DE102016114020A1

DE102016114020A1 - Stator und drehende elektrische Maschine mit dem Stator

Info

Publication number: DE102016114020A1
Application number: DE102016114020.1A
Authority: DE
Inventors: Akito Tamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2017-02-02
Also published as: JP6410104B2; JP2017034848A

Abstract

Ein Stator (20) hat einen Statorkern (30), der Schlitze (31) und eine Statorspule (40) mit in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten (51C) und Umkehrabschnitten (52A, 52B) aufweist. Die Statorspule weist ein ringförmiges Spulenendteil (40a) auf, das zweischichtig strukturiert ist, nur um eine axial äußere Schicht und eine axial innere Schicht zu haben. Die Umkehrabschnitte der Statorspule haben äußere Umkehrabschnitte (52A), die die äußere Schicht des Spulenendteils bestimmen, und innere Umkehrabschnitte (52B), die die innere Schicht des Spulenendteils bestimmen. Jedes von Scheitelteilen (53A) der äußeren Umkehrabschnitte überlappt axial eines von Scheitelteilen (53B) der inneren Umkehrabschnitte. Die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile (54A), die in den Scheitelteilen der äußeren Umkehrabschnitte ausgebildet ist, liegt entgegengesetzt zur Biegerichtung der kurbelförmigen Teile (54B), die in den Scheitelteilen der inneren Umkehrabschnitte ausgebildet ist.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Statoren und drehende elektrische Maschinen, die die Statoren haben und die z.B. in Motorfahrzeugen als elektrische Motoren und elektrische Generatoren verwendet werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es sind drehende elektrische Maschinen bekannt, die in Motorfahrzeugen als Elektromotoren und elektrische Generatoren verwendet werden. Diese drehenden elektrischen Maschinen haben allgemein einen Rotor und einen Stator. Der Rotor ist drehbar bereitgestellt und funktioniert als ein Feld. Der Stator ist in radialer Entgegnung zu dem Rotor vorgesehen und funktioniert als ein Anker. Darüber hinaus hat der Stator einen ringförmigen Statorkern und eine Drei-Phasen-Statorspule. Der Statorkern weist eine Mehrzahl Schlitze auf, die in einer Umfangsrichtung davon angeordnet sind. Die Statorspule besteht aus Drei-Phasen-Wicklungen (z.B. U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen), die auf dem Statorkern montiert sind, um in den Schlitzen des Statorkerns empfangen zu werden, und in einer elektrischen Phase voneinander unterschiedlich zu sein. Die Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP2010115031 A offenbart einen Stator für eine drehende elektrische Maschine. Der Stator ist konfiguriert, gleichmäßig ein Paar von ersten und zweiten Spulenendteilen der Statorspule zu kühlen, und dabei die Kühlleistungsfähigkeit der drehenden elektrischen Maschine zu verbessern. Die ersten und zweiten Spulenendteile sind entsprechend auf ersten und zweiten axialen Seiten des Statorkerns ausgebildet, um entsprechend von ersten und zweiten axialen Endflächen des Statorkerns vorzuragen.
Insbesondere ist der Statorkern aus einer Mehrzahl wellenförmiger elektrischer Leitungsdrähte ausgebildet, die jeweils eine Mehrzahl in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten und eine Mehrzahl von Umkehrabschnitten haben. Jeder der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte ist in einem der Schlitze des Statorkerns aufgenommen. Jeder der Umkehrabschnitte ist außerhalb der Schlitze des Statorkerns angeordnet und verbindet ein Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte, die entsprechend in zwei unterschiedlichen der Schlitze aufgenommen sind. Diese Umkehrabschnitte der elektrischen Leitungsdrähte, die auf der ersten axialen Seite des Statorkerns angeordnet sind, bestimmen zusammen das erste Spulenendteil des Statorkerns, während jene Umkehrabschnitte der elektrischen Leitungsdrähte, die auf der zweiten axialen Seite des Statorkerns angeordnet sind, zusammen das zweite Spulenendteil des Statorkerns bestimmen. Darüber hinaus hat jeder der Umkehrabschnitte der elektrischen Leitungsdrähte ein Scheitelteil, das an der Mitte des Umkehrabschnitts und am weitesten von einer entsprechenden der axialen Endflächen des Statorkerns in dem Umkehrabschnitt positioniert ist. Das Scheitelteil erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns und parallel zu der entsprechenden axialen Endfläche des Statorkerns. Außerdem ist an der Mitte des Scheitelteils ein kurbelförmiges Teil ausgebildet, das gebogen ist, um von dem Scheitelteil radial versetzt zu sein. Darüber hinaus ist mit Bezug auf die Richtung der Drehung des Rotors der drehenden elektrischen Maschine die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile, die entsprechend in diesen Umkehrabschnitten der elektrischen Leitungsdrähte ausgebildet sind, die zusammen das erste Spulenendteil der Statorspule bestimmen, die gleiche wie die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile, die entsprechend in jenen Umkehrabschnitten der elektrischen Leitungsdrähte ausgebildet sind, die zusammen das zweite Spulenendteil der Statorspule bestimmen. Folglich ist es während der Drehung des Rotors möglich, die ersten und zweiten Spulenendteile der Statorspule durch ein Kühlmittel (z.B. eine Kühlluft oder eine Kühlflüssigkeit) gleichmäßig zu kühlen, das zugeführt wird, um von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren der Statorspule zu strömen.
