DE102015226105A1 - AXIS BALL TYPE ROTATING ELECTRIC MACHINE - Google Patents

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Masahiro Aoyama
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Abstract

Eine rotierende elektrische Maschine M des Axiallückentyps umfasst: zwei Rotoren (200, 300), die um eine Rotationsachse einer rotierenden Welle RS drehbar sind; ein Stator (100), dessen beide Seiten den zwei Rotoren bezüglich einer axialen Richtung der Welle jeweils gegenüberliegen; eine Vielzahl von Ankerspulen (11), die an dem Stator um die Welle angeordnet sind; eine Vielzahl von Induktionsspulen (21) und eine Vielzahl von Erregerspulen (22), die auf jedem der zwei Rotoren um die Welle angeordnet sind; und Dioden, die so verschaltet sind, um den von einer Vielzahl der Induktionsspulen erzeugten Induktionsstrom gleichzurichten und dann den gleichgerichteten Induktionsstrom der Vielzahl der Erregerspulen zuzuführen.An axial-gap type rotary electric machine M includes: two rotors (200, 300) which are rotatable about a rotation axis of a rotary shaft RS; a stator (100) whose both sides are opposed to the two rotors with respect to an axial direction of the shaft, respectively; a plurality of armature coils (11) disposed on the stator around the shaft; a plurality of induction coils (21) and a plurality of exciting coils (22) disposed on each of the two rotors about the shaft; and diodes connected so as to rectify the induction current generated by a plurality of the induction coils, and then supply the rectified induction current to the plurality of exciting coils.

Description

[Technisches Fachgebiet][Technical Field]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps, die einen Doppelläufer umfasst und Erregerwicklungen nutzt.The present invention relates to an axial-gap type rotary electric machine which includes a double-rotor and uses exciting windings.

[Stand der Technik][State of the art]

Eine rotierende elektrische Maschine, in der ein Rotor und ein Stator einander über eine Lücke gegenüberliegen, erhält ein Drehmoment (d. h. ein sog. Reluktanzdrehmoment, das von dem Phänomen der Reluktanz herrührt) durch das Bewirken eines magnetischen Flusses, der in statorseitig angeordneten Ankerspulen erzeugt wird, zur Kopplung mit der Rotorseite, um einen Magnetkreis auszubilden, und nutzt auch ein magnetisches Drehmoment, um das Reluktanzdrehmoment zu unterstützen, und zwar durch das Anordnen von Permanentmagneten und/oder Erregerwicklungen.A rotary electric machine in which a rotor and a stator are opposed to each other via a gap obtains a torque (ie, a so-called reluctance torque resulting from the phenomenon of reluctance) by causing a magnetic flux generated in stator coils arranged on the stator , for coupling with the rotor side to form a magnetic circuit, and also uses a magnetic torque to assist the reluctance torque, by arranging permanent magnets and / or exciting windings.

Weil im Übrigen in solchen rotierenden elektrischen Maschinen der magnetische Fluss, der durch die Ankerspulen erzeugt wird, raumharmonische Komponenten umfasst, koppelt der magnetische Fluss der Raumoberschwingungen mit der Rotorseite, wenn der magnetische Fluss, der in den Ankerspulen erzeugt wird, mit der Rotorseite koppelt.Incidentally, in such rotary electric machines, since the magnetic flux generated by the armature coils includes room-harmonic components, the magnetic flux of the space harmonics couples with the rotor side when the magnetic flux generated in the armature coils couples with the rotor side.

Jedoch gibt es den Umstand, dass, wenn der magnetische Fluss der Raumoberschwingungen mit einen Permanentmagneten koppelt, die magnetische Kraft des Permanentmagneten unwiderruflich in ihrer Größe absinkt, in Folge eines Abfalls der magnetischen Koerzitivkraft aufgrund einer Wärme, die durch einen in dem Permanentmagneten induzierten Wirbelstrom erzeugt wird. Dies wirft das Problem auf, dass die magnetische Kraft der Permanentmagnete in dem Typ abnimmt, in dem die Permanentmagnete in der Rotorseite integriert sind und durch den magnetischen Fluss der Raumoberschwingungen gekoppelt werden, wie beispielsweise in JP2006-187091A (im Folgenden „Patentliteratur 1” genannt) beschrieben.However, there is the circumstance that when the magnetic flux of the space harmonics couples with a permanent magnet, the magnetic force of the permanent magnet irrevocably decreases in size due to a decrease in the magnetic coercive force due to heat generated by an eddy current induced in the permanent magnet becomes. This raises the problem that the magnetic force of the permanent magnets decreases in the type in which the permanent magnets are integrated in the rotor side and are coupled by the magnetic flux of the space harmonics, such as in FIG JP2006-187091A (hereinafter referred to as "Patent Literature 1").

Es gibt den Umstand, dass die Kosten steigen, weil kostspielige Magneten durch eine Erhöhung der Additive der kostspieligen schweren seltenen Erden, wie z. B. Dysprosium (Dy) und Terbium (Tb) mit ihrer hohen magnetischen Koerzitivkraft, hergestellt werden, wie dies nötig ist, um das Problem zu lösen.There is the circumstance that the cost increases because costly magnets by increasing the additives of the expensive heavy rare earths, such. Dysprosium (Dy) and terbium (Tb) with their high magnetic coercive force, as necessary to solve the problem.

[Stand der Technik][State of the art]

[Patentliteratur][Patent Literature]

  • Patentliteratur 1: JP2006-187091A Patent Literature 1: JP2006-187091A

[Kurzdarstellung der Erfindung][Brief Description of the Invention]

[Technische Problemstellung][Technical problem]

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine, ohne einen Bedarf der Verwendung von Permanentmagneten bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau hat, um ein großes Drehmoment ohne eine Stromzuführung von außen zu erzeugen, und zwar durch das effektive und effiziente Ausnutzen des magnetischen Flusses der Raumoberschwingungen, der durch die Ankerspulen erzeugt wird.It is therefore an object of the present invention to provide a rotary electric machine without a need of using permanent magnets having a simple structure to generate a large torque without an external power supply by the effective and efficient utilization of the magnetic Flow of space harmonics created by the armature coils.

[Lösung des Problems][The solution of the problem]

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps bereitgestellt, die umfasst: eine rotierende Welle, die eine Rotationsachse aufweist; zwei Rotoren, die um die Rotationsachse der rotierenden Welle drehbar sind; einen Stator, dessen beide Seiten den zwei Rotoren bezüglich einer axialen Richtung der Rotationsachse der rotierenden Welle jeweils gegenüberliegen; eine Vielzahl von Ankerspulen, die auf dem Stator um die Rotationsachse der rotierenden Welle angeordnet sind; eine Vielzahl von Induktionsspulen und eine Vielzahl von Erregerspulen, die auf jedem der zwei Rotoren um die Rotationsachse der rotierenden Welle angeordnet sind; und Gleichrichterelemente, die so verschaltet sind, um einen durch die Vielzahl der Induktionsspulen erzeugten Induktionsstrom gleichzurichten und sodann den gleichgerichteten Induktionsstrom der Vielzahl der Erregerspulen zuzuführen.According to one embodiment of the present invention, there is provided an axial-gap type rotary electric machine comprising: a rotary shaft having a rotation axis; two rotors which are rotatable about the axis of rotation of the rotating shaft; a stator whose both sides are opposed to the two rotors with respect to an axial direction of the rotational axis of the rotary shaft, respectively; a plurality of armature coils disposed on the stator about the axis of rotation of the rotary shaft; a plurality of induction coils and a plurality of exciting coils disposed on each of the two rotors about the rotational axis of the rotating shaft; and rectifying elements connected so as to rectify an induction current generated by the plurality of induction coils, and then supply the rectified induction current to the plurality of exciting coils.

Mit anderen Worten ist ein Aufbau realisiert, in dem der Stator, auf dem die Ankerspulen um die Rotationsachse der rotierenden Welle angeordnet sind, zwischen zwei Rotoren angeordnet ist, wobei dessen beide axial beabstandete Seiten den jeweils zwei Rotoren gegenüberliegen; jeder der zwei Rotoren umfasst eine Vielzahl von Induktionsspulen und eine Vielzahl von Erregerspulen, die um die Rotationsachse der rotierenden Welle angeordnet sind; und der durch die Induktionsspulen erzeugte Induktionsstrom wird durch die Gleichrichterelemente gleichgerichtet und dann den Erregerspulen zugeführt.In other words, a structure is realized in which the stator on which the armature coils are arranged around the axis of rotation of the rotary shaft is disposed between two rotors, the two axially spaced sides of which face each two rotors; each of the two rotors includes a plurality of induction coils and a plurality of exciting coils disposed about the rotational axis of the rotating shaft; and the induction current generated by the induction coils is rectified by the rectifying elements and then supplied to the exciting coils.

[Vorteilhafte Effekte der Erfindung][Advantageous Effects of Invention]

Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps konstruiert, um die Rotoren in der einen und der entgegengesetzten axialen Richtung jeweils gegenüber den beiden Seiten des Stators anzuordnen, um zu bewirken, dass ein magnetischer Fluss der Raumoberschwingungen, der in den Ankerspulen auf dem Stator erzeugt wird, mit jedem der Rotoren, die beiden Seiten des Stators gegenüberliegen, koppelt bzw. verkettet.According to an embodiment of the present invention, the axial gap type rotary electric machine is constructed to arrange the rotors in the one and the opposite axial directions respectively opposite to the both sides of the stator to cause a magnetic field Flow of the spatial harmonics generated in the armature coils on the stator, with each of the rotors, which are opposite to both sides of the stator, coupled or chained.

Daher ist es möglich, auf einfache Art und Weise die Rotoren mit symmetrischem Aufbau zu konstruieren, was eine Erzeugung von ähnlichem magnetischem Drehmoment an beiden Seiten des Stators bewirkt. Des Weiteren kann ohne einen Bedarf an Permanentmagneten die rotierende Welle integral mit einem großen magnetischen Drehmoment, das bei den zwei Rotoren ohne Stromzuführung von außen erzeugt wird, rotiert werden, und zwar durch das effektive und effiziente Ausnutzen des magnetischen Flusses der Raumoberschwingungen, der in den Ankerspulen erzeugt wird.Therefore, it is possible to easily construct the rotors of symmetrical structure, which causes generation of similar magnetic torque on both sides of the stator. Further, without a need for permanent magnets, the rotating shaft can be rotated integrally with a large magnetic torque generated in the two rotors without external power supply by the effective and efficient utilization of the magnetic flux of the space harmonics, which in the Armature coils is generated.

