtinduktivität der Statorwicklung 40 aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivität zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (1a, 1b) und den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d) der ersten Unter-Wicklung 42-1 und zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (2a, 2b) und den dritten und vierten Abschnitten (2c, 2d) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 zu minimieren, wodurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 herabgesetzt werden. Im Ergebnis ist es möglich, die maximale Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zu erniedrigen, wodurch der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 verkürzt wird.
Zusätzlich können für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 in jeder der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 sämtliche der Abschnitte der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der Phasenwicklung 41 auch radial von der radialen Außenseite in unterschiedlichen Sequenzen, beispielsweise in der Sequenz von 1a, 1b, 2a, 2b, 1c, 1d, 2c, 2d angeordnet werden.
[Fünfte Ausführungsform]
In der vorliegenden Ausführungsform finden wie bei der vierten Ausführungsform für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 bei Zählung von einem Ende der Phasenwicklung 41 die gleich nummerierten Abschnitte der Unter-Phasenwicklung 42 der Phasenwicklung 41 Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie nahe beieinander in denselben Einphasen-Nuten 31 gelegen sind.
Weiter finden in der vorliegenden Ausführungsform für jede der Unter-Wicklungen 42 die ersten bis (k/2)-ten Abschnitte der Unter-Wicklung 42 Aufnahme in verschiedenen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber den (k/2 + 1)-ten bis k-ten Abschnitten der Unter-Wicklung 42.
Im Einzelnen sei angenommen, dass j gleich 2 ist und k gleich 4 ist wie bei der vierten Ausführungsform. Dann finden, wie in 18 gezeigt ist, für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 die ersten Abschnitte (1a, 2a) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie nahe beieinander in denselben Einphasen-Nuten 31 gelegen sind. Die zweiten Abschnitte (1b, 2b) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 finden Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie benachbart zueinander in denselben Einphasen-Nuten 31 gelegen sind. Die dritten Abschnitte (1c, 2c) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 finden Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie benachbart zueinander in denselben Einphasen-Nuten 31 gelegen sind. Die vierten Abschnitte (1d, 2d) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 finden Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41, so dass sie benachbart zueinander in denselben Einphasen-Nuten 31 liegen.
Ferner finden bei der vorliegenden Ausführungsform für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 die ersten und zweiten Abschnitte (1a, 1b, 2a, 2b) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 Aufnahme in verschiedenen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d, 2c, 2d) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2. Genauer gesagt sind in einer der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 die ersten und zweiten Abschnitte (1a, 1b, 2a, 2b) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 radial von der Außenseite her in der Folge von 1a, 2a, 1a, 2a, 1b, 2b, 1b, 2b angeordnet. In einer anderen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 sind die dritten und vierten Abschnitte (1c, 1d, 2c, 2d) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 radial von der radialen Außenseite her in der Folge von 1c, 2c, 1c, 2c, 1d, 2d, 1d, 2d angeordnet.
Mit diesem Aufbau des Stators 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es, da die ersten und zweiten Abschnitte (1a, 1b, 2a, 2b) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 in unterschiedlichen der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 gegenüber den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d, 2c, 2d) der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 Aufnahme finden, möglich, die magnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Abschnitten (1a, 1b, 2a, 2b) und den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d, 2c, 2d) abzuschwächen. Da ferner die gleiche Nummer tragenden Abschnitte der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 in denselben Einphasen-Nuten 31 Aufnahme finden, so dass sie nahe beieinander liegen, können sämtliche Abschnitte der Unter-Wicklungen 42 so angeordnet werden, dass: die ersten und zweiten Abschnitte (1a, 1b) der ersten Unter-Wicklung 42-1 radial von einander beabstandet sind; die dritten und vierten Abschnitte (1c, 1d) der ersten Unter-Wicklung 42-1 radial voneinander getrennt sind; die ersten und zweiten Abschnitte (2a, 2b) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 radial voneinander getrennt sind; und die dritten und vierten Abschnitte (2c, 2d) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 radial voneinander getrennt sind. Folglich ist es möglich, die magnetische Kopplung zwischen den Abschnitten (1a bis 1d) der ersten Unter-Wicklung 42-1 und zwischen den Abschnitten (2a bis 2d) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 abzuschwächen. Somit ist es möglich, die Abnahme in der Gesamtinduktivität der Statorwicklung 40 aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivitäten zwischen den Abschnitten (1a bis 1d, 2a bis 2d) der Unter-Wicklungen 42 der Phasenwicklung 41 minimal zu gestalten, wodurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 erniedrigt wird. Demzufolge ist es möglich, die maximale Spannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zu erniedrigen, so dass der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen der Statorwicklung 40 verkürzt werden kann.