Wenn jedoch die drehende elektrische Maschine ein Traktionsmotor (oder ein elektrischer Motor für einen Vortrieb) ist, der z.B. in einem Hybridfahrzeug oder einem elektrischen Fahrzeug verwendet wird, ist der Rotor konstruiert, sowohl in Richtungen nach vorwärts wie auch nach rückwärts drehbar zu sein. Deswegen ändert sich die Strömung des Kühlmittels durch die Spulenendteile der Statorspule abhängig von der Drehrichtung des Rotors. Folglich ist die Kühlleistungsfähigkeit der drehenden elektrischen Maschine während der Drehung des Rotors in eine der Richtung aus Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen höher und während der Drehung des Rotors in die andere der Richtungen aus Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen niedriger. Als Ergebnis können mit der verringerten Kühlleistungsfähigkeit isolierende Beschichtungen, die an den äußeren Oberflächen der elektrischen Leitungsdrähte bereitgestellt sind, die die Statorspule ausbilden, thermisch verschlechtert werden oder schmelzen, was in einem Versagen der Isolierung resultiert.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stator für eine drehende elektrische Maschine bereitgestellt. Der Stator hat einen ringförmigen Statorkern und eine Statorspule. Der Statorkern weist eine Mehrzahl Schlitze auf, die in einer Umfangsrichtung davon angeordnet sind. Die Statorspule hat eine Mehrzahl in einem Schlitz vorhandener Abschnitte und eine Mehrzahl von Umkehrabschnitten. Jeder der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte ist in einem der Schlitze des Statorkerns empfangen. Jeder der Umkehrabschnitte ist außerhalb der Schlitze des Statorkerns angeordnet und verbindet ein Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte, die entsprechend in zwei unterschiedlichen der Schlitze empfangen sind. Darüber hinaus hat jeder der Umkehrabschnitte der Statorspule ein Scheitelteil, das am weitesten in dem Umkehrabschnitt von einer axialen Endfläche des Statorkerns positioniert ist, und sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns erstreckt; das Scheitelteil weist darin ausgebildet ein kurbelförmiges Teil auf, das gebogen ist, um radial von dem Umkehrabschnitt versetzt zu sein. Die Statorspule weist ein ringförmiges Spulenendteil auf, das aus den Umkehrabschnitten der Statorspule bestimmt ist, die von der axialen Endfläche des Statorkerns vorragt. Das Spulenendteil des Statorkerns ist mit zwei Schichten strukturiert, um eine Außenschicht und eine Innenschicht zu haben; die Außenschicht ist axial außerhalb der Innenschicht angeordnet. Die Umkehrabschnitte der Statorspule haben äußere Umkehrabschnitte, die die äußere Schicht des Spulenendteils der Statorspule bestimmen, und innere Umkehrabschnitte, die die innere Schicht des Spulenendteils der Statorspule bestimmen. Jedes der Scheitelteile der äußeren Umkehrabschnitte überlappt axial eines der Scheitelteile der inneren Umkehrabschnitte. Die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile, die in den Scheitelteilen der äußeren Umkehrabschnitte ausgebildet sind, liegt entgegengesetzt zu der Biegerichtung der kurbelförmigen Teile, die in den Scheitelteilen der inneren Umkehrabschnitte ausgebildet sind.
Mit der voranstehend beschriebenen Konfiguration kann während der Drehung eines Rotors der drehenden elektrischen Maschine in jede der Richtung aus Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen ein Kühlmittel zuverlässig jeweils durch die Räume zwischen den kurbelförmigen Teilen strömen, die in den Scheitelteilen der äußeren Umkehrabschnitte ausgebildet sind, oder durch die Räume zwischen den kurbelförmigen Teilen, die in den Scheitelteilen der inneren Umkehrabschnitte ausgebildet sind. Folglich wird es möglich, das Spulenendteil der Statorspule durch das Kühlmittel unabhängig von der Drehrichtung des Rotors wirkungsvoll zu kühlen.
In weiteren Implementierungen kann jedes der kurbelförmigen Teile, die in den Scheitelteilen der äußeren und inneren Umkehrabschnitte ausgebildet sind, mit einem Neigungswinkel zu einer imaginären Linie geneigt sein, die rechtwinklig zu einer sich radial erstreckenden imaginären Linie liegt. Alle der Neigungswinkel der kurbelförmigen Teile, die in den Scheitelteilen der äußeren Umkehrabschnitte ausgebildet sind, können bevorzugt eingestellt sein, zueinander gleich zu sein. Alle der Neigungswinkel der kurbelförmigen Teile, die in den Scheitelteilen der inneren Umkehrabschnitte ausgebildet sind, können bevorzugt eingestellt sein, zueinander gleich zu sein. Jedes radial zueinander gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile, die in den Scheitelteilen der äußeren Umkehrabschnitte ausgebildet sind, kann sich bevorzugt parallel zueinander erstrecken und dabei einen radialen Raum dazwischen beibehalten. Jedes radial zueinander gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile, die in den Scheitelteilen der inneren Umkehrabschnitte ausgebildet sind, kann sich bevorzugt parallel zueinander erstrecken und dabei einen radialen Raum dazwischen beibehalten.
Jeder der äußeren und inneren Umkehrabschnitte kann bevorzugt einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen. Darüber hinaus kann bevorzugt jeder der äußeren und inneren Umkehrabschnitte so angeordnet sein, dass ein Paar der Seitenflächen des Umkehrabschnitts, die den längeren Seiten des im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitts des Umkehrabschnitts entsprechen, in eine radiale Richtung des Statorkerns gerichtet sein.
Es ist bevorzugt, dass die Umfangslänge von jedem der Scheitelteile der äußeren Umkehrabschnitte eingestellt ist, größer als die Umfangslänge von jedem der Scheitelteile der inneren Umkehrabschnitte zu sein.
In jedem der Schlitze des Statorkerns können K der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Statorspule in K Schichten angeordnet sein, um radial miteinander ausgerichtet zu sein, wobei K eine gerade Zahl ist. Die Statorspule kann aus einer Mehrzahl von Phasenwicklungen bestehen. Jede der Phasenwicklungen kann bevorzugt auf dem Statorkern so montiert sein, dass an jeder der K Schichten die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Phasenwicklung, die mit den Scheitelteilen der äußeren Umkehrabschnitte der Phasenwicklung verbunden sind, abwechselnd mit denen der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Phasenwicklung, die mit den Scheitelteilen der inneren Abschnitte der Phasenwicklung verbunden sind, angeordnet sind. Jeder der Umkehrabschnitte der Statorspule kann ebenfalls ein paar schräge Teile haben, die entsprechend an gegenüberliegenden Umfangsseiten des Scheitelteils des Umkehrabschnitts so ausgebildet sind, dass sie sich mit Bezug auf die axiale Endfläche des Statorkerns schräg erstrecken. Für jedes sich axial überlappende Paar der äußeren und inneren Umkehrabschnitte kann eines der schrägen Teile des äußeren Umkehrabschnitts und eines der schrägen Teile des inneren Umkehrabschnitts bevorzugt miteinander über zumindest Teile der Umfangslängen davon in Berührung sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls eine sich drehende elektrische Maschine bereitgestellt, die den voranstehend beschriebenen Stator und ein Kühlgerät hat, das konfiguriert ist, ein flüssiges Kühlmittel zu dem Spulenendteil der Statorspule zuzuführen, und dabei das Spulenendteil zu kühlen.