[Kurze Beschreibung der Zeichnungen][Brief Description of the Drawings]

1 ist eine perspektivische Explosionszeichnung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 FIG. 13 is an exploded perspective view of a rotary electric machine according to an embodiment of the present invention. FIG.

2 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators. 2 is a perspective view of a stator.

3 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors. 3 is a perspective view of a rotor.

4 ist ein vereinfachtes Schaltdiagramm von Induktionsspulen und Erregerspulen, die über Dioden miteinander verbunden sind. 4 is a simplified circuit diagram of induction coils and excitation coils, which are connected to each other via diodes.

5A ist ein Modelldiagramm, das veranschaulicht, wie Ankerspulen, Induktionsspulen und Erregerspulen Kerne umwickeln. 5A Figure 11 is a model diagram illustrating how armature coils, inductors, and excitation coils wrap cores.

5B ist eine Abbildung magnetischer Kräfte, die den magnetischen Fluss veranschaulicht, der von den Ankerspulen, Induktionsspulen und Erregerspulen erzeugt wird und diese miteinander koppelt. 5B is a map of magnetic forces that illustrates the magnetic flux generated by and couples the armature coils, inductors, and excitation coils.

6 ist eine Abbildung der magnetischen Flusscharakteristik, die einen magnetischen Fluss und magnetische Flussvektoren des magnetischen Flusses der Raumoberschwingungen dritter Ordnung innerhalb eines Rotationskoordinatensystems veranschaulicht. 6 FIG. 11 is a magnetic flux characteristic diagram illustrating a magnetic flux and magnetic flux vectors of the magnetic flux of third-order spatial harmonics within a rotation coordinate system.

7 ist eine Abbildung magnetischer Kräfte, die den magnetischen Fluss veranschaulicht, der von den Ankerspulen, den Induktionsspulen und den Erregerspulen erzeugt wird und diese miteinander koppelt, falls ein Bautyp mit radialer Lücke ohne Hilfspole vorliegt. 7 FIG. 12 is a magnetic force map illustrating the magnetic flux produced by the armature coils, the inductors, and the excitation coils and coupling them together in the case of a radial gap type without auxiliary poles.

8 ist eine Abbildung magnetischer Kräfte, die den magnetischen Fluss veranschaulicht, der von den Ankerspulen, den Induktionsspulen und den Erregerspulen erzeugt wird und diese miteinander koppelt, falls ein Bautyp mit radialer Lücke mit Hilfspolen vorliegt. 8th FIG. 12 is a magnetic force map illustrating the magnetic flux produced by the armature coils, the inductors, and the excitation coils and coupling them together if there is a radial-gap type of auxiliary poles.

9 ist ein Graph, der eine variierende magnetische Flussdichte mit unterschiedlichem Grad des Rotationswinkels veranschaulicht, falls eine Kopplung über eine Lücke von den Ankerspulen stattfindet, die mit konzentrierter oder verteilter Wicklung ausgeführt sind. 9 FIG. 12 is a graph illustrating varying magnetic flux density with different degrees of rotational angle if coupling occurs across a gap of the armature coils implemented with concentrated or distributed winding.

10 ist ein Graph, der eine magnetische Flussdichte je Ordnung der überlagerten Raumoberschwingungen zeigt, welche in dem in 9 veranschaulichten magnetischen Fluss enthalten sind. 10 FIG. 12 is a graph showing a magnetic flux density per order of superimposed spatial harmonics, which is shown in FIG 9 illustrated magnetic flux are included.

11 ist ein Graph, der eine Drehmomentwellenform veranschaulicht, zum Vergleich mit Drehmomentwellenformen, die jeweils durch einen Synchronmotor mit innerem Permanentmagneten (IPMSM, Interior Permanent Magnet Synchronous Motor), einen Motor des Radiallückentyps ohne Hilfspole und ein Motor des Radiallückentyps mit Hilfspolen erhalten werden. 11 FIG. 12 is a graph illustrating a torque waveform for comparison with torque waveforms each obtained by an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM), a radial gap type non-auxiliary pole motor and a radial gap type motor with auxiliary poles.

[Beschreibung der Ausführungsformen][Description of the Embodiments]

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden im Folgenden detailliert Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 1 bis 11 sind Ansichten, die eine rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The 1 to 11 FIG. 11 is views illustrating an axial-gap-type rotary electric machine according to an embodiment of the present invention. FIG.

Bezug nehmend auf 1 weist eine rotierende elektrische Maschine M eine Leistung auf, die geeignet ist, z. B. ein Hybridelektrofahrzeug oder ein Elektrofahrzeug anzutreiben, weil sie einen Stator 100 und zwei Rotoren 200, 300 umfasst, deren äußere Form im Umriss eine Scheibenform ist, und, wie später beschrieben wird, ist keine Energieeinspeisung in die Rotoren 200, 300 notwendig.Referring to 1 a rotary electric machine M has a power that is suitable, for. B. a hybrid electric vehicle or an electric vehicle to drive, because they are a stator 100 and two rotors 200 . 300 includes, whose outer shape is a disk shape in outline and, as will be described later, is no energy feed into the rotors 200 . 300 necessary.

Mit Hinblick auf diese rotierende elektrische Maschine M, sind die zwei Rotoren 200, 300 an einer Welle (oder eine rotierende Welle) RS angebracht, die sich durch eine Rotationsachse erstreckt, wobei ein Stator 100 zwischen diesen angeordnet ist, so dass einer dieser über eine Lücke einer der beiden Seiten des Stators 100 gegenüberliegt, wohingegen der andere über eine andere Lücke der anderen Seite des Stators 100 gegenüberliegt, wobei der Stator 100 auf drehbare Art und Weise die Welle RS lagert, und wobei die Rotoren 200, 300 an dieser Welle RS angebracht sind. Mit anderen Worten ist die rotierende elektrische Maschine M als Doppelläufermotor mit axialer Lücke konstruiert, in dem der Stator 100 zwischen den zwei Rotoren 200, 300 angeordnet ist, so dass sich diese in einer axialen Richtung der Welle RS gegenüberliegen.With regard to this rotary electric machine M, the two rotors are 200 . 300 attached to a shaft (or a rotating shaft) RS which extends through an axis of rotation, wherein a stator 100 is arranged between these, so that one of these over a gap one of the two sides of the stator 100 while the other over another gap on the other side of the stator 100 opposite, wherein the stator 100 rotatably supporting the shaft RS, and wherein the rotors 200 . 300 attached to this shaft RS. In other words, the rotary electric machine M is constructed as an axial gap type double rotor motor in which the stator 100 between the two rotors 200 . 300 is arranged, so that they face each other in an axial direction of the shaft RS.

Indem der Stator 100, wie in 2 dargestellt ist, mit vielen Statorkernen 15, von denen jeder eine kurze Stange mit trapezförmigem Querschnittsprofil ist, ausgestattet ist, sind Ankerspulen 11, die an nicht gezeigten Drehstrom angeschlossen sind, jeweils um die Statorkerne 15 gewickelt und um die Rotationsachse der Welle RS angeordnet.By the stator 100 , as in 2 is shown, with many stator cores 15 , each of which is a short bar with trapezoidal cross-sectional profile, are armature coils 11 , which are connected to three-phase current, not shown, around the stator cores 15 wound and arranged around the axis of rotation of the shaft RS.

Die Statorkerne 15 bestehen aus einem magnetischen Material von hoher Permeabilität und erstrecken sich in parallel zu der Welle RS liegenden Richtungen. Die Ankerspulen 11 sind unterteilt in und bestehen aus sechs (6) Sätzen, um sechs (6) Pole bereitzustellen, wobei jeder Satz die Ankerspulen 11u, 11v und 11w aufweist, die mit den drei Phasen u, v und w gekoppelt sind. Mit anderen Worten sind die Statorkerne 15 mit konzentrierter Wicklung umwunden, so dass sechs (6) Pole parallel geschaltet sind, von denen jeder durch einen Satz von drei Ankerspulen 11u, 11v und 11w ausgebildet ist.The stator cores 15 consist of a high permeability magnetic material and extend in directions parallel to the shaft RS. The armature coils 11 are subdivided into and consist of six (6) sets to provide six (6) poles, each set being the armature coils 11u . 11v and 11w which are coupled to the three phases u, v and w. In other words, the stator cores 15 wound around with concentrated winding so that six (6) poles are connected in parallel, each of which is connected by a set of three armature coils 11u . 11v and 11w is trained.

Ferner sind 18 Pole (d. h. die Anzahl der Pole beträgt 18) in Umlaufrichtung und äquidistant um die Rotationsachse der Welle RS angeordnet, weil die Ankerspulen 11 als gewickelte Spulen ausgebildet sind, deren Mittelachsen parallel zu der Welle RS liegen und die 18 Statornuten 17 nutzen, von denen jede zwischen zwei benachbarten Statorkernen 15 liegt. Kurz gesagt sind die Ankerspulen 11 Wicklungen, von denen jede um eine parallel zur Rotationsachse der Rotierende Welle RS liegende Mittelachse gewickelt ist und in Umlaufrichtung und äquidistant um die Rotationsachse der Rotierende Welle RS angeordnet ist.Further, 18 poles (ie, the number of poles is 18) are arranged in the circumferential direction and equidistant around the rotation axis of the shaft RS because the armature coils 11 are formed as wound coils whose center axes are parallel to the shaft RS and the 18 stator slots 17 use, each of which between two adjacent stator cores 15 lies. In short, the armature coils 11 Windings, each of which is wound around a central axis parallel to the axis of rotation of the rotating shaft RS and arranged in the direction of rotation and equidistant about the axis of rotation of the rotating shaft RS.