Zusätzlich kann in der vorliegenden Ausführungsform in dem Falle, dass k eine ungerade Zahl größer als 3 ist, für jede der Unter-Wicklungen 42 der mittlere Abschnitt der Unter-Wicklung 42 Aufnahme entweder in denselben Einphasen-Nuten 31 wie diejenigen Abschnitte der Unter-Wicklung 42 finden, welche stromauf (d. h., auf der Seite des Anschlusses 43) des mittleren Abschnittes gelegen sind, oder in denselben Einphasen-Nuten 31 Aufnahme finden, wie diejenigen Abschnitte der Unter-Wicklung 42, welche stromab (d. h., auf der Seite des neutralen Punktes 44) des mittleren Abschnittes gelegen sind.
[Sechste Ausführungsform]
Diese Ausführungsform sieht einen Stator 20 vor, welcher einen ähnlichen Aufbau wie der Stator 20 gemäß der ersten Ausführungsform hat; demgemäß werden nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen nachfolgend beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der Statorkern 30 für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 2j umfangsmäßig aufeinander folgende Einphasen-Nuten 31, in welchen nur die Phasenwicklung 41 Aufnahme findet, je magnetischem Pol des Rotors 14, worin j einen natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Darüber hinaus besteht jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 aus j Unter-Wicklungen 42, welche zueinander parallel zwischen den Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 und den neutralen Punkt 44 der Statorwicklung 40 geschaltet sind. Weiter besteht jede der Unter-Wicklungen 42 aus einer ersten Hälfte auf der Seite des Anschlusses 43 und einer zweiten Hälfte auf der Seite des neutralen Punktes 44. Weiter findet in jeder der Einphasen-Nuten 31 für die Phasenwicklung 41 nur eine entsprechende der ersten und zweiten Hälften der Unter-Wicklung 42 der Phasenwicklung 41 Aufnahme.
Im Einzelnen sei angenommen, dass j gleich 2 ist. Dann hat, wie in den 19 und 20 gezeigt ist, der Statorkern 30 für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 vier umfangsmäßig aufeinanderfolgende Einphasen-Nuten 31 je Magnetpol des Rotors 14. Demgemäß ist die Gesamtzahl der Nuten 31, welche in dem Statorkern 30 vorgesehen sind, gleich 96 (d. h., vier × drei × acht). Ferner besteht jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 aus zwei Unter-Wicklungen 42, d. h., einer ersten Unter-Wicklung 42-1 und einer zweiten Unter-Wicklung 42-2, welche parallel zueinander zwischen den Anschluss 43 der Phasenwicklung 41 und den neutralen Punkt 44 der Statorwicklung 40 geschaltet sind. Die erste Unter-Wicklung 42-1 enthält einen ersten Abschnitt (1a), einen zweiten Abschnitt (1b), einen dritten Abschnitt (1c) und einen vierten Abschnitt (1d), welche der Reihe nach von einem Ende der ersten Unter-Wicklung 42-1 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der ersten Unter-Wicklung 42-1 auf der Seite des neutralen Punktes 44 angeordnet sind. Die zweite Unter-Wicklung 42-2 enthält einen ersten Abschnitt (2a), einen zweiten Abschnitt (2b), einen dritten Abschnitt (2c) und einen vierten Abschnitt (2d), welche der Reihe nach von einem Ende der zweiten Unter-Wicklung 42-2 auf der Seite des Anschlusses 43 zu dem anderen Ende der zweiten Unter-Wicklung 42-2 auf der Seite des neutralen Punktes 44 angeordnet sind.