Das Kühlgerät kann bevorzugt konfiguriert sein, das flüssige Kühlmittel zu dem Spulenendteil der Statorspule sowohl von radial außen des Spulenendteils wie auch radial innen des Spulenendteils zuzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird besser aus der ausführlichen Beschreibung verstanden werden, die im Folgenden gegeben ist, und von den anhängenden Zeichnungen der beispielhaften Ausführungsformen, die jedoch nicht benutzt werden sollten, um die Erfindung auf die bestimmten Ausführungsformen zu begrenzen, sondern die lediglich zu dem Zweck der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
In den anhängenden Zeichnungen:
1 ist eine teilweise Querschnittsansicht entlang einer axialen Richtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators der drehenden elektrischen Maschine;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Stators mit einem ersten Spulenendteil einer Statorspule des Stators;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Paars großer und kleiner elektrischer Leitersegmente, die zum Ausbilden der Statorspule verwendet werden;
5 ist eine schematische Vorderansicht eines Teils des Paars der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente;
6 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration der elektrischen Leitersegmente darstellt, die zum Ausbilden der Statorspule verwendet werden;
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Anordnung von elektrischen Leitersegmenten in dem ersten Spulenendteil der Statorspule darstellt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Teil des ersten Spulenendteils der Statorspule zeigt;
9 ist eine schematische Ansicht, die die Anordnung von Scheitelteilen der Umkehrabschnitten der großen elektrischen Leitersegmente in dem ersten Spulenendteil der Statorspule darstellt;
10 ist eine schematische Ansicht, die die Kühlluftströmung durch die Scheitelteile der Umkehrabschnitte der großen elektrischen Leitersegmente in dem ersten Spulenendteil der Statorspule darstellt;
11 ist eine schematische Ansicht, die die Kühlluftströmung durch Scheitelteile der Umkehrabschnitte der kleinen elektrischen Leitersegmente in dem ersten Spulenendteil der Statorspule darstellt;
12 ist ein schematisches Schaltkreisdiagramm der Statorspule;
13 ist eine schematische Ansicht, die die Anordnung einer U-Phasenwicklung der Statorspule darstellt;
14 ist eine schematische Ansicht, die lediglich die Anordnung einer ersten Unterwicklung U1 der U-Phasenwicklung darstellt;
15 ist eine schematische Ansicht, die lediglich die Anordnung einer zweiten Unterwicklung U2 der U-Phasenwicklung darstellt;
16 ist eine schematische Ansicht, die lediglich die Anordnung einer dritten Unterwicklung U3 der U-Phasenwicklung darstellt;
17 ist eine schematische Ansicht, die lediglich die Anordnung einer vierten Unterwicklung U4 der U-Phasenwicklung darstellt;
18 ist eine schematische Ansicht, die lediglich die Anordnung einer fünften Unterwicklung U5 der U-Phasenwicklung darstellt;
19 ist eine schematische Ansicht, die die Anordnung der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung in Paaren der U-Phasenschlitze A und B eines Statorkerns des Stators darstellt;
20 ist eine schematische Ansicht, die die Anzahl der in einem Schlitz vorhandenen Abschnitte von jeder der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung zeigt, die an jeder der ersten bis sechsten Schichten in den U-Phasenschlitzen A und B angeordnet sind;
21 ist eine teilweise Querschnittsansicht entlang einer axialen Richtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform;
22 ist eine schematische Ansicht, die eine Flüssigkeitskühlmittelströmung durch eine äußere Schicht des ersten Spulenendteils der Statorspule in der drehenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
23 ist eine schematische Ansicht, die die Flüssigkeitskühlmittelströmung durch eine innere Schicht des ersten Spulenendteils der Statorspule in der sich drehenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt; und
24 ist eine schematische Ansicht, die die Flüssigkeitskühlmittelströmung darstellt, die von dem Vereinigen der Flüssigkeitskühlmittelströmung durch die äußere Schicht des ersten Spulenendteils der Statorspule und der Flüssigkeitskühlmittelströmung durch die innere Schicht des ersten Spulenendteils in der drehenden elektrischen Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform resultiert.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 24 beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass zum Zweck der Klarheit und des Verständnisses identische Bauteile, die identische Funktionen aufweisen, durch die gesamte Beschreibung so weit wie möglich in jeder der Figuren mit den gleichen Bezugszeichen markiert worden sind, und dass zu dem Zweck der Vermeidung von Wiederholungen die Beschreibungen vom identischen Bauteilen nicht wiederholt werden wird.
Erste Ausführungsform
1 zeigt die allgemeine Konfiguration einer drehenden elektrischen Maschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Die drehende elektrische Maschine 1 ist konstruiert, in einem Motorfahrzeug wie z.B. einem Personenfahrzeug oder einem LKW als elektrischer Motor verwendet zu werden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, hat die drehende elektrische Maschine 1 ein Gehäuse 10, einen Rotor 14 und einen Stator 20. Das Gehäuse 10 besteht aus einem Paar tassenförmiger Gehäusestücke 10a und 10b, die an ihren offenen Enden zusammengefügt sind. Das Gehäuse 10 weist darin montiert ein Paar Lager 11 und 12 auf, über die eine drehende Welle 13 drehbar durch das Gehäuse 10 gelagert ist. Der Rotor 14 ist in dem Gehäuse 10 aufgenommen und auf der drehenden Welle 13 befestigt. Der Stator 20 ist in dem Gehäuse 10 befestigt, um den radial äußeren Rand des Rotors 14 zu umgeben.
Der Rotor 14 weist eine Mehrzahl Permanentmagnete auf, die in vorbestimmten Positionen darin eingebettet sind. Die Permanentmagnete bilden eine Mehrzahl magnetische Pole an dem radial äußeren Rand des Rotors 14, die zu dem radial inneren Rand des Stators 20 gerichtet sind. Die magnetischen Pole sind in der Umfangsrichtung des Rotors 14 in vorbestimmten Abständen so angeordnet, dass die Polaritäten der magnetischen Pole in der Umfangsrichtung sich zwischen Nord und Süd abwechseln. Die Anzahl der magnetischen Pole kann geeignet gemäß der Konstruktionsspezifikation der drehenden elektrischen Maschine eingestellt sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl der magnetischen Pole eingestellt, gleich wie z.B. zehn (d.h. 5 Nordpole und 5 Südpole) zu sein.