Jeder dieser Statorkerne 15 wird durch zwei scheibenförmige Halterungen 16 gehalten, die in einer Lage zwischen den Rotoren 200, 300 an beiden in Umlaufrichtung verteilten Seiten dieser angeordnet sind, wobei axial verteilte Endabschnitte 15a von jedem der Statorkerne 15 in eines von Montagelöchern 16a, die sich durch eine der Halterungen 16 öffnet, und eines der Montagelöcher 16a, die sich durch die andere Halterung 16 öffnet, eingesetzt ist, um jeweils die axial beabstandeten Enden 15b freizulegen. Die Halterungen 16 sind aus einem nichtmagnetischen Material gebildet, um nicht mit der Erzeugung von hochqualitativen Magnetkreisen zu interferieren, und sie ermöglichen es der Welle RS, sich durch diese zu erstrecken und diese durch nicht gezeigte Lager, die an deren zentralen Abschnitten angebracht sind, auf drehbare Art und Weise zu lagern.Each of these stator cores 15 is made by two disc-shaped brackets 16 held in a position between the rotors 200 . 300 are arranged on both sides distributed in the circumferential direction of these, wherein axially distributed end portions 15a from each of the stator cores 15 in one of mounting holes 16a extending through one of the brackets 16 opens, and one of the mounting holes 16a extending through the other bracket 16 opens, is inserted around each of the axially spaced ends 15b expose. The brackets 16 are formed of a non-magnetic material so as not to interfere with the production of high-quality magnetic circuits, and allow the shaft RS to extend therethrough and rotatably through bearings, not shown, attached to the central portions thereof Way to store.

Daher sind die Statorkerne 15 in dem Stator 100 derart angeordnet, dass die Enden 15b ihrer Endabschnitte 15a den Enden 25b von Endabschnitten 25a von später beschriebenen Rotorkernen (Kernen) 25 der Rotoren 200, 300 über Lücken G gegenüberliegen. Der Stator 100 kann eine Anordnung bereitstellen, in der ein Anregen der Ankerspulen 11 mit Wechselstrom einen magnetischen Fluss erzeugt, um eine Kopplung bzw. Verkettung des magnetischen Flusses von den Enden der Statorkerne 15 zu den Enden 25b der Rotorkerne der Rotoren 200, 300 zu bewirken.Therefore, the stator cores 15 in the stator 100 arranged such that the ends 15b their end sections 15a the ends 25b of end sections 25a of later-described rotor cores (cores) 25 the rotors 200 . 300 across gaps G are opposite. The stator 100 may provide an arrangement in which exciting the armature coils 11 With alternating current generates a magnetic flux to a coupling or concatenation of the magnetic flux from the ends of the stator cores 15 to the ends 25b the rotor cores of the rotors 200 . 300 to effect.

Dadurch bewirkt die rotierende elektrische Maschine M unter Verwendung später beschriebener Joche 26 eine Erzeugung von Magnetkreisen, um den magnetischen Fluss umzuleiten, der die Rotorkerne 25, die an beiden Seiten der Statorkerne 15 angeordnet sind, miteinander koppelt bzw. verkettet, wodurch jeder der zwei Rotoren 200, 300, zwischen denen der Stator 100 angeordnet ist, zur Rotation relativ zu dem Stator 100 gebracht wird, und zwar durch ein Reluktanzdrehmoment (d. h. ein Hauptdrehmoment), das von dem Phänomen erzeugt wird, dass der magnetische Fluss in jedem Magnetkreis dem Pfad des geringsten Widerstandes folgt.Thereby, the rotary electric machine M operates using later-described yokes 26 a generation of magnetic circuits to redirect the magnetic flux affecting the rotor cores 25 on both sides of the stator cores 15 are arranged, coupled together or linked, whereby each of the two rotors 200 . 300 between which the stator 100 is arranged for rotation relative to the stator 100 is brought by a reluctance torque (ie, a main torque) generated by the phenomenon that the magnetic flux in each magnetic circuit follows the path of least resistance.

Aus diesem Grund ist es für die rotierende elektrische Maschine M notwendig, auf den einen der Rotoren 200, 300 genauso viel Drehmoment wie auf den anderen aufzubringen, um die Rotoren 200, 300, die an der gemeinsamen Welle RS als eine Einheit angebracht sind, zu rotieren, wobei in der Einheit die Rotoren 200, 300 in einem über den Stator 100 hinweg symmetrischen Aufbau konstruiert sind.For this reason, it is necessary for the rotary electric machine M, on one of the rotors 200 . 300 apply as much torque to the rotors as to the others 200 . 300 which are mounted on the common shaft RS as a unit to rotate, wherein in the unit the rotors 200 . 300 in one over the stator 100 are constructed symmetrical structure.

Infolgedessen kann nach der Umwandlung einer zugeführten Elektrizität einer elektrischen Energie, die rotierende elektrische Maschine M eine Ausgabe als eine mechanische Energie von der Welle RS, die mit den Rotoren 200, 300 koaxial drehbar relativ zu dem Stator 100 ist, bereitstellen. As a result, after the conversion of a supplied electricity to an electric power, the rotating electric machine M can output as a mechanical energy from the shaft RS connected to the rotors 200 . 300 coaxially rotatable relative to the stator 100 is, deploy.

In der rotierenden elektrischen Maschine M enthält in dieser Zeit der magnetische Fluss, der die Rotorkerne 25 mit den Statorkernen 15 koppelt, auf einer Grundschwingung überlagerte Raumoberschwingungen. Dies ermöglicht es den Rotoren 200, 300, die eingebauten Spulen zur Erzeugung eines Induktionsstroms zu bewirken, um unter Verwendung der Änderung der magnetischen Flussdichte der Raumoberschwingungen, die in dem koppelnden magnetischen Fluss von dem Stator 100 enthalten sind, eine elektromagnetische Kraft bereitzustellen.In the rotating electric machine M, at this time, the magnetic flux containing the rotor cores 25 with the stator cores 15 couples, on a fundamental vibration superimposed spatial harmonics. This allows the rotors 200 . 300 to effect the built-in coils for generating an induction current, using the change in the magnetic flux density of the spatial harmonics, in the coupling magnetic flux from the stator 100 included to provide an electromagnetic force.

Für mehr Information betreffend das oben beschriebene sei gesagt, dass der durch die Ankerspulen 11 des Stators 100 erzeugte magnetische Fluss Raumoberschwingungen enthält, die der Grundfrequenz überlagert sind, die mit der Grundfrequenz des Wechselstroms der eingegebenen Elektrizität variiert, und dieser Fluss mit den Rotoren 200, 300 koppelt (d. h. an die Rotorkerne 25).For more information regarding the above described, it should be said that the through the armature coils 11 of the stator 100 generated magnetic flux contains spatial harmonics superimposed on the fundamental frequency, which varies with the fundamental frequency of the alternating current of the input electricity, and this flux with the rotors 200 . 300 couples (ie to the rotor cores 25 ).

Weil daher die Raumoberschwingungen, die bei von der Grundfrequenz der Grundschwingung unterschiedlichen Frequenzen in der Zeit variieren, die Rotorkerne 25 koppeln, können die Rotoren 200, 300 effizient durch das Implementieren von Spulen um die Rotorkerne 25 herum Induktionsstrom erzeugen, ohne eine separate Zufuhr von Strom durch das Koppeln an eine externe Stromquelle. Infolgedessen werden die Raumoberschwingungen, die bisher als eine Verlustquelle angesehen wurden, als Energie der Selbsterregung gesammelt. Because, therefore, the space harmonics that vary in frequency at different frequencies from the fundamental frequency of the fundamental, the rotor cores 25 The rotors can couple 200 . 300 efficient by implementing coils around the rotor cores 25 generate induction current without a separate supply of current by coupling to an external power source. As a result, the spatial harmonics previously considered to be a source of loss are collected as the energy of self-excitation.

Dies wird in der rotierenden elektrischen Maschine M durch eine Wicklung um jeden der Rotorkerne 25 implementiert, wobei ein Freiraum zwischen zwei benachbarten Rotorkernen 25 als eine Rotornut 27 genutzt wird, wobei ein Spulendraht eines ersten Abschnitts und Spulendraht eines zweiten Abschnitts, die voneinander entlang einer longitudinalen Linie des Kerns 25 getrennt sind, eine Induktionsspule 21 und eine Erregerspule 22 ausbilden, wie in 3 dargestellt.This is accomplished in the rotary electric machine M by a winding around each of the rotor cores 25 implemented, leaving a space between two adjacent rotor cores 25 as a rotornut 27 is used, wherein a coil wire of a first section and coil wire of a second section, which are separated from each other along a longitudinal line of the core 25 are separated, an induction coil 21 and an excitation coil 22 train as in 3 shown.

Insbesondere ist jeder der Rotoren 200, 300 mit vielen Rotorkernen 25 ausgestattet, von denen jeder eine kurze Stange mit einem trapezoiden Querschnittsprofil ist, und jede der Induktionsspulen 21 und diejenige der Erregerspulen 22, die mit keinem Fremdstrom verbunden ist, sind um einen der Rotorkerne 25 gewickelt, so dass die Induktionsspulen 21 und die Erregerspulen 22 um die Rotationsachse der Welle RS angeordnet sind.In particular, each of the rotors 200 . 300 with many rotor cores 25 each of which is a short bar with a trapezoidal cross-sectional profile, and each of the induction coils 21 and that of the exciting coils 22 , which is not connected to any external current, are around one of the rotor cores 25 wrapped so that the induction coils 21 and the excitation coils 22 are arranged around the axis of rotation of the shaft RS.

Die Rotorkerne 25, die aus einem hochpermeablen magnetischen Material gebildet sind, erstrecken sich in Richtungen, die parallel zu der Richtung sind, in der sich die Welle RS erstreckt, und sie sind in Umlaufrichtung angeordnet, wobei sich jede der Induktionsspulen 21 und der zugeordneten der Erregerspulen 22 einen Rotorkern 25 in vertikalen Doppelabschnitten bzw. -schichten durch konzentrierte Wicklung teilen.The rotor cores 25 , which are formed of a high permeability magnetic material, extend in directions parallel to the direction in which the shaft RS extends, and they are arranged in the circumferential direction, wherein each of the induction coils 21 and the associated one of the exciting coils 22 a rotor core 25 in vertical double sections or layers by concentrated winding.