Weiterhin, und hier sei die U-Phasenwicklung 41 als Beispiel betrachtet, findet, wie in 20 dargestellt ist, die erste Hälfte der zweiten Unter-Wicklung 42-2, welche aus den ersten und zweiten Abschnitten (2a, 2b) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 besteht, Aufnahme in den Einphasen-Nuten U1. Die zweite Hälfte der zweiten Unter-Wicklung 42-2, welche aus den dritten und vierten Abschnitten (2c, 2d) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 besteht, findet Aufnahme in den Einphasen-Nuten U2. Die erste Hälfte der ersten Unter-Wicklung 42-1, welche aus den ersten und zweiten Abschnitten (1a, 1b) der ersten Unter-Wicklung 42-1 besteht, findet Aufnahme in den Einphasen-Nuten U3. Die zweite Hälfte der ersten Unter-Wicklung 42-1, welche aus den dritten und vierten Abschnitten (1c, 1d) der ersten Unter-Wicklung 42-1 besteht, findet Aufnahme in den Einphasen-Nuten U4.
Das bedeutet, in der vorliegenden Ausführungsform sind sämtliche der ersten und zweiten Hälften der ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 der U-Phasenwicklung 41 gesondert in unterschiedlichen der Einphasen-Nuten U1 bis U4 für die Phasenwicklung 41 getrennt voneinander angeordnet.
Zusätzlich sind bei der vorliegenden Ausführungsform in jeder der Einphasen-Nuten U1 die ersten und zweiten Abschnitte (2a, 2b) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 abwechselnd in acht Schichten angeordnet. In jeder der Einphasen-Nuten U2 sind die dritten und vierten Abschnitte (2c, 2d) der zweiten Unter-Wicklung 42-2 abwechselnd in acht Schichten angeordnet. In jeder der Einphasen-Nuten U3 sind die ersten und zweiten Abschnitte (1a, 1b) der ersten Unter-Wicklung 42-1 abwechselnd in achten Schichten angeordnet. In jeder der Einphasen-Nuten U4 sind die dritten und vierten Abschnitte (1c, 1d) der ersten Unter-Wicklung 42-1 abwechselnd in acht Schichten angeordnet.
Weiter beträgt, wie in 21 gezeigt ist, der Unterschied im elektrischen Winkel zwischen der ersten Hälfte der zweiten Unter-Wicklung 42-2, welche in den Einphasen-Nuten U1 Aufnahme findet und der ersten Hälfte der ersten Unter-Wicklung 42-1, welche in den Einphasen-Nuten U3 Aufnahme findet, gleich 30°. Der Unterschied im elektrischen Winkel zwischen der zweiten Hälfte der zweiten Unterwicklung 42-2, welche in den Einphasen-Nuten U2 Aufnahme findet, und der zweiten Hälfte der ersten Unter-Wicklung 42-1, welche in den Einphasen-Nuten U4 Aufnahme findet, ist ebenfalls 30°.
Das bedeutet, in der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und zweiten Unter-Wicklungen 42-1 und 42-2 derart auf den Statorkern 30 gewickelt, dass sie umfangsmäßig voneinander um 30° des elektrischen Winkels versetzt sind.
Zusätzlich ist darauf hinzuweisen, dass die ersten und zweiten Hälften der Unter-Wicklungen 42 der V-Phasenwicklung und W-Phasenwicklung 41 jeweils in den Einphasen-Nuten 31 für die V-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung 41 in derselben Weise angeordnet sind, wie diejenigen der U-Phasenwicklung 41.
Mit dem obigen Aufbau des Stators 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es für jede der Unter-Wicklungen 42 der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 möglich, die magnetische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Hälften der Unter-Wicklung 42 zu schwächen und hierdurch die negative gegenseitige Induktivität dazwischen minimal zu halten. Folglich ist es möglich, die Abnahme der Gesamtinduktivität der Statorwicklung 40 aufgrund der negativen gegenseitigen Induktivität zu minimieren, wodurch sowohl die Resonanzfrequenz als auch die Resonanzspitze der Statorwicklung 40 erniedrigt werden. Im Ergebnis ist es möglich, die Maximalspannung von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 herabzusetzen, wodurch der notwendige Abstand von Phase zu Phase der Statorwicklung 40 zur Sicherstellung der elektrischen Isolation zwischen den Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 verkürzt wird.