Nun hat der Stator 20 mit Bezug auf 2 und 3 einen ringförmigen (oder hohlzylindrischen) Statorkern 30, der eine Mehrzahl Schlitze 31 in dessen Umfangsrichtung angeordnet aufweist; eine Drei-Phasen-Statorspule 40, die aus einer U-Phasenwicklung 41U, ein V-Phasenwicklung 41V und einer W-Phasenwicklung 41W besteht, die verteilt wellenartig gewickelt auf dem Statorkern 30 sind, um in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 empfangen zu werden und in ihrer elektrischen Phase voneinander unterschiedlich zu sein; eine U-Phasen-Busstange 61, eine V-Phasen-Busstange 62 und eine W-Phasen-Busstange 63, die entsprechend elektrisch die U-Phasen-, V-Phasen und W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W der Statorspule 40 elektrisch mit einem Wandler (nicht gezeigt) verbinden; und eine Stern-Busstange 64, die die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W der Statorspule 40 elektrisch verbindet, um dazwischen einen Sternpunkt zu definieren.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Statorkern 30 durch Laminieren einer Mehrzahl von ringförmigen magnetischen Stahlblechen in der axialen Richtung des Statorkerns 30 und Befestigen dieser aneinander durch z.B. Nieten ausgebildet. Zusätzlich ist zwischen jedem angrenzenden Paar der magnetischen Stahlblätter ein isolierender Film eingefügt. Es sollte anerkannt werden, dass andere bekannte Metallblätter auch anstelle der magnetischen Stahlblätter verwendet werden können.
Darüber hinaus hat der Statorkern 30, wie in 2 und 3 gezeigt ist, zusätzlich zu den zuvorstehend erwähnten Schlitzen 31 einen ringförmigen Rückenkern 33 und eine Mehrzahl Statorzähne 34. Die Statorzähne 34 erstrecken sich von dem Rückenkern 33 radial einwärts und sind in Umfangsrichtung mit einer vorbestimmten Teilung beabstandet. Jeder der Schlitze 31 ist zwischen einem in Umfangsrichtung angrenzenden Paar der Statorzähne 34 ausgebildet. Entsprechend sind die Schlitze 31 in Umfangsrichtung in der gleichen vorbestimmten Teilung wie die Statorzähne 34 angeordnet. Darüber hinaus erstreckt sich jeder der Schlitze 31 in der axialen Richtung des Statorkerns 30, um axial durch den Statorkern 30 durchzudringen, und öffnet sich an der radial inneren Oberfläche des Statorkerns 30. Zusätzlich fällt für jeden der Schlitze 31 die Richtung der Tiefe nach der Schlitze 31 mit einer radialen Richtung des Statorkerns 30 zusammen.
In dem Statorkern 30 sind M Schlitze 31 pro magnetischen Pol des Rotors 14 ausgebildet, der die zehn magnetischen Pole aufweist, und pro Phase der Drei-Phasen-Statorspule 40. Hier stellt M eine Schlitzmultiplikatorzahl dar, die eine natürliche Zahl größer als oder gleich 2 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schlitzmultiplikatorzahl M eingestellt, gleich 2 zu sein. Entsprechend ist die gesamte Anzahl der Schlitze 31, die in dem Statorkern 30 ausgebildet ist, gleich 60 (d.h. 2 × 10 × 3).
Die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W der Statorspule 40 sind miteinander sternartig (oder y-artig) verbunden (siehe 12). Jede aus U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W hat eine Mehrzahl von in dem Schlitz befindlichen Abschnitten 51C und eine Mehrzahl von Umkehrabschnitten 52A und 52B. Jeder der in dem Schlitz befindlichen Abschnitte 51C ist in einem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 empfangen. Jeder der Umkehrabschnitte 52A und 52B ist außerhalb der Schlitze 31 des Statorkerns 30 angeordnet und verbindet ein Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C, die entsprechend in zwei unterschiedlichen der Schlitze 31 empfangen sind.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Statorspule 40 ausgebildet durch: (1) Einfügen einer Mehrzahl von im Wesentlichen U-förmigen elektrischen Leitersegmenten 50 in die Schlitze 31 des Statorkerns 30 von einer ersten axialen Seite (d.h. der oberen Seite in 2) des Statorkerns 30; (2) Verdrillen von freien Endteilen von jedem der elektrischen Leitersegmente 50, die außerhalb der Schlitze 31 des Statorkerns 30 auf einer zweiten axialen Seite (d.h. der unteren Seite in 2) des Statorkerns 30 vorragend entsprechend zu entgegengesetzten Umfangsseiten; und (3) Fügen von jedem entsprechenden Paar von distalen Enden der verdrillten freien Endteile von allen elektrischen Leitersegmenten 50 durch z.B. Schweißen. Folglich sind alle die elektrischen Leitersegmente 50 in einem vorbestimmten Muster elektrisch verbunden, das die Statorspule 40 ausbildet.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 4 ersichtlich ist, die elektrischen Leitersegmente 50, die die Statorspule 40 ausbilden, aus einer Mehrzahl großer elektrischer Leitersegmente 50A und einer Mehrzahl kleiner elektrischer Leitersegmente 50B gebildet, die eine kleinere Größe als die großen Leitersegmente 50A aufweisen. Die großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B sind durch Pressformen eines elektrischen Leitungsdrahts ausgebildet, der einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, in die im Wesentlichen U-Form unter Verwendung von Formmatrizen. Es sollte angemerkt werden, dass die Formmatrizen, die zum Ausbilden der großen elektrischen Leitersegmente 15A verwendet werden, unterschiedlich von denen sind, die zum Ausbilden der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B verwendet werden.
Jedes der großen elektrischen Leitersegmente 50A weist ein Paar gerade Abschnitte 51A auf, die sich parallel zueinander erstrecken, und einen Umkehrabschnitt 52A, der Enden der geraden Abschnitte 51A auf der gleichen Seite verbindet. Andererseits weist jedes der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B ein Paar gerade Abschnitte 51B auf, die sich parallel zueinander erstrecken, und einen Umkehrabschnitt 52B, der Enden der geraden Abschnitte 51B auf der gleichen Seite verbindet. Die Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B weisen eine kleinere Länge als die Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A auf.