Mit anderen Worten sind zwölf Pole in Umlaufrichtung und äquidistant um die Welle RS angeordnet, und zwar durch Ausbilden von Induktionsspulen 21 und Erregerspulen 22 mittels Wicklungen, deren Mittelachsen parallel zu der Welle RS sind, und durch Nutzen der zwölf Rotornuten 27, von denen jede zwischen zwei benachbarten Rotorkernen 25 liegt. Kurz gesagt sind die Induktionsspulen 21 und die Erregerspulen 22 durch Wicklungen ausgebildet, deren Mittelachsen parallel zu der Rotationsachse der Rotationswelle sind, und sie sind in Umlaufrichtung und äquidistant um die Rotationsachse der Rotationswelle angeordnet.In other words, twelve poles are arranged in the circumferential direction and equidistant around the shaft RS by forming induction coils 21 and excitation coils 22 by means of windings whose central axes are parallel to the shaft RS, and by utilizing the twelve rotor grooves 27 each of which is between two adjacent rotor cores 25 lies. In short, the induction coils 21 and the excitation coils 22 formed by windings whose central axes are parallel to the axis of rotation of the rotary shaft, and they are arranged in the circumferential direction and equidistant around the axis of rotation of the rotary shaft.

Daher ist die rotierende elektrische Maschine M derart ausgebildet, dass die Anzahl der Nuten S (S = 12), die zur Wicklung der Induktionsspulen 21 und der Erregerspulen 22 an jedem der Rotoren 200, 300 verwendet wird, zu der Anzahl der Pole P (P = 18) des Stators 100, die mit den Ankerspulen 11 umwickelt sind, in einem Verhältnis, d. h. einem Zusammenstellungsverhältnis S/P, von 2 zu 3 steht (S/P = 2/3).Therefore, the rotary electric machine M is formed such that the number of slots S (S = 12) required for winding the induction coils 21 and the excitation coils 22 on each of the rotors 200 . 300 is used to the number of poles P (P = 18) of the stator 100 that with the armature coils 11 are wound in a ratio, ie, a composition ratio S / P, from 2 to 3 (S / P = 2/3).

In jedem der Rotoren 200, 300 sind die Rotorkerne 25 und ein scheibenförmiges Joch 26 integral derart ausgebildet, dass die von der nahen Seite, an der ein Endabschnitt 25a mit seiner Endfläche 25b über eine Lücke G einer Endfläche 15b des benachbarten der Statorkerne 15 gegenüberliegt, entfernt liegende Seite von jedem der Rotorkerne 25 einen integralen Abschnitt von einer Flächenseite des Jochs 26 bildet. Die Joche 26 sind an der Welle RS angebracht, um einen Körper zu bilden, wobei die Welle RS durch den zentralen Abschnitt jedes Jochs 26 verläuft.In each of the rotors 200 . 300 are the rotor cores 25 and a disc-shaped yoke 26 integrally formed such that from the near side, at the one end portion 25a with its endface 25b over a gap G of an end face 15b the neighboring of the stator cores 15 Opposite, remote side of each of the rotor cores 25 an integral portion of one surface side of the yoke 26 forms. The yokes 26 are attached to the shaft RS to form a body, the shaft RS passing through the central portion of each yoke 26 runs.

Dieser Aufbau ermöglicht die Erzeugung von geschlossenen Magnetkreisen, in denen der magnetische Fluss, der von der Endfläche 15b eines Statorkerns 15 mit der Endfläche 25b eines Rotorkerns 25 koppelt, durch einen Bypass, der durch das Joch 26 auf der entfernten oder hinteren Seite zu dieser Endseite 25b bereitgestellt ist, zu einem Punkt fließt, wo er wieder mit dieser Endfläche 15b eines anderen, verschiedenen Statorkerns 15, der einer Endfläche 25b eines anderen, verschiedenen Rotorkerns 25 gegenüberliegt, koppelt.This construction allows the creation of closed magnetic circuits in which the magnetic flux flowing from the end face 15b a stator core 15 with the end face 25b a rotor core 25 coupled, through a bypass, through the yoke 26 on the far or back side to this end side 25b is deployed, to a point where it flows again with this end face 15b another, different stator core 15 , the one end face 25b another, different rotor core 25 Opposite, coupled.

Des Weiteren ist jede Induktionsspule 21 an einer Seite des Endabschnitts 25a, entfernt vom Joch 26, von einem der Rotorkerne 25 angeordnet, in welchem sie durch den magnetischen Fluss der Raumoberschwingungen, die aus einem der Statorkerne 15 kommen, effektiv gekoppelt wird, während die zugeordnete der Erregerspulen 22 an einer Seite eines Verbindungsabschnitts 25c nahe dem Joch 26 des Rotorkerns 25 angeordnet ist.Furthermore, every induction coil 21 on one side of the end portion 25a away from the yoke 26 , from one of the rotor cores 25 arranged, in which they by the magnetic flow of the spatial harmonics, which from one of the stator cores 15 come, is effectively coupled, while the associated of the excitation coils 22 on one side of a connection section 25c near the yoke 26 of the rotor core 25 is arranged.

Dies ermöglicht es der rotierenden elektrischen Maschine M, den magnetischen Fluss über die schmale Lücke G von der Endfläche 15b des Statorkerns 15 mit der Endfläche 25b des Rotorkerns 25 zur Kopplung in hoher Dichte zu bewirken, wodurch die Induktionsspule 21 aufgrund der Raumoberschwingungen (d. h. der Variation der magnetischen Flussdichte der Raumoberschwingungen), die in dem magnetischen Fluss enthalten sind, zur Generation von Induktionsstrom veranlasst wird, um diesen Induktionsstrom der zugeordneten Erregerspule 22 zuzuführen.This allows the rotary electric machine M to move the magnetic flux across the narrow gap G from the end surface 15b of the stator core 15 with the end face 25b of the rotor core 25 to effect coupling in high density, whereby the induction coil 21 due to the spatial harmonics (ie, the variation of the magnetic flux density of the spatial harmonics) contained in the magnetic flux is caused to generate induction current by this induction current of the associated exciting coil 22 supply.

Diese Erregerspule 22 kann einen magnetischen Fluss (d. h. eine elektromagnetische Kraft) während der Selbsterregung unter Verwendung des Induktionsstroms, den sie von der Induktionsspule 21 als einen Erregerstrom erhält, erzeugen, um diesen magnetischen Fluss zur Kopplung der Endfläche 15b des Statorkerns 15 von der Endfläche 25b des Rotorkerns 25 ausgehend zu bewirken.This exciter coil 22 can generate a magnetic flux (ie, an electromagnetic force) during self-excitation using the induction current supplied by the induction coil 21 as an exciting current, generate this magnetic flux to couple the end face 15b of the stator core 15 from the end face 25b of the rotor core 25 starting to effect.

Aus diesem Grund kann die rotierende elektrische Maschine M eine Unterstützung bereitstellen, um die Rotation der Rotoren 200, 300 durch das Erhalten eines magnetischen Drehmoments (d. h. eines zusätzlichen Drehmoments) zusätzlich zu dem Hauptdrehmoment, das aufgrund des in der (den) Ankerspule(n) 11 erzeugten magnetischen Flusses erzeugt wird, anzutreiben.For this reason, the rotary electric machine M can provide assistance to the rotation of the rotors 200 . 300 by obtaining a magnetic torque (ie additional torque) in addition to the main torque due to the armature coil (s) 11 generated magnetic flux is generated to drive.

Um jeden der Rotorkerne 25 als einen Elektromagneten zur Generation von elektromagnetischer Kraft mittels der Umwandlung von Induktionswechselstrom, der durch jede der Induktionsspulen 21 erzeugt wurde, in Erregergleichstrom, um den umgewandelten Erregergleichstrom der Erregerspulen 22 zuzuführen, dienen zu lassen, sind die Induktionsspulen 21 und die Erregerspulen 22 in einem in 4 veranschaulichtem geschlossenen Stromkreis integriert, um im Endeffekt den oben beschriebenen Induktionswechselstrom zu nutzen.Around each of the rotor cores 25 as an electromagnet for the generation of electromagnetic force by means of the conversion of alternating induction current passing through each of the induction coils 21 in exciting DC current, around the converted exciting DC current of the exciting coils 22 to be fed, to serve, are the induction coils 21 and the excitation coils 22 in an in 4 integrated closed circuit, in effect, to exploit the above-described induction AC.

Wie in 4 veranschaulicht, sind insbesondere die Induktionsspulen 21 um die Rotorkerne 25 durch konzentrierte Wicklung in der gleichen Richtung gewickelt, so dass dieser mit in gleicher Wicklungsrichtung gelassene Anteil der Induktionsspulen 21, der jeden zweiten dieser (oder der Pole) besetzt, in Serie verbunden ist und der verbleibende Anteil der Induktionsspulen 21 in Serie verbunden ist. In der rotierenden elektrischen Maschine M sind zwei Sätze von Induktionsstromkreisen 21A, 21B, von denen ein Satz die Induktionsspulen 21a1–21a6 umfasst, die jeden zweiten Pol besetzen und in Serie verbunden sind, und der andere Satz die Induktionsspulen 21b1–21b6 umfasst, die in Serie verbunden sind, miteinander parallel verbunden, und zwar durch das Koppeln der einen Endseite des einen der zwei Sätze mit der einen Endseite des anderen Satzes über Dioden (oder Gleichrichterelemente) 23A, 23B. Obwohl die Verbindung der Induktionsspulen 21, die jeden zweiten Pol besetzen, als ein Beispiel in Serie beschrieben ist, worauf die Erfindung nicht beschränkt ist, können die Induktionsspulen 21 in Umlaufrichtung in zwei Sätze zur seriellen Verbindung in jedem diese Sätze aufgeteilt werden.As in 4 In particular, the induction coils are illustrated 21 around the rotor cores 25 wound by concentrated winding in the same direction, so that this left in the same winding direction portion of the induction coil 21 which occupies every other one of these (or the poles) connected in series and the remaining portion of the induction coils 21 connected in series. In the rotary electric machine M are two sets of induction circuits 21A . 21B of which one set the induction coils 21a1 - 21a6 which occupy every other pole and are connected in series, and the other set the induction coils 21b1 - 21b6 which are connected in series, connected in parallel to each other, by coupling the one end side of one of the two sets to the one end side of the other set via diodes (or rectifier elements) 23A . 23B , Although the connection of the induction coils 21 , which occupy every other pole, as an example is described in series, on which the invention is not limited, the induction coils 21 circulated in two sets for serial connection in each of these sets.