Da ferner die Unter-Wicklungen 42 umfangsmäßig voneinander durch einen elektrischen Winkel von 30° (d. h., 60°/j, worin j gleich 2 ist) in jeder der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 versetzt sind, ist es möglich, die Änderung in der magnetomotorischen Kraft in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 zu reduzieren, wodurch der Pegel der magnetischen Störung in dem Stator 20 erniedrigt wird.
Außerdem ist es möglich, den Stator 20 der vorliegenden Ausführungsform so zu modifizieren, dass jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 durch Verbinden einer gegebenen Anzahl von kontinuierlichen elektrischen Drähten gebildet wird, anstatt U-förmige elektrische Leitersegmente 50 zu verbinden. Es ist also möglich, den Stator 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform so zu modifizieren, dass jede der Phasenwicklungen 41 als Schleifenwicklung um den Statorkern 30 gewickelt wird, anstatt sie als Wellenwicklung um den Statorkern 30 zu wickeln.
[Versuch 2]
Dieser Versuch wurde durchgeführt um die Wirkung der Verminderung des magnetischen Rauschens oder der magnetischen Störung gemäß der sechsten Ausführungsform festzustellen.
Im Einzelnen wurden bei dem Versuch sowohl der Stator 20 gemäß der sechsten Ausführungsform als auch der Stator 20 gemäß einem Vergleichsbeispiel untersucht.
In dem Stator 20 gemäß dem Vergleichsbeispiel hat, wie in 22 gezeigt, der Statorkern 30 für jede der Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 nur eine Einphasen-Nut je magnetischem Pol des Rotors 14. Weiter besteht jede der Phasenwicklungen 41 nicht aus parallel geschalteten Unter-Wicklungen wie bei der sechsten Ausführungsform.
23 zeigt die Verteilung der magnetomotorischen Kraft in dem Stator 20 gemäß der sechsten Ausführungsform, wobei die Verteilung in dem Versuch gemessen wurde. Andererseits zeigt 24 die Verteilung der magnetomotorischen Kraft in dem Stator 20 gemäß dem Vergleichsbeispiel, welcher auch in dem Versuch gemessen wurde.
Wie aus den 23 und 24 ersichtlich, veränderte sich bei beiden Statoren 20 die magnetomotorische Kraft mit einem Zyklus von 30° des elektrischen Winkels. Die Größe der Änderung in der magnetomotorischen Kraft wird ein Maximum, wenn der elektrische Winkel von 0° bis 30° geändert wurde. Zusätzlich ist die Größe der Änderung in der magnetomotorischen Kraft umso größer, je höher der Pegel des magnetischen Rauschens oder der magnetischen Störung war, welcher bei der rotierenden elektrischen Maschine induziert wurde.
25 ermöglicht einen Vergleich des magnetischen Rauschpegels zwischen dem Stator 20 gemäß der sechsten Ausführungsform und dem Stator 20 gemäß dem Vergleichsbeispiel. Hier wurde der magnetische Rauschpegel durch Integrieren der Größe der Veränderung in der magnetomotorischen Kraft für den Bereich des elektrischen Winkels von 0° bis 60° erhalten.
Man kann aus 25 erkennen, dass der magnetische Rauschpegel in dem Stator 20 gemäß der sechsten Ausführungsform unter die Hälfte des magnetischen Rauschpegels in dem Stator 20 gemäß dem Vergleichsbeispiel erniedrigt wurde.
Während die obigen besonderen Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, versteht es sich für die Fachleute, dass vielerlei Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen durchgeführt werden können, ohne dass der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.
Beispielsweise ist in der ersten Ausführungsform jede der U-Phasenwicklung, V-Phasenwicklung und W-Phasenwicklung 41 der Statorwicklung 40 so ausgebildet, dass sie 2n Abschnitte enthält, worin n eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Jedoch kann jede der U-, V- und W-Phasenwicklungen 41 der Statorwicklung 40 auch so aufgebaut sein, dass sie k Abschnitte enthält, worin k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. Ferner werden in der ersten Ausführungsform die U-förmigen elektrischen Leitersegmente 50 dazu verwendet, die Statorwicklung 40 zu bilden. Es können jedoch auch elektrische Leitersegmente in anderen Gestalten (beispielsweise im Wesentlichen I-förmige elektrische Leitersegmente) verwendet werden, anstatt die im Wesentlichen U-förmigen elektrischen Leitersegmente 50 zur Bildung der Statorwicklung 40 zu verwenden.