Noch genauer sind in der vorliegenden Ausführungsform die Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A ausgebildet, eine Umfangslänge von sieben Schlitzteilungen aufzuweisen. Andererseits sind die Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B ausgebildet, eine Umfangslänge von fünf Schlitzteilungen aufzuweisen. Folglich wird es möglich, die großen und die kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B so anzuordnen, dass jeder der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A axial außerhalb angeordnet ist und einen der Umkehrabschnitte 52 der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B überlappt. Entsprechend können die Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A als äußere Umkehrabschnitte 52A bezeichnet werden; die Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B können als innere Umkehrabschnitte 52B bezeichnet werden.
Darüber hinaus hat jeder der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A ein Scheitelteil 53A, das an der Mitte des Umkehrabschnitts 52A in Erstreckungsrichtung des Umkehrabschnitts 52A (oder in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30) und am Weitesten in dem Umkehrabschnitt 52A von einer ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 positioniert ist; die erste axiale Endfläche 30a befindet sich an der ersten axialen Seite des Statorkerns 30. Das Scheitelteil 53A erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 und parallel zu der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30. Außerdem ist an der Umfangsmitte des Scheitelteils 53A durch Pressformen ein kurbelförmiges Teil 54A ausgebildet, das gebogen ist, um das Scheitelteil 53A radial zu versetzen. Das Ausmaß des radialen Versatzes, das durch das kurbelförmige Teil 54A realisiert ist, ist eingestellt, im Wesentlichen gleich der radialen Dicke der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B zu sein. Ähnlich hat jeder der Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B ein Scheitelteil 53B, das an der Mitte des Umkehrabschnitts 52B in der Erstreckungsrichtung des Umkehrabschnitts 52B (oder in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30) und am weitesten in dem Umkehrabschnitt 52B von der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 positioniert ist. Das Scheitelteil 53B erstreckt sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 und parallel zu der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30. Außerdem ist an der Umfangsmitte des Scheitelteils 53B durch Pressformen ein kurbelförmiges Teil 54B ausgebildet, das gebogen ist, um das Scheitelteil 53B radial zu versetzen. Das Ausmaß des radialen Versatzes, das durch das kurbelförmige Teil 54B realisiert ist, ist ebenfalls eingestellt, im Wesentlichen gleich der radialen Dicke der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B zu sein.
In der vorliegenden Ausführungsformist die Umfangslänge L1 von jedem der äußeren Scheitelteile 53A (d.h. die Scheitelteile 53A der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A) eingestellt, größer als die Umfangslänge L2 von jedem der inneren Scheitelteile 53B (d.h. der Scheitelteile 53B der Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B) um ein vorbestimmtes Ausmaß zu sein, wie aus 5 ersichtlich ist. Zusätzlich sind die äußeren Scheitelteile 53A axial außerhalb der inneren Scheitelteile 53B angeordnet.
Darüber hinaus liegt in der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 4 und 8 ersichtlich ist, die Biegerichtung der kugelförmigen Teile 54A, die in den äußeren Scheitelteilen 53A ausgebildet sind, entgegengesetzt zu der Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54B, die in den inneren Scheitelteilen 53B ausgebildet sind.
Noch genauer ist in 8 für jedes der äußeren Scheitelteile 53A das kurbelförmige Teil 54A, das in dem äußeren Scheitelteil 53A ausgebildet ist, von einem rechten Endabschnitt des äußeren Scheitelteils 53A radial nach außen gebogen (d.h. in eine Richtung in die Ebene der 8), so dass ein linker Endabschnitt des äußeren Scheitelteils 53A radial außerhalb des rechten Endabschnitts angeordnet ist. Im Gegensatz dazu ist für jedes der inneren Scheitelteile 53B das kurbelförmige Teil 54B, das in dem inneren Scheitelteil 53B ausgebildet ist, von einem rechten Endabschnitt des inneren Scheitelteils 53B radial nach innen gebogen (d.h. in eine Richtung aus der Ebene der 8 heraus), so dass ein linker Endabschnitt des inneren Scheitelteils 53B radial innerhalb des rechten Endabschnitts angeordnet ist.
Folglich ist für jedes der äußeren Scheitelteile 53A der linke Endabschnitt des äußeren Scheitelteils 53A durch das kurbelförmige Teil 54A, das in dem äußeren Scheitelteil 53A ausgebildet ist, von dem rechten Endabschnitt des äußeren Scheitelteils 53A radial nach außen (d.h. in die Richtung in die Ebene der 8) versetzt. Im Gegensatz ist für jedes der inneren Scheitelteile 53B der linke Endabschnitt des inneren Scheitelteils 53B durch das kurbelförmige Teil 54B, das in dem inneren Scheitelteil 53B ausgebildet ist, von dem rechten Endabschnitt des inneren Scheitelteils 53B radial nach innen (d.h. in die Richtung aus der Ebene der 8 heraus) versetzt.
In der vorliegenden Ausführungsform liegt nämlich die Richtung des radialen Versatzes der äußeren Scheitelteile 53A durch die entsprechenden kurbelförmigen Teile 54A entgegengesetzt zu der Richtung des radialen Versatzes der inneren Scheitelteile 53B durch die entsprechenden kurbelförmigen Teile 54B.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 9 bis 11 ersichtlich ist, alle der Neigungswinkel θ der kurbelförmigen Teile 54A und 54B, die in den entsprechenden äußeren und inneren Scheitelteilen 53A und 53B ausgebildet sind, zu der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 eingestellt, zueinander gleich zu sein.
Darüber hinaus, zurück zu 4 und 5, hat jeder der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A auch ein Paar schräge Teile 55A, die entsprechend an gegenüberliegenden Umfangsseiten des Scheitelteils 53A ausgebildet sind, um sich mit Bezug auf die erste axiale Endfläche 30a des Statorkerns 30 mit einem ersten vorbestimmten schrägen Winkel α1 schräg zu erstrecken. Jeder der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A hat außerdem ein Paar gebogene Teile 56A. Jedes der gebogenen Teile 56A ist durch Pressformen unter Verwendung von Formmatrizen zwischen einem der schrägen Teile 55A und einem der geraden Abschnitte 51A, die durch den Umkehrabschnitt 52A verbunden sind, ausgebildet. Die gebogenen Teile 56A ragen von der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 vor. Ähnlich hat jeder der Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B auch ein Paar von schrägen Teilen 55B, die entsprechend an gegenüberliegenden Umfangsseiten des Scheitelteils 53B ausgebildet sind, so dass sie sich schräg mit Bezug auf die erste axiale Endfläche 30a des Statorkerns 30 mit einem zweiten vorbestimmten schrägen Winkel α2 erstrecken. Jeder der Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrische Leitersegmente 50B hat außerdem ein Paar gebogene Teile 56B. Jedes der gebogenen Teile 56B ist durch Pressformen unter Verwendung von Formmatrizen zwischen einem der schrägen Teile 55B und einem der geraden Abschnitte 51B, die durch den Umkehrabschnitt 52B verbunden sind, ausgebildet. Die gebogenen Teile 56B ragen von der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 vor. Zusätzlich sind in der vorliegenden Ausführungsform die ersten vorbestimmten schrägen Winkel α1 und die zweiten vorbestimmten schrägen Winkel α2 eingestellt, zueinander gleich zu sein (siehe 5).