Die Erregerspulen 22 sind mittels konzentrierter Wicklung um die Rotorkerne 25 derart gewickelt, dass die Wicklungsrichtung von einem zum nächsten Pol umgedreht ist, und sie sind alle gesamt in Serie verbunden. In dieser rotierenden elektrischen Maschine M, sind ein Erregerstromkreis 22N, der die Erregerspulen 22a1–22a6, die gesamt in Serie verbunden sind, umfasst, und eine Verbindung, die den Induktionsstromkreis 21A und die Diode 23A umfasst, miteinander parallel verbunden, um die Endabschnitte 25a der zugeordneten Rotorkerne 25 als N-Pole fungieren zu lassen, während ein anderer Erregerstromkreis 22S, der die Erregerspulen 22b1–22b6, die gesamt in Serie verbunden sind, umfasst, und eine Verbindung, die den Induktionsstromkreis 21B und die Diode 23B umfasst, miteinander parallel verbunden sind, um die Endabschnitte 25a der anderen Rotorkerne 25 als S-Pole fungieren zu lassen.The excitation coils 22 are by concentrated winding around the rotor cores 25 wound such that the winding direction is reversed from one pole to the next, and they are all connected in series. In this rotating electric machine M, are a field circuit 22N that's the exciter coils 22a1 - 22A6 , which are connected in series, includes, and a connection connecting the induction circuit 21A and the diode 23A comprises, connected in parallel with each other, around the end sections 25a the assigned rotor cores 25 to act as N pole while another exciting circuit 22S that's the exciter coils 22b1 - 22b6 , which are connected in series, includes, and a connection connecting the induction circuit 21B and the diode 23B comprises, connected in parallel to each other around the end portions 25a the other rotor cores 25 to act as S-Pole.

Mit anderen Worten sind die Induktionsspulen 21 und die Erregerspulen 22 als Erregerstromkreise 22N, 22S und Induktionsspulen 21A, 21B, zusammen mit den Dioden 23A, 23B, in den geschlossenen Stromkreis 29 integriert, der nicht weiter an externe Stromkreise, wie z. B. einen Fremdstrom, angeschlossen ist.In other words, the induction coils 21 and the excitation coils 22 as exciter circuits 22N . 22S and induction coils 21A . 21B , along with the diodes 23A . 23B , in the closed circuit 29 integrated, which does not continue to external circuits, such. B. an external power is connected.

Diese Verschaltung ermöglicht es der rotierenden elektrischen Maschine M, Erregergleichströme zu kombinieren, die durch die Anpassung einer Einweggleichrichtung des Induktionswechselstroms, der durch die Ankerspulen 21 mittels den Dioden 21A, 21B erzeugt wurde, gegeben ist, und die kombinierten Erregergleichströme den in Serie verbundenen Erregerspulen 22 zuzuführen. Dies bewirkt in der rotierenden elektrischen Maschine M eine Erzeugung eines starken magnetischen Flusses (oder magnetischen Kraft) durch eine effektive Anregung jeder der Erregerspulen 22 mittels den kombinierten Erregergleichströmen, wodurch es den Erregerstromkreisen 22N, 22S ermöglicht wird, als Elektromagnete, die mit ihren N-Polen oder S-Polen den Statorkernen des Stators 100 gegenüberliegen, zu fungieren.This interconnection allows the rotary electric machine M to combine excitation DC currents obtained by adapting a half-wave rectification of the induction AC current passing through the armature coils 21 by means of the diodes 21A . 21B is generated, and the combined exciting DC currents to the series-connected exciting coils 22 supply. This causes a strong magnetic flux (or magnetic force) to be generated in the rotary electric machine M by effectively exciting each of the exciting coils 22 by means of the combined excitation direct currents, thereby causing the excitation circuits 22N . 22S allows, as electromagnets with their N-poles or S-poles the stator cores of the stator 100 to act opposite.

Im Hinblick auf die Anzahl der Dioden 23A, 23B, ist ferner, falls eine Erhöhung der Anzahl der Pole benötigt wird, durch das vollständige Verbinden der Erregerspulen 21 und der Erregerspulen 22 in Serie die Anzahl der zu verwendenden Dioden beschränkt. Um die Verwendung von einer großen Anzahl von Dioden zu vermeiden, sind die Dioden 23A, 23B so verbunden, um nicht die vorherrschende H-Brückentyp-Zweiweggleichrichter-Schaltung, sondern eine Sternpunkt-Klammer-Einweggleichrichterschaltung (Gleichrichterelemente) auszubilden, und zwar durch das derartige Verbinden der Elemente, das eine Phasendifferenz von 180° zwischen einem Eingang des Induktionsstroms und dem anderen Eingang des Induktionsstroms bereitgestellt wird, um eine Ausgabe durch das Ausführen der Einweggleichrichtung nach der Umrichtung des einen eingegebenen Induktionsstroms bereitzustellen.In terms of the number of diodes 23A . 23B Further, if an increase in the number of poles is required, by fully connecting the exciting coils 21 and the excitation coils 22 limited in series the number of diodes to be used. To avoid the use of a large number of diodes, the diodes are 23A . 23B connected so as not to form the predominant H-bridge type full-wave rectifier circuit, but a star point-clamp half-wave rectifier circuit (rectifier elements), by connecting the elements so that a 180 ° phase difference between an input of the induction current and the other Input of the induction current is provided to provide an output by performing the half-wave rectification after the conversion of the one input induced current.

Wie in 1 gezeigt, ist in der rotierenden elektrischen Maschine M des Weiteren eine Endplatte 30, die aus einem elektrischen Isolationsmaterial besteht, an einer Rückseite jedes der Rotoren 200, 300 in Bezug auf den Stator 100 angebracht und ein Gehäuse 32 und ein Schaltungsträger 33 sind an die Endplatte 30 zur Rotation als ein Körper angebracht. Der Schaltungsträger 33 ist kompakt ausgebildet, mit einer nichtgezeigten Verbindungsstruktur bzw. Leiterbahnstruktur, die die Induktionsspulen 21 und die Erregerspulen 22 miteinander verbindet, um den geschlossenen Stromkreis 29 (wie in 4 gezeigt) durch das Verbinden von Stift-Elektroden 23c der Dioden 23A, 23B, die innerhalb des Gehäuses 32 aufgenommen sind, mit der Verbindungsstruktur auszubilden, und er ist als ein Körper mit einem der Rotoren 200, 300 rotierbar.As in 1 Further, in the rotary electric machine M, an end plate is shown 30 made of an electrical insulation material on a back side of each of the rotors 200 . 300 in relation to the stator 100 attached and a housing 32 and a circuit carrier 33 are at the end plate 30 to the rotation as a body appropriate. The circuit carrier 33 is compact, with a not shown connection structure or conductor track structure that the induction coils 21 and the excitation coils 22 connects to each other to the closed circuit 29 (as in 4 shown) by connecting pin electrodes 23c the diodes 23A . 23B inside the case 32 are incorporated to form with the connection structure, and it is as a body with one of the rotors 200 . 300 rotatable.

Die Endplatten 30 sind in einer Scheibenform ausgeführt, die denselben Durchmesser wie die Joche 26 der Rotoren 200, 300 hat, und jede der Endplatten 30 ist mit der Welle RS in gegenüberliegendem Kontakt mit der Rückseite von einem der Rotoren 200, 300 bezüglich den Rotorkernen 25 angebracht, um mit einem der Rotoren 200 oder 300 zur Drehung zu kommen, wobei dessen Haltepratzen bzw. Halteklauen 30a, die in Kerben 26a gesteckt sind, von der Rückseite des Jochs 26 nach Innen ausgebildet sind, um eine integrale Rotation der Endplatten 30 und der Joche 26 ohne relative Rotationen zueinander zu bewirken.The end plates 30 are made in a disc shape, the same diameter as the yokes 26 the rotors 200 . 300 has, and each of the end plates 30 is with the shaft RS in opposite contact with the back of one of the rotors 200 . 300 concerning the rotor cores 25 attached to one of the rotors 200 or 300 to come to the rotation, wherein the retaining claws or retaining claws 30a that in notches 26a are stuck, from the back of the yoke 26 are formed inwardly to an integral rotation of the end plates 30 and the yokes 26 without causing relative rotations to each other.

Die Schaltträger 33 sind in einer Scheibenform ausgebildet, die denselben Durchmesser wie die Endplatten 30 haben, und jeder der Schaltträger 33 ist in einem dichten Zustand an die Rückseite eines der Rotoren 200, 300 bezüglich des Stators 100 angebracht. Das Gehäuse 32 ist an dem Schaltträger 33 mit seiner einen Seite in einem dichten Zustand an den Schaltungsträger 33 angebracht, wobei die Stiftelektroden 23c der Dioden 23A, 23B aus dem Gehäuse 32 herausgeführt und gebogen sind.The switch carrier 33 are formed in a disc shape, the same diameter as the end plates 30 have, and each of the switch carrier 33 is in a tight condition against the back of one of the rotors 200 . 300 with respect to the stator 100 appropriate. The housing 32 is on the switch carrier 33 with its one side in a sealed state to the circuit board 33 attached, wherein the pin electrodes 23c the diodes 23A . 23B out of the case 32 led out and bent.

Um nun effizient Induktionsstrom zu erzeugen, sind die Induktionsspulen 21 und die Erregerspulen 22 nach dem rigorosen Identifizieren der magnetischen Pfade der Raumoberschwingungen durch das Ausführen einer magnetischen Analyse installiert, um die dritte Raumoberschwingung effizient zu nutzen, die in dem magnetischen Fluss enthalten ist, der die Endflächen 25b von jedem der Rotorkerne 25 mit den Endflächen 15b des Statorkerns 15 koppelt. Insbesondere ist die rotierende elektrische Maschine M derart hergestellt, dass die Anzahl der Nuten S auf jedem der Rotoren 200, 300 zu der Anzahl der Pole P des Stators 100 in einem Verhältnis, d. h. dem Zusammenstellungsverhältnis S/P, von 2 zu 3 steht (S/P = 2/3), um effizient die 3f-te Raumoberschwingung des Magnetflusses (f = 1, 2, 3, ...) innerhalb eines rotierenden Koordinatensystems zu nutzen.In order to generate induction current efficiently, the induction coils are 21 and the excitation coils 22 after rigorously identifying the magnetic paths of the space harmonics by performing a magnetic analysis to efficiently use the third space harmonic contained in the magnetic flux containing the end faces 25b from each of the rotor cores 25 with the end surfaces 15b of the stator core 15 coupled. In particular, the rotary electric machine M is made such that the number of slots S on each of the rotors 200 . 300 to the number of poles P of the stator 100 in a ratio, ie, the composition ratio S / P, from 2 to 3 (S / P = 2/3) to efficiently determine the 3f-th spatial harmonic of the magnetic flux (f = 1, 2, 3, ...) within one rotating coordinate system.