In den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist die Erfindung auf eine rotierende elektrische Maschine 1 gerichtet, welche so konstruiert ist, dass sie als elektrischer Motor arbeitet. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere rotierende elektrische Maschinen angewendet werden, beispielsweise einen elektrischen Generator oder einen Motorgenerator, der sowohl als elektrischer Motor als auch als elektrischer Generator arbeiten kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-208278 [0001]
JP 2012-15596 [0001]
JP 2012-148570 [0001]
JP 2000-69729 [0005]
JP 2004-64914 [0007]

Claims

Rotierende elektrische Maschine, welche Folgendes umfasst: einen Rotor, welcher eine Anzahl von Paaren von Magnetpolen aufweist, welche in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind; und einen Stator, welcher einen Statorkern und eine Statorwicklung enthält, wobei der Statorkern eine Anzahl von Nuten aufweist, welche in einer Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind, und dem Rotor radial gegenübersteht, wobei die Statorwicklung aus einer Anzahl von Phasenwicklungen besteht, von denen jede so auf den Statorkern gewickelt ist, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingesetzt ist; wobei der Statorkern für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung n umfangsmäßig aufeinander folgende Einphasen-Nuten, in welchen nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, je Magnetpol des Rotors aufweist, worin n einen natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist; jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung k Abschnitte aufweist, welche einen ersten Abschnitt und einen k-ten Abschnitt enthalten, worin k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist; die ersten bis k-ten Abschnitte der Reihe nach von einem Ende zu dem anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet sind; und der erste Abschnitt in anderen der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung als der k-te Abschnitt Aufnahme findet.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, worin k gleich 2n ist, so dass für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung der erste Abschnitt Aufnahme in anderen der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung als der 2n-te Abschnitt findet.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, bei welcher für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung ein 2m-ter Abschnitt der Phasenwicklung Aufnahme in denselben der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung wie ein (2m – 1)-ter Abschnitt der Phasenwicklung findet, worin m eine natürliche Zahl ist, welche der Bedingung 1 ≦ m ≦ n genügt.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, bei welcher jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus j Unter-Wicklungen besteht, welche parallel zueinander zwischen gegenüberliegenden Enden der Phasenwicklung geschaltet sind, worin j eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist, jede der Unter-Wicklungen k Abschnitte enthält, welche der Reihe nach von einem Ende der Unter-Wicklung zu dem anderen Ende der Unter-Wicklung angeordnet sind, und die ersten bis (k/2)-ten Abschnitte Aufnahme in anderen der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung als die (k/2 + 1)-ten bis k-ten Abschnitte finden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, bei welcher für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung jeder der ersten bis k-ten Abschnitte der Phasenwicklung auf den Statorkern als Wellenwicklung gewickelt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, bei welcher jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus einer Mehrzahl von elektrischen Leitersegmenten besteht, welche in die Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung eingesetzt und elektrisch zueinander in Reihe geschaltet sind, auf einer axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten der elektrischen Leitersegmente, welche in den Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung Aufnahme finden, durch einen Umbiegungsabschnitt verbunden sind, auf der anderen axialen Seite des Statorskerns jedes entsprechende Paar von Endteilen der elektrischen Leitersegmente miteinander verbunden ist, um dazwischen eine Verbindung herzustellen, sämtliche der Umbiegungsabschnitte, welche die in der Nut befindlichen Abschnitte der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen miteinander verbunden, einen ersten Spulenkopf der Statorwicklung auf der einen axialen Seite des Statorkerns bilden, und sämtliche Endteile der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen und die dazwischen erzeugten Verbindungen der Endteile einen zweiten Spulenkopf der Statorwicklung auf der anderen axialen Seite des Statorkerns bilden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, bei welcher eine Maximalspannung, welche zwischen den Anschlüssen der Phasenwicklungen der Statorwicklung angelegt wird, so eingestellt ist, dass sie größer als oder gleich 330 V ist.