In der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 6 ersichtlich ist, ist jedes der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B mit einem elektrischen Leiter 58 und einer isolierenden Beschichtung 59 konfiguriert, die die äußere Oberfläche des elektrischen Leiters 58 bedeckt. Der elektrische Leiter 58 ist z.B. aus einem elektrisch leitenden Metall (z.B. Kupfer) hergestellt und weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die isolierende Beschichtung 59 ist z.B. aus einem elektrisch isolierenden Harz hergestellt.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 7 ersichtlich ist, jedes der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B, die die Statorspule 40 ausbilden, so angeordnet, dass ein Paar von Seitenflächen des elektrischen Leitersegments, die den längeren Seiten des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts des elektrischen Leitersegments entsprechen, in die radiale Richtung des Statorkerns 30 gerichtet sind.
Zurück zu 2 weist der Statorkern 40 ein ringförmiges erstes Spulenendteil 40a an der ersten axialen Seite (z.B. der oberen Seite in 2) des Statorkerns 30 und ein ringförmiges zweites Spulenendteil 40b an der zweiten axialen Seite (d.h. der unteren Seite in 2) des Statorkerns 30 auf. Das erste Spulenendteil 40a ist aus den Umkehrabschnitten 52A und 52B der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B bestimmt, die von der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 vorragen. Das zweite Spulenendteil 40b ist aus den verdrillten freien Endteilen der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B bestimmt, die von der zweiten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 vorragen.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 8 ersichtlich ist, weist das erste Spulenendteil 40a der Statorspule 40 eine zweischichtige Struktur derart auf, dass für jedes in Umfangsrichtung angrenzende Paar der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A und der Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B die Scheitelteile 53A und 53B des Paars der Umfangsabschnitte 52A und 52B einander axial überlappen. Die Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A, die an der axial außenliegenden Seite angeordnet sind, bilden nämlich zusammen eine äußere Schicht des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40; die Umkehrabschnitte 52b der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B, die an der axial inneren Seite angeordnet sind, bestimmen zusammen eine innere Schicht des ersten Spulenendteils 40a. Zusätzlich, wie vorangehend beschrieben wurde, liegt die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54A, die in den Scheitelteilen 53A der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A ausgebildet sind, entgegengesetzt zu der Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54B, die in den Scheitelteilen 53B der Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B ausgebildet sind.
Darüber hinaus erstreckt sich, wie aus 9 ersichtlich ist, mit allen Neigungswinkel θ der kurbelförmigen Teile 54A einander gleich eingestellt, jedes radial gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile 54A, die in den entsprechenden äußeren Scheitelteilen 53A ausgebildet sind, parallel zueinander, und hält dazwischen einen radialen Raum S ein. Außerdem ist für jedes der äußeren Scheitelteile 53A das kurbelförmige Teil 54A, das in dem äußeren Scheitelteil 53A ausgebildet ist, mit dem Neigungswinkel θ zu einer imaginären Linie Y geneigt, die rechtwinklig zu einer sich radial erstreckenden imaginären Linie X liegt, so dass ein Umfangsende (d.h. das linke Ende in 19) des kurbelförmigen Teils 54A radial außerhalb (d.h. in 9 nach oben) von dem anderen Umfangsende (d.h. dem rechten Ende in 9) des kurbelförmigen Teils 54A angeordnet ist. Folglich, wie in 10 ersichtlich ist, wird während der Drehung des Rotors 14 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil in 10 angezeigt ist, eine Kühlluft von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spurenendteils 40a der Statorspule 40 durch die zwischen den radial zueinander gerichteten Paaren der äußeren Scheitelteile 53A in der äußeren Schicht des ersten Spurenendteils 40a strömen. Als Ergebnis ist es möglich, die Kühlleistungsfähigkeit der drehenden elektrischen Maschine 1 sicherzustellen, wenn der Rotor 14 in die Richtung a gegen den Uhrzeigersinn dreht.
Ähnlich erstreckt sich mit allen Neigungswinkeln θ der kurbelförmigen Teile 54B einander gleich eingestellt, obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, jedes radial gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile 54B, die in den entsprechenden inneren Scheitelteilen 53B ausgebildet sind, unter Beibehaltung eines radialen Raums S dazwischen parallel zueinander. Jedoch liegt die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54B, die in den entsprechenden inneren Scheitelteilen 53B ausgebildet sind, entgegengesetzt zu der Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54A, die in den entsprechenden äußeren Scheitelteilen 53A ausgebildet sind. Folglich, wie aus 11 ersichtlich ist, wird während der Drehung des Rotors 14 in einer Richtung in dem Uhrzeigersinn, die durch einen Teil b in 11 angezeigt ist, eine Kühlluft von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 durch die zwischen den radial zueinander gerichteten Paaren der inneren Scheitelteile 53B in der inneren Schicht des ersten Spulenendteils 40a strömen. Als Ergebnis ist es ebenfalls möglich, die Kühlleistungsfähigkeit der drehenden elektrischen Maschine 1 sicherzustellen, wenn der Rotor 14 in der Richtung b in dem Uhrzeigersinn dreht.
In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W der Statorspule 40, die miteinander sternartig verbunden sind, jeweils aus fünf Unterwicklungen, wie aus 12 ersichtlich ist. Die U-Phasenwicklung 41U besteht aus Unterwicklungen U1, U2, U3, U4 und U5, die parallel miteinander verbunden sind; die V-Phasenwicklung 41V besteht aus Unterwicklungen V1, V2, V3, V4 und V5, die parallel miteinander verbunden sind; und die W-Phasenwicklung 41W besteht aus Unterwicklungen W1, W2, W3, W4 und W5, die parallel miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W der Statorspule 40 in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 in der gleichen Weise angeordnet. Deswegen wird zum Zweck des Vermeidens einer Redundanz lediglich die Anordnung der U-Phasenwicklung 41U in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 im Folgenden mit Bezug auf 13 bis 20 beschrieben.