Insbesondere ist es schwierig, die Induktionsspule 21 zur effizienten Erzeugung von Induktionsstrom zu bewirken, wenn Raumoberschwingungen hoher Ordnung innerhalb des rotierenden Koordinatensystems verwendet werden, weil nur Wellenformen (Funktionen, Schwingungsverläufe) eine Ausbreitung von Schwingungen nahe der Oberfläche der Endflächen 25b des Rotorkern 25 anzeigen. Wenn indes die dritte Raumoberschwingung innerhalb des rotierenden Koordinatensystems als ein wiederherzustellendes Objekt festgesetzt ist, wird die Induktionsspule 21 zur tatsächlichen Erzeugung von Induktionsstrom veranlasst, da es eine Pulsation mit einem verkürzten Zyklus gibt, aufgrund einer höheren Frequenz als der Grundfrequenz, die den Ankerspulen 11 zugeführt wird. Dies stellt eine Rotation bereit, und zwar durch das effiziente Wiederherstellen einer Verlustenergie der Raumoberschwingungen, die auf der Grundfrequenz überlagert sind.In particular, it is difficult to use the induction coil 21 for efficiently generating induction current when high-order space harmonics are used within the rotating coordinate system because only waveforms (functions, waveforms) propagate vibrations near the surface of the end surfaces 25b of the rotor core 25 Show. Meanwhile, when the third space upper harmonic within the rotating coordinate system is set as an object to be restored, the induction coil becomes 21 induces the actual generation of induction current, since there is a pulsation with a shortened cycle, due to a higher frequency than the fundamental frequency, the armature coils 11 is supplied. This provides rotation by efficiently restoring a loss energy of the spatial harmonics superimposed on the fundamental frequency.

Weil das zuvor erwähnte Durchführen einer Magnetfeldanalyse der magnetischen Flussdichte anzeigt, dass die Verteilung der magnetischen Flussdichte in einer Umlaufrichtung mit einem Bereich von 360° in mechanischem Winkel gemäß des Zusammensetzungsverhältnisses P/S verteilt ist, wird zusätzlich eine ungleichmäßige Verteilung der auf den Stator 100 wirkenden magnetischen Kraft erkannt.In addition, since the aforementioned magnetic field density magnetic field analysis indicates that the magnetic flux density distribution is distributed in a circumferential direction of 360 ° in a mechanical angle according to the composition ratio P / S, an uneven distribution of the same on the stator will occur 100 detected magnetic force.

Daher stellt die rotierende elektrische Maschine M eine Rotation der Rotoren 200, 300 bezüglich dem Stator 100 mit hoher Qualität bereit, wobei die Rotoren 200, 300 dem Stator 100 gegenüberliegen, und zwar nur durch das Verwenden eines Aufbaus, der die Beziehung erfüllt, dass das Zusammenstellungsverhältnis S/P gleich 2/3 ist und durch das Bewirken des magnetischen Flusses, mit einer gleichmäßigen Verteilung über den gesamten Umlauf von 360° in mechanischem Winkel zu koppeln.Therefore, the rotary electric machine M rotates the rotors 200 . 300 with respect to the stator 100 ready with high quality, with the rotors 200 . 300 the stator 100 and only by using a structure satisfying the relationship that the composition ratio S / P is equal to 2/3, and by effecting the magnetic flux with a uniform distribution over the entire 360 ° cycle at a mechanical angle to couple.

Dies ermöglicht es der rotierenden elektrischen Maschine M, mit beachtlich reduzierten elektromagnetischen Vibrationen und außergewöhnlicher Ruhe zu rotieren, und zwar durch das Ausführen von Raumoberschwingungen, ohne diese als Verlust zu hinterlassen und wirkungsvoll den Energieverlust wiederherzustellen.This allows the rotary electric machine M to rotate with remarkably reduced electromagnetic vibrations and exceptional silence by performing spatial harmonics without leaving them as a loss and effectively restoring energy loss.

Des Weiteren kann die rotierende elektrische Maschine M in ihrer Gesamtgröße reduziert werden, und zwar durch das Verwenden eines Aufbaus mit konzentrierter Wicklung im Hinblick auf die Installation der Induktionsspulen 21 und der Erregerspulen 22, weil es keinen Bedarf für eine Wicklung gibt, die sich mehr als einmal in der Umlaufrichtung umspannt. Zusätzlich kann die Qualität des wiederherstellbaren Energieverlusts durch effiziente Erzeugung von Induktionsstrom erhöht werden, aufgrund der Kopplung der dritten Raumoberschwingung niederer Ordnung und aufgrund der Verringerung des Kupferverlusts auf der Primärseite innerhalb des rotierenden Koordinatensystems.Furthermore, the rotary electric machine M can be reduced in its overall size by using a concentrated winding structure with respect to the installation of the induction coils 21 and the excitation coils 22 because there is no need for a winding that spans more than once in the circumferential direction. In addition, the quality of recoverable energy loss can be increased by efficiently generating induction current due to the coupling of the third low order space harmonic and due to the reduction in copper loss on the primary side within the rotating coordinate system.

Ferner führt die Verwendung der dritten Raumoberschwingung innerhalb des rotierenden Koordinatensystems anstatt der zweiten Raumoberschwingung innerhalb des rotierenden Koordinatensystems zur effektiven Erzeugung von Induktionsstrom. Im Detail bedeutet dies, dass der Energieverlust effizient wiederhergestellt werden kann, weil die Verwendung der dritten Raumoberschwingung anstatt der zweiten Raumoberschwingung einen Anstieg der zeitlichen Variation des Magnetflusses bewirkt, die einen Anstieg der Amplitude des Induktionsstroms bewirkt.Furthermore, the use of the third spatial harmonic within the rotating leads Coordinate system instead of the second spatial harmonic within the rotating coordinate system for the effective generation of induction current. In detail, this means that the energy loss can be efficiently restored because the use of the third space harmonic instead of the second space harmonic causes an increase in the time variation of the magnetic flux causing the amplitude of the induction current to increase.

Wie einfach aus 5A ersichtlich, bewirkt die rotierende elektrische Maschine M, dass die Endflächen 25b der Rotorkerne 25 des Rotors 200 und die Endflächen 25b der Rotorkerne 25 des Rotors 300 über die Lücke G beiden Endflächen der Statorkerne 15 des Stators 100, um die die Ankerspulen 11 gewickelt sind, gegenüberliegen, und sie bewirkt, dass die Induktionsspulen 21 sich um die Endabschnitte 25a wickeln, und sie bewirkt, dass die Erregerspulen 22 sich um die Rotorkerne 25 nahe der Seite des Jochs 26 (Verbindungsabschnitte 25c) wickeln.How easy 5A As can be seen, the rotating electrical machine M causes the end surfaces 25b the rotor cores 25 of the rotor 200 and the end surfaces 25b the rotor cores 25 of the rotor 300 across the gap G both end faces of the stator cores 15 of the stator 100 around the the armature coils 11 are wound, face each other, and it causes the induction coils 21 around the end sections 25a wrap, and it causes the excitation coils 22 around the rotor cores 25 near the side of the yoke 26 (Connecting portions 25c wrap).

Wie in 5B gezeigt, bewirkt daher die rotierende elektrische Maschine M eine Drehung der zwei Rotoren 200, 300 bezüglich dem Stator 100, indem sie bewirkt, dass der magnetische Fluss MF, der durch Erregen der Ankerspulen 11 erzeugt wird, die Statorkerne 15 und die Rotorkerne 25 an beiden Seiten koppelt und durch Bypässe fließt, die durch die Joche 26 bereitgestellt sind, um einen Magnetkreis auszubilden. Zusätzlich dazu werden des Weiteren die überlagerten Raumoberschwingungen HF, die in dem magnetischen Fluss MF enthalten sind, zur Kopplung der Rotorkerne 25 an beiden Seiten von den Statorkernen 15 ausgehend veranlasst, um effizient in den Induktionsspulen 25 an den Endabschnitten 25a durch das Erzeugen von Induktionsstrom wiederhergestellt zu werden, und der Erregerstrom, der durch die Gleichrichtung des Induktionsstroms bei den Dioden 23A, 23B gegeben ist, wird den Erregerspulen 22 zugeführt. Der rotierende elektrische Mechanismus M veranlasst die Welle RS zur Rotation mit magnetischem Drehmoment, das durch die Kopplung der Raumoberschwingungen HF in hoher Flussdichte zwischen den Statorkernen 15 und zwei Rotorkernen 25 an den beiden Seiten erzeugt wird, wie veranschaulicht durch die magnetischen Flussvektoren V der magnetischen Flussdichte der dritten Raumoberschwingung HF, die den Statorkern 15 und mit den zwei Rotoren koppelt, wie beispielsweise in 6 gezeigt.As in 5B Therefore, the rotary electric machine M causes rotation of the two rotors 200 . 300 with respect to the stator 100 By causing the magnetic flux MF, by energizing the armature coils 11 is generated, the stator cores 15 and the rotor cores 25 Coupled on both sides and flows through bypasses, passing through the yokes 26 are provided to form a magnetic circuit. In addition, furthermore, the superimposed spatial harmonics HF contained in the magnetic flux MF become the coupling of the rotor cores 25 on both sides of the stator cores 15 starting to efficiently in the induction coils 25 at the end sections 25a to be restored by generating induction current, and the excitation current generated by the rectification of the induction current at the diodes 23A . 23B is given, is the excitation coils 22 fed. The rotating electrical mechanism M causes the shaft RS to rotate with magnetic torque, by coupling the space harmonics HF in high flux density between the stator cores 15 and two rotor cores 25 is generated at the two sides, as illustrated by the magnetic flux vectors V of the magnetic flux density of the third spatial harmonic HF, the stator core 15 and coupled with the two rotors, such as in 6 shown.