Rotierende elektrische Maschine, welche Folgendes umfasst: einen Rotor; und einen Stator, welcher einen Statorkern und eine Statorwicklung enthält, wobei der Statorkern eine Anzahl von Nuten, welche in Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind, enthält und radial dem Rotor gegenübersteht, wobei die Statorwicklung aus einer Anzahl von Phasenwicklungen besteht, von denen jede so auf den Statorkern gewickelt ist, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingelegt ist; wobei jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung k Abschnitte enthält, welche der Reihe nach von einem Ende der Phasenwicklung zu dem anderen Ende der Phasenwicklung angeordnet sind, worin k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist; und jeder der k Abschnitte auf den Statorkern in solcher Weise gewickelt ist, dass eine umfangsmäßige Fortschrittsrichtung des Abschnittes sich bei jeder Vervollständigung eines umfangsmäßigen Fortschrittes von 360°/k umkehrt.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 8, bei welcher für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung jeder der k Abschnitte der Phasenwicklung als Schleifenwicklung auf den Statorkern gewickelt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 8, bei welcher jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus einer Anzahl von elektrischen Leitersegmenten besteht, welche in die entsprechenden Nuten für die Phasenwicklung eingesetzt sind und elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind; auf einer axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten der elektrischen Leitersegmente, welches Aufnahme in den entsprechenden Nuten für die Phasenwicklung findet, durch einen Umbiegungsabschnitt verbunden ist; auf der anderen axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von Endabschnitten der elektrischen Leitersegmente miteinander verbunden ist, um eine Verbindung dazwischen herzustellen; sämtliche der Umbiegungsabschnitte, welche die in der Nut befindlichen Abschnitte der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen miteinander verbinden, einen ersten Spulenkopf der Statorwicklung auf der einen axialen Seite des Statorkerns bilden; und sämtliche der Endabschnitte der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen und die dazwischen hergestellten Verbindungen zusammen einen zweiten Spulenkopf der Statorwicklung auf der anderen axialen Seite des Statorkerns bilden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 8, bei welcher eine maximale Spannung, welche zwischen Anschlüssen der Phasenwicklungen der Statorwicklung angelegt wird, so eingestellt ist, dass sie größer als oder gleich 330 V ist.
Rotierende elektrische Maschine, welche Folgendes umfasst: einen Rotor; und einen Stator, welcher einen Statorkern und eine Statorwicklung enthält, wobei der Statorkern eine Anzahl von Nuten, welche in einer Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind, enthält, und radial dem Rotor gegenüber steht, wobei die Statorwicklung aus einer Anzahl von Phasenwicklungen besteht, von denen jede auf den Statorkern in solcher Weise gewickelt ist, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingesetzt ist; wobei jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus j Unter-Wicklungen besteht, welche parallel zueinander zwischen gegenüberliegenden Enden der Phasenwicklung geschaltet sind, worin j eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist; jede der Unter-Wicklungen k Abschnitte enthält, welche der Reihe nach von einem Ende der Unter-Wicklung zu dem anderen Ende der Unter-Wicklung angeordnet sind, worin k eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist; und bei Zählung von einem Ende der Phasenwicklung aus die gleiche Nummer tragenden Abschnitte der Unter-Wicklungen der Phasenwicklung Aufnahme in denselben der entsprechenden Nuten der Phasenwicklung finden, so dass sie in den entsprechenden Nuten benachbart zueinander liegen.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 12, bei welcher für jede der Unter-Wicklungen die ersten bis (k/2)-ten Abschnitte der Unter-Wicklung Aufnahme in anderen der entsprechenden Nuten der Phasenwicklung als die (k/2 + 1)-ten bis k-ten Abschnitte der Unter-Wicklung finden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 12, bei welcher für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung jede der Unter-Wicklungen der Phasenwicklung als Wellenwicklung auf den Statorkern gewickelt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 12, bei welcher jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus einer Anzahl von elektrischen Leitersegmenten besteht, welche in die entsprechenden Nuten für die Phasenwicklung eingesetzt und elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind; auf einer axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten der elektrischen Leitersegmente, welches in den entsprechenden Nuten der Phasenwicklung Aufnahme findet, durch einen Umbiegungsabschnitt verbunden ist; auf der anderen axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von Endabschnitten der elektrischen Leitersegmente miteinander verbunden ist, um eine Verbindung dazwischen herzustellen; sämtliche der Umbiegungsabschnitte, welche die in der Nut befindlichen Abschnitte der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen miteinander verbinden, einen ersten Spulenkopf der Statorwicklung auf der einen axialen Seite des Statorkerns bilden; und sämtliche der Endabschnitte der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen und die zwischen den Endabschnitten gebildeten Verbindungen einen zweiten Spulenkopf der Statorwicklung auf der anderen axialen Seite des Statorkerns bilden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 12, bei welcher eine Maximalspannung, welche zwischen Anschlüssen der Phasenwicklungen der Statorwicklung angelegt wird, auf einen Wert höher als oder gleich 330 V eingestellt ist.