13 stellt unter den Drei-Phasenwicklungen 41U–41W der Statorspule 40 lediglich die U-Phasenwicklung 41U dar, die in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet ist. 14 stellt unter den fünf Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U lediglich die erste Unterwicklung U1 dar, die in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet ist. 15 stellt unter den fünf Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U lediglich die zweite Unterwicklung U2 dar, die in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet ist. 16 stellt unter den fünf Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U lediglich die dritte Unterwicklung U3, die in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet ist. 17 stellt unter den fünf Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U lediglich die vierte Unterwicklung U4 dar, die in den Schlitzen 31 des Statorkerns angeordnet ist. 18 stellt unter den fünf Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U lediglich die fünfte Unterwicklung U5 dar, die in den Schlitzen 31 des Statorkerns 30 angeordnet ist.
Wie voranstehend erwähnt wurde, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der magnetischen Pole, die in dem Rotor 14 durch die Permanentmagnete ausgebildet ist, gleich 10. Darüber hinaus bildet während des Betriebs der drehenden elektrischen Maschine 1 ein Magnetfluss, der durch den Rotor 14 erzeugt wird und durch den Stator 20 durchtritt, eine Mehrzahl magnetischer Pole in dem Stator 20 aus. Die Anzahl der magnetischen Pole, die in dem Stator 20 ausgebildet sind, ist ebenfalls gleich 10 entsprechend der Anzahl der magnetischen Pole des Rotors 14. Die Anzahl der magnetischen Pole, die in dem Stator 20 ausgebildet sind, ist ein Mehrfaches der Anzahl der Unterwicklungen der U-Phasenwicklung 41U, noch genauer das letzte gemeinsame Mehrfache von 2 und der Anzahl der Unterwicklungen der U-Phasenwicklung 41U (d.h. 2 × 5 = 10).
In 13 bis 18 wird angenommen, dass der an der 12-Uhr-Position angeordnete magnetische Pol der erste Pol ist, und die verbleibenden magnetischen Pole entsprechend die zweiten bis zehnten Pole in der Uhrzeigersinnrichtung gezählt sind. Darüber hinaus sind in 13 bis 18 die elektrische Verbindung zwischen dem in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten 51C der U-Phasenwicklung 41U auf der Seite des ersten Spulenendteils 40a (d.h. auf der ersten axialen Seite des Statorkerns 30) mit durchgehenden Linien gezeigt, während die elektrische Verbindung zwischen den in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten 51C der U-Phasenwicklung 41U auf der Seite des zweiten Spulenendteils 40b (d.h. auf der zweiten axialen Seite des Statorkerns 30) mit gestrichelten Linien gezeigt sind.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der U-Phasenwicklung 41C in zehn Paaren der Schlitze 31 des Statorkerns 30 aufgenommen. Im Folgenden werden zu dem Zweck der Vereinfachung der Erläuterung diese zehn Paare der Schlitze 31 als zehn Paare der U-Phasenschlitze A und B bezeichnet. Für jedes der zehn Paare sind die zwei U-Phasenschlitze A und B des Paars in Umfangsrichtung aneinander angrenzend. Da darüber hinaus die Schlitzmultiplikatorzahl M auf 2 eingestellt ist, sind die zehn Paare der U-Phasenschlitze A und B in Umfangsrichtung mit sechs Schlitzteilungen beabstandet. Die U-Phasenschlitze A sind in Umfangsrichtung nämlich voneinander mit sechs Schlitzteilungen beabstandet; die U-Phasenschlitze sind in Umfangsrichtung voneinander mit sechs Schlitzteilungen beabstandet.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform in jedem der U-Phasenschlitze A und B sechs der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der U-Phasenwicklung 41U in radialer Ausrichtung miteinander empfangen (siehe 13). Mit anderen Worten, in jedem der U-Phasenschlitze A und B sind die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der U-Phasenwicklung 41U in sechs Schichten empfangen. Im Folgenden werden die sechs Schichten aufeinanderfolgend als die erste, zweite,... fünfte und sechste Schichten von der radial innen liegenden Seite zu der radial außen liegenden Seite bezeichnet. Zusätzlich wird für jede der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung im Folgenden als erster, zweiter, ... 23ster und 24ster in dem Schlitz vorhandenen Abschnitt von der Wicklungsanfangsseite zu der Wicklungsendseite bezeichnet.
Zuerst wird mit Bezug auf 14 die Anordnung der 24 in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der ersten Unterwicklung U1 der U-Phasenwicklung 41U in den zehn Paaren der U-Phasenschlitze A und B beschrieben.
Der erste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des ersten Pols angeordnet. Der zweite in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz B des zweiten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des zweiten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des ersten Pols durch sechs Schlitzteilungen in der Richtung in dem Uhrzeigersinn beabstandet. Zusätzlich wird ein wicklungsstartseitiges Ende des ersten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts zu der Seite des ersten Spulenendteils 40a erweitert (d.h. zu der Vorderseite der 14), und dadurch ein eingangsseitiger Leitungsdraht 42U1 der Unterwicklung U1 ausgebildet.
Der dritte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des dritten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des dritten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des zweiten Pols durch fünf Schlitzteilungen in der Richtung in dem Uhrzeigersinn beabstandet. Der vierte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz A des vierten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des vierten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des dritten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet.
Der fünfte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der vierten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des fünften Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des fünften Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des vierten Pols um sieben Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet. Der sechste in dem Schlitz vorhandene Abstand der Unterwicklung U1 ist an der dritten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des sechsten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des sechsten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des fünften Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet.
Der siebente in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der vierten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des siebenten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des siebenten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des sechsten Pols um fünf Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet. Der achte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der dritten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des achten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des achten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des siebenten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet.
Der neunte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der zweiten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des neunten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des neunten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des achten Pols um sieben Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet. Der zehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der ersten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des zehnten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des zehnten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des neunten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet.
Der elfte in dem Schlitz vorhandene Abstand der Unterwicklung U1 ist an der zweiten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des ersten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des ersten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des zehnten Pols um fünf Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet. Der zwölfte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der ersten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des zweiten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des zweiten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des ersten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet.