Im beispielhaften Fall der rotierenden elektrischen Maschine des Radiallückentyps, in welcher ein Stator und ein Rotor einander über eine Lücke in diametraler Richtung gegenüberliegen, sind indes ein innerer Rotor und ein äußerer Rotor mit unterschiedlichen Durchmessern derart angeordnet, dass der Stator zwischen diesen angeordnet ist. Selbst in diesem Aufbau ist es für jeden der Rotoren erwünscht, dass diese Wicklungen aufweisen, um einen symmetrischen Aufbau darzustellen, jedoch unterscheiden sich der innere und der äußere Rotor beträchtlich in der Fläche, durch welche sie einander in radialer Richtung gegenüberliegen, und in dem Drehmoment, das sie auf eine Welle aufbringen.In the exemplary case of the radial gap type rotary electric machine in which a stator and a rotor are opposed to each other via a gap in a diametrical direction, an inner rotor and an outer rotor having different diameters are arranged such that the stator is interposed therebetween. Even in this structure, it is desirable for each of the rotors to have these windings to be a symmetrical structure, but the inner and outer rotors differ considerably in the surface through which they are opposed to each other in the radial direction and in the torque They put on a wave.

Weil ein Aufbau des Radiallückentyps nicht eine größere Fläche zur Kopplung von Raumoberschwingungen als der Axiallückentyp sicherstellen kann, ist es daher eine Unannehmlichkeit, dass Raumoberschwingungen nicht effektiv genutzt werden können, obwohl die erzeugte Menge der Raumoberschwingungen durch das Ausbilden der Ankerspulen 11 mit konzentrierter Wicklung erhöht ist. Indessen emittiert ein Aufbau der rotierenden elektrischen Maschine M im Axiallückentyp mehr Streufluss als es der Radiallückentyp tut, jedoch kann dieser den Streufluss effektiv wiedergewinnen und daher Raumoberschwingungen durch effektives Koppeln der Raumoberschwingungen praktisch nutzen.Therefore, because a radial-gap-type structure can not secure a larger area for coupling space harmonics than the axial-gap type, it is inconvenient that space harmonics can not be effectively utilized, although the generated amount of the space harmonics by the formation of the armature coils 11 is increased with concentrated winding. Meanwhile, a structure of the rotary electric machine M in the axial gap type emits more leakage flux than does the radial-gap type, however, it can effectively recover the leakage flux and thus practically utilize space harmonics by effectively coupling the spatial harmonics.

Wie in 7 gezeigt, liegt im Fall einer rotierenden elektrischen Maschine des Radiallückentyps eine Endfläche 45b von jedem Rotorkern 45 über eine Lücke G einer Endfläche 35b an einer Seite des Statorkerns 35, der durch eine Ankerspule 31 umwickelt ist, gegenüber. Infolgedessen kann dieser Aufbau nicht effizient die Raumoberschwingungen HF wiederherstellen, die in dem magnetischen Fluss MF, der durch das Erregen der Ankerspulen 31 erzeugt wird, enthalten sind, wodurch es schwierig ist, ein großes magnetisches Drehmoment zu erzeugen und einen Kernverlust an der Seite des Jochs 46 zu erlauben, um diesen mehr noch zu steigern, als es die rotierende elektrische Maschine M des Axiallücken-Doppelläufertyps macht.As in 7 As shown, in the case of a radial-gap type rotary electric machine, an end surface is located 45b from every rotor core 45 over a gap G of an end face 35b on one side of the stator core 35 passing through an anchor coil 31 is wrapped, opposite. As a result, this construction can not efficiently restore the spatial harmonics HF present in the magnetic flux MF caused by the excitation of the armature coils 31 is generated, whereby it is difficult to generate a large magnetic torque and core loss on the side of the yoke 46 to allow it to increase even more than the rotating electric machine M of the axial gap double rotor type makes.

Um selbst in einer rotierenden elektrischen Maschine des Radiallückentyps mehr Raumoberschwingungen HF wiederherzustellen, wird es des Weiteren, wie in 8 gezeigt, auch in Betracht gezogen, innerhalb einer Rotornut 47 zwischen zwei Rotorkernen 45 einen Hilfspolkern 48 zur Wiederherstellung anzuordnen und diesen mit einer Induktionsspule 49 zu umwickeln. Jedoch kann dieser Aufbau keine Steigerung des magnetischen Drehmoments bereitstellen, weil er nur Raumoberschwingungen HF wiederherstellt, die aus einer Seite des Statorkerns 35 auslaufen, und daher ist das erhaltene magnetische Drehmoment kleiner als das Niveau des magnetischen Drehmoments, das durch die rotierende elektrische Maschine M bereitgestellt wird. Zusätzlich gibt es den Umstand, dass dieser Aufbau eine Reduktion des Schenkelverhältnisses der Rotorseite bewirkt, weil ein Hilfspolkern 48, der mit dem magnetischen Fluss koppelt, zwischen den Rotorkernen 45 angeordnet ist.Further, in order to restore more space harmonics HF even in a radial-gap type rotary electric machine, as in FIG 8th shown, also considered, within a rotornut 47 between two rotor cores 45 an auxiliary pole core 48 to arrange for recovery and this with an induction coil 49 to wrap. However, this structure can not provide an increase in the magnetic torque because it restores only spatial harmonics HF from one side of the stator core 35 leak, and therefore the obtained magnetic torque is smaller than the level of the magnetic torque provided by the rotary electric machine M. In addition, there is the fact that this structure causes a reduction in the leg ratio of the rotor side because of an auxiliary pole core 48 , which couples with the magnetic flux, between the rotor cores 45 is arranged.

Ferner ordnet die rotierende elektrische Maschine M Ankerspulen 11, Induktionsspulen und Erregerspulen 22, die alle durch konzentrierte Wicklung gewickelt sind, an dem Stator 100 und den Rotoren 200, 300 an, jedoch kann die konzentrierte Wicklung durch eine verteilte Wicklung ersetzt werden. 9 zeigt die durchgezogen gezeichnete Magnetfluss-Wellenform der magnetischen Flussdichte des magnetischen Flusses, der die Endfläche 25b des Rotorkerns 25 mit der Endfläche 15b des Statorkerns 15 koppelt, im Falle der konzentrierten Wicklung im Vergleich zu der gestrichelt gezeichneten Linie der Magnetfluss-Wellenform der magnetischen Flussdichte im Fall der verteilten Wicklung. Wie einfach aus den in 10 gezeigten Ergebnissen der elektromagnetischen Feldanalyse der Magnetfluss-Wellenformen ersichtlich, sind mehr zweite Raumoberschwingungen innerhalb des statischen Koordinatensystems, d. h. dritte Raumoberschwingung innerhalb des rotierbaren Koordinatensystems, in dem Fall der konzentrierten Wicklung enthalten als in dem Fall der verteilten Wicklung. Aus diesem Ergebnis folgt, dass das Auswählen der konzentrierten Wicklung vorteilhaft gegenüber dem Auswählen der verteilten Wicklung ist, da in dem Fall von konzentrierter Wicklung mehr Raumoberschwingungen von der Endfläche 25b des Rotorkerns 25 tief nach innen eindringen, um die Induktionsspule 21 zur Erzeugung von Induktionsstrom zu bewirken, der zu Erregerstrom gleichgerichtet wird, um den Erregerspulen 22 zugeführt zu werden, als in dem Fall von verteilter Wicklung. Further, the rotary electric machine M arranges armature coils 11 , Induction coils and excitation coils 22 all wound by concentrated winding on the stator 100 and the rotors 200 . 300 However, the concentrated winding can be replaced by a distributed winding. 9 FIG. 12 shows the solid-drawn magnetic flux waveform of the magnetic flux density of the magnetic flux forming the end surface 25b of the rotor core 25 with the end face 15b of the stator core 15 coupled, in the case of the concentrated winding compared to the dashed line of the magnetic flux density magnetic flux waveform in the case of the distributed winding. How easy from the in 10 As can be seen from the electromagnetic field analysis results of the magnetic flux waveforms shown, more second spatial harmonics within the static coordinate system, ie third spatial harmonics within the rotatable coordinate system, are included in the concentrated winding case than in the case of the distributed winding. From this result it follows that selecting the concentrated winding is advantageous over selecting the distributed winding, since in the case of concentrated winding more space harmonics from the end face 25b of the rotor core 25 penetrate deeply to the induction coil 21 to cause induction current to be generated which is rectified to exciting current to the exciting coils 22 to be supplied as in the case of distributed winding.

Wie in 11 gezeigt, wird die rotierende elektrische Maschine M durch das Beaufschlagen von Wechselstrom auf die Ankerspulen 11 des Stators 100, der zwischen den zwei Rotoren 200, 300 angeordnet ist, gestartet und kann die Welle RS zur Rotation mit einem hohen Drehmoment antreiben, wie veranschaulicht durch die durchgezogen gezeichnete Kurve in dem Fall eines Axiallücken-Doppelläufer-Typs. Wie durch die Linie in 11, die als Ein-Punkt-Strich gestrichelte Linie gezeichnet ist, veranschaulicht, können der Aufbau des Radiallückentyps ohne Hilfspole, wie in 7 gezeigt, und der Aufbau, veranschaulicht durch die Linie in 11, die als Zwei-Punkt-Strich gestrichelte Linie gezeichnet ist, des Radiallückentyps mit Hilfspolen, wie gezeigt in 8, nicht ein so großes Drehmoment bereitstellen wie die rotierende elektrische Maschine M. Wie durch die gestrichelte Linie in 11 veranschaulicht, kann der IPMSM (Synchronmotor mit innerem Permanentmagneten) nicht ein so großes magnetisches Drehmoment erzeugen, wie die rotierende elektrische Maschine M.As in 11 shown, the rotary electric machine M by the application of alternating current to the armature coils 11 of the stator 100 that's between the two rotors 200 . 300 is started and can drive the shaft RS to rotate at a high torque, as illustrated by the solid line curve in the case of a thrust-double rotor type. As by the line in 11 Illustrated as a one-dot dashed dashed line, the structure of the radial gap type without auxiliary poles, as in FIG 7 shown, and the construction, illustrated by the line in 11 , which is drawn as a two-dot dash dashed line, of the radial gap type with auxiliary poles as shown in FIG 8th , do not provide as much torque as the rotary electric machine M. As indicated by the broken line in FIG 11 As illustrated, the IPMSM (internal permanent magnet synchronous motor) can not generate as large a magnetic torque as the rotary electric machine M.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, zu bewirken, dass Raumoberschwingungen, die in dem hauptmagnetischen Fluss, der von den Ankerspulen 11 erzeugt wird, enthalten sind, effektiv mit den Induktionsspulen 21 zu koppeln, weil die Ankerspulen 11, die Induktionsspulen 21 und die Erregerspulen 22 auf dem Stator 100 und auf jedem der Rotoren 200, 300 um die Rotationsachse der Welle RS angeordnet sind. Dann wird der durch die Induktionsspulen 21 erzeugte Induktionsstrom als Erregerstrom effizient den Erregerspulen 22 zugeführt.As apparent from the foregoing description, according to the present embodiment, it is possible to cause space harmonics occurring in the main magnetic flux flowing from the armature coils 11 are generated, effectively, with the induction coils 21 to couple because the armature coils 11 , the induction coils 21 and the excitation coils 22 on the stator 100 and on each of the rotors 200 . 300 are arranged around the axis of rotation of the shaft RS. Then that is through the induction coils 21 generated induction current as excitation current efficiently the excitation coils 22 fed.