Rotierende elektrische Maschine, welche Folgendes umfasst: einen Rotor, welcher eine Anzahl von Paaren von magnetischen Polen aufweist, welche in Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sind; und einen Stator, der einen Statorkern und eine Statorwicklung enthält, wobei der Statorkern eine Anzahl von Nuten, welche in einer Umfangsrichtung des Statorkerns angeordnet sind aufweist und in radialer Richtung dem Rotor gegenübersteht, wobei die Statorwicklung aus einer Anzahl von Phasenwicklungen besteht, von denen jede derart auf den Statorkern gewickelt ist, dass sie in entsprechende der Nuten des Statorkerns eingesetzt ist; wobei der Statorkern für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung 2j umfangsmäßig aufeinander folgende Einphasen-Nuten, in welchen nur die Phasenwicklung Aufnahme findet, je Magnetpol des Rotors aufweist, worin j einen natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist; jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus j Unter-Wicklungen besteht, welche zueinander zwischen einander gegenüber liegenden Enden der Phasenwicklung parallel geschaltet sind; jede der Unter-Wicklungen aus einer ersten Hälfte auf der Seite des einen Endes der Phasenwicklung und einer zweiten Hälfte auf der Seite des anderen Endes der Phasenwicklung besteht; und für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung sämtliche der ersten und zweiten Hälften der Unter-Wicklungen der Phasenwicklung gesondert voneinander Aufnahme in verschiedenen der Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung finden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 17, bei welcher für jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung die Unter-Wicklungen der Phasenwicklung so auf den Statorkern gewickelt sind, dass sie umfangsmäßig voneinander um einen elektrischen Winkel von 60°/j versetzt sind.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 17, bei welcher jede der Phasenwicklungen der Statorwicklung aus einer Anzahl von elektrischen Leitersegmenten besteht, welche in die Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung eingesetzt und elektrisch in Serie miteinander geschaltet sind; auf einer axialen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von in der Nut befindlichen Abschnitten der elektrischen Leitersegmente, welche in den Einphasen-Nuten für die Phasenwicklung Aufnahme finden, durch einen Umbiegungsabschnitt verbunden sind; auf der anderen Seite des Statorkerns jedes entsprechende Paar von Endabschnitten der elektrischen Leitersegmente miteinander zur Herstellung einer Verbindung dazwischen verbunden sind; sämtlich der Umbiegungsabschnitte, welche die in der Nut befindlichen Abschnitte der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen miteinander verbinden, einen ersten Spulenkopf der Statorwicklung auf einer axialen Seite des Statorkerns bilden; und sämtliche der Endabschnitte der elektrischen Leitersegmente der Phasenwicklungen und die dazwischen gebildeten Verbindungen der Endabschnitte zusammen einen zweiten Spulenkopf der Statorwicklung auf der anderen axialen Seite des Statorkerns bilden.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 17, bei welcher eine Maximalspannung, welche zwischen Anschlüssen der Phasenwicklungen der Statorwicklung angelegt ist, auf einen Wert größer als oder gleich 330 V eingestellt ist.