Der dreizehnte in dem Schlitz vorhandenen Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der ersten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des dritten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des dritten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des zweiten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in einem Uhrzeigersinn beabstandet. Zusätzlich ist der dreizehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 mit dem zwölften in dem Schlitz vorhandenen Abschnitt der Unterwicklung U1 über einen Überbrückungsdraht 45 (siehe 8) an der Seite des ersten Spulenendteils 40a verbunden. Der vierzehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der zweiten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des zweiten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des zweiten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des dritten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet. Von dem vierzehnten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitt beginnt nämlich die Unterwicklung U1 in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn zurückgewickelt zu werden.
Der fünfzehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der ersten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des ersten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des ersten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des zweiten Pols um fünf Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet. Der sechzehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der zweiten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des zehnten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des zehnten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des ersten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet.
Der siebzehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der dritten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des neunten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des neunten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des zehnten Pols um sieben Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet. Der achtzehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der vierten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des achten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des achten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des neunten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet.
Der neunzehnte in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der dritten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des siebenten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des siebenten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des achten Pols um fünf Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet. Der zwanzigste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt in der Unterwicklung U1 ist an der vierten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des sechsten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des sechsten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des siebenten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet.
Der einundzwanzigste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz A des fünften Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des fünften Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des sechsten Pols um sieben Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet. Der zweiundzwanzigste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz A des vierten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz A des vierten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des fünften Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet.
Der dreiundzwanzigste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz B des dritten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des dritten Pols ist von dem U-Phasenschlitz A des vierten Pols um fünf Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet. Der vierundzwanzigste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U1 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des zweiten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des zweiten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des dritten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet. Zusätzlich ist ein wicklungsendseitiges Ende des vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitt zu der Seite des ersten Spulenendteils 40a (d.h. zu der Vorderseite der 14) erweitert, wobei ein sternpunktseitiger Leitungsdraht 43 U1 der Unterwicklung U1 ausgebildet wird.
Die Unterwicklung U1 ist so auf den Statorkern 30 gewickelt, dass die ersten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U1 in den zehn Paaren der U-Phasenschlitze A und B des Statorkerns 30 empfangen sind, wie voranstehend beschrieben wurde. Darüber hinaus, wie mit den durchgehenden Linien in 14 ersichtlich ist, sind auf der ersten axialen Seite des Statorkerns 30 die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U1 durch die äußeren Umkehrabschnitte 52A der Unterwicklung U1 (d.h. die Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A, die die Unterwicklung U1 ausbilden) und die inneren Umkehrabschnitte 52B der Unterwicklung U1 (d.h. die Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B, die die Unterwicklung U1 ausbilden) verbunden. Die äußeren Umkehrabschnitte 52A der Unterwicklung U1 sind abwechselnd mit den inneren Umkehrabschnitten 52B der Unterwicklung U1 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 angeordnet; die äußeren Umkehrabschnitte 52A weisen die Umfangslänge von sieben Schlitzteilungen auf, während die inneren Umkehrabschnitte 52B die Umfangslänge der fünf Schlitzteilungen aufweisen. Andererseits, wie mit den gestrichelten Linien in 14 gezeigt ist, sind auf der zweiten axialen Seite des Statorkerns 30 die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U1 durch Verbindungsabschnitte der Unterwicklung U1 verbunden. Jeder der Verbindungsabschnitte besteht aus einem gefügten Paar der verdrillten freien Endteile der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B, die die Unterwicklung U1 ausbilden, und weist eine Umfangslänge von sechs Schlitzteilungen auf.
Als nächstes wird mit Bezug auf 15 die Anordnung der vierundzwanzig in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der zweiten Unterwicklung U2 der U-Phasenwicklung 41U in den zehn Paaren der U-Phasenschlitze A und B beschrieben.
Der erste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U2 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des neunten Pols angeordnet. Der zweite in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U2 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz B des zehnten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des zehnten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des neunten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in dem Uhrzeigersinn beabstandet.
Die ersten und die zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U2 sind nämlich entsprechend von den ersten und den zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten der Unterwicklung U1 um einen Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung in dem Uhrzeigersinn versetzt. Hier ist der Versatzwinkel von 72 Grad gleich dem Quotient von 360 Grad geteilt durch die Anzahl der Unterwicklungen U-Phasenwicklung 41U (d.h. in der vorliegenden Ausführungsform 5).
Darüber hinaus sind die dritten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U2 in den U-Phasenschlitzen A und B des Statorkerns so angeordnet, dass sie entsprechend von den dritten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten der Unterwicklung U1 um den Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn versetzt sind.
Zusätzlich sind sowohl ein wicklungsstartseitiges Ende wie des ersten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U2 und ein wicklungsendseitiges Ende des vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U2 zu der Seite des ersten Spulenendteils 40a erweitert (d.h. zu der Vorderseite der 15), die entsprechend einen eingangsseitigen Leitungsdraht 42U2 und einen sternpunktseitigen Leitungsdraht 43U2 der Unterwicklung U2 ausbilden.
Als nächstes wird mit Bezug auf 16 die Anordnung der vierundzwanzig in einem Schlitz vorhandenen Abschnitte der dritten Unterwicklung U3 der U-Phasenwicklung 41U in den zehn Paaren der U-Phasenschlitze A und B beschrieben.
Der erste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U3 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des siebenten Pools angeordnet. Der zweite in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U3 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz B des achten Pools angeordnet; der U-Phasenschlitz B des achten Pols ist von dem U-Phasenschlitz des siebenten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in dem Uhrzeigersinn beabstandet.
Die ersten und zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U3 sind entsprechend von dem ersten und zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U2 durch den Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn versetzt.
Darüber hinaus sind die dritten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U3 in den U-Phasenschlitzen A und B des Statorkerns 30 angeordnet, damit sie entsprechend von den dritten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten der Unterwicklung U2 durch den Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn versetzt sind.
Zusätzlich sind sowohl ein wicklungsstartseitiges Ende des ersten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U3 wie auch ein wicklungsendseitiges Ende des vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U3 zu der Seite des ersten Spulenendteils 40a erweitert (d.h. zu der Vorderseite der 16), und entsprechend ein eingangsseitiger Leitungsdraht 42U3 und ein sternpunktseitiger Leitungsdraht 43U3 der Unterwicklung U3 ausgebildet.
Als nächstes wird mit Bezug