Ohne den Bedarf der Verwendung von Permanentmagneten, wodurch ein Abfall der Magnetkraft eliminiert wird, der von erwärmten Permanentmagneten aufgrund der Raumoberschwingung herrührt, und ohne ein Zuführen von Fremdstrom wird daher ein Reluktanzdrehmoment und ein magnetisches Drehmoment gleichmäßig auf die Rotoren 200, 300 aufgebracht, um die Welle RS anzutreiben.Therefore, without the necessity of using permanent magnets, thereby eliminating a drop in magnetic force resulting from heated permanent magnets due to the space harmonic and without supplying external current, a reluctance torque and a magnetic torque become uniform on the rotors 200 . 300 applied to drive the shaft RS.

Als andere Formen der vorliegenden Erfindung ist das Ausbilden der Statorkerne 15 und der Rotorkerne 25 nicht darauf beschränkt, diese aus laminierten Strukturen durch das Schichten elektromagnetischer Stahlbleche auszubilden; es ist möglich, beispielsweise sog. Kerne aus leichtmagnetischen Kompositwerkstoffen (SMC cores, Softmagnetic Composite cores) zu verwenden, die als Pulvermagnetkerne beschrieben werden können, die durch Formpressen von Eisenpulver und Wärmebehandeln von weichmagnetischen Kompositwerkstoffen (SMCs) aus ferromagnetischen Pulverteilchen, wie z. B. durch Aluminiumleiter oder durch einen elektrisch isolierenden Film ummantelte Eisenpulverteilchen, gefertigt sind.As other forms of the present invention, forming the stator cores 15 and the rotor cores 25 not limited to forming them from laminated structures by laminating electromagnetic steel sheets; It is possible, for example, to use so-called cores of light magnetic composite materials (SMC cores, soft magnetic composite cores) which can be described as powder magnetic cores obtained by molding iron powder and heat treating soft magnetic composite materials (SMCs) from ferromagnetic powder particles, such as. B. by aluminum conductors or by an electrically insulating film sheathed iron powder particles are made.

Zusätzlich kann die rotierende elektrische Maschine M als Hybridtyp durch das Anordnen von Permanentmagneten durch das Hinzufügen dieser zu den Rotoren 200, 300 konstruiert sein oder ein magnetisches Drehmoment kann durch eine Maschine des Hybriderregertyps erhalten werden.In addition, the rotary electric machine M as a hybrid type can be arranged by arranging permanent magnets by adding them to the rotors 200 . 300 can be constructed or a magnetic torque can be obtained by a Hybriderregertyps machine.

Die Gleichrichterelemente sind nicht auf Dioden 23A, 23B beschränkt und andere Halbleiterelemente, wie z. B. Schaltelemente, können als Gleichrichterelemente verwendet werden. Diese sind nicht beschränkt auf die Typen, die innerhalb des Gehäuses 32 aufgenommen sind, und diese können innerhalb der Rotoren 200, 300 integriert werden.The rectifier elements are not on diodes 23A . 23B limited and other semiconductor elements, such. B. switching elements can be used as rectifier elements. These are not limited to the types that are inside the case 32 are included, and these can be inside the rotors 200 . 300 to get integrated.

Die Verwendung der rotierenden elektrischen Maschine M ist nicht auf die automobile Anwendung beschränkt und es ist möglich, diese beispielsweise in Windkraftanlagen oder als Antrieb für Werkzeugmaschinen zu verwenden.The use of the rotary electric machine M is not limited to the automotive application and it is possible to use these, for example, in wind turbines or as a drive for machine tools.

Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass ein Fachmann Modifikationen vornehmen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle solchen Modifikationen und deren Äquivalente sollen von den beigefügten Ansprüchen umfasst werden.Although embodiments of the present invention have been described, it will be obvious that one skilled in the art can make modifications without departing from the scope of the present invention. All such modifications and their Equivalents are intended to be encompassed by the appended claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11, 11u bis 11w11, 11u to 11w
Ankerspule (Wicklung)Armature coil (winding)
1515
Statorkernstator core
1616
Halterungbracket
1717
Statornutstator
21, 21a1 bis 21a6, 21b1 bis 21b621, 21a1 to 21a6, 21b1 to 21b6
Induktionsspule (Wicklung)Induction coil (winding)
22, 22a1 bis 22a6, 22b1 bis 22b622, 22a1 to 22a6, 22b1 to 22b6
Erregerspule (Wicklung)Exciter coil (winding)
23A, 23B23A, 23B
Diode (Gleichrichterelement)Diode (rectifier element)
2525
Rotorkern (Kern)Rotor core (core)
2626
Jochyoke
2727
Rotornutrotor slot
2929
geschlossener Stromkreisclosed circuit
3030
Endplatteendplate
3333
Schaltungsträgercircuit support
3232
Gehäusecasing
100100
Statorstator
200, 300200, 300
Rotorrotor
GG
Lückegap
HFHF
Magnetischer Fluss der RaumoberschwingungenMagnetic flow of space harmonics
MM
rotierende elektrische Maschinerotating electrical machine
MFMF
Magnetflussmagnetic flux
RSRS
Welle (rotierende Welle)Shaft (rotating shaft)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2006-187091 A [0004] JP 2006-187091 A [0004]

Claims (5)

Rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps, umfassend: eine rotierende Welle, die eine Rotationsachse aufweist; zwei Rotoren, die um die Rotationsachse der rotierenden Welle drehbar sind; einen Stator, dessen beide Seiten den zwei Rotoren bezüglich einer axialen Richtung der Rotationsachse der rotierenden Welle jeweils gegenüberliegen; eine Vielzahl von Ankerspulen, die um die Rotationsachse der rotierenden Welle auf dem Stator angeordnet sind; eine Vielzahl von Induktionsspulen und eine Vielzahl von Erregerspulen, die auf jedem der zwei Rotoren um die Rotationsachse der rotierenden Welle angeordnet sind; und Gleichrichterelemente, die so verschaltet sind, um einen durch die Vielzahl der Induktionsspulen erzeugten Induktionsstrom gleichzurichten und sodann den gleichgerichteten Induktionsstrom der Vielzahl der Erregerspulen zuzuführen.Rotary electric machine of the axial gap type, comprising: a rotating shaft having an axis of rotation; two rotors which are rotatable about the axis of rotation of the rotating shaft; a stator whose both sides are opposed to the two rotors with respect to an axial direction of the rotational axis of the rotary shaft, respectively; a plurality of armature coils disposed about the rotation axis of the rotary shaft on the stator; a plurality of induction coils and a plurality of exciting coils disposed on each of the two rotors about the rotational axis of the rotating shaft; and Rectifier elements connected to rectify an induction current generated by the plurality of induction coils, and then to supply the rectified induction current to the plurality of exciting coils. Rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Ankerspulen des Stators, die Vielzahl der Induktionsspulen und die Vielzahl der Erregerspulen auf jedem der zwei Rotoren als Wicklungen ausgebildet sind, deren Mittelachsen parallel zu der Rotationsachse der rotierenden Welle sind, die Wicklungen in Umlaufrichtung und äquidistant um die Rotationsachse der rotierenden Welle angeordnet sind.The axial gap type rotating electric machine according to claim 1, wherein the plurality of armature coils of the stator, the plurality of induction coils and the plurality of exciting coils on each of the two rotors are formed as windings whose central axes are parallel to the rotational axis of the rotary shaft, the windings are arranged in the circumferential direction and equidistant about the axis of rotation of the rotating shaft. Rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl von Nuten S, die zur Wicklung der Vielzahl der Induktionsspulen und der Vielzahl der Erregerspulen auf jedem der zwei Rotoren verwendet wird, zu der Anzahl der Pole P des Stators, die von der Vielzahl der Ankerspulen umwickelt sind, in einem Verhältnis, d. h. einem Zusammenstellungsverhältnis S/P, von 2 zu 3 steht (S/P = 2/3).The axial gap type rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein the number of slots S used for winding the plurality of induction coils and the plurality of exciting coils on each of the two rotors is equal to the number of poles P of the stator different from that of the stator Variety of armature coils are wrapped, in a ratio, d. H. a compilation ratio S / P, from 2 to 3 (S / P = 2/3). Rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–3, wobei die Vielzahl der Induktionsspulen und die Vielzahl der Erregerspulen um eine Vielzahl von Kernen gewickelt ist, die sich parallel zu der Rotationsachse der rotierenden Welle erstrecken, und jede aus der Vielzahl der Induktionsspulen um einen aus der Vielzahl der Kerne an einer dem Stator naheliegenden Position gewickelt ist und jede aus der Vielzahl der Erregerspulen um diesen einen Kern an einer entfernt von dem Stator liegenden Position gewickelt ist.The axial gap type rotating electric machine according to one of the preceding claims 1-3, wherein the plurality of induction coils and the plurality of exciting coils are wound around a plurality of cores extending parallel to the rotational axis of the rotary shaft, and each of the plurality of induction coils is wound around one of the plurality of cores at a position proximate to the stator, and each of the plurality of exciting coils is wound around this one core at a position remote from the stator. Rotierende elektrische Maschine des Axiallückentyps nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–4, wobei die Gleichrichterelemente in geschlossenen Stromkreisen integriert sind, die die Vielzahl von Induktionsspulen und die Vielzahl von Erregerspulen umfassen und die integral drehbar mit den zwei Rotoren sind.The axial-gap type rotary electric machine according to any of the preceding claims 1-4, wherein the rectifier elements are integrated in closed circuits including the plurality of induction coils and the plurality of exciting coils and integrally rotatable with the two rotors.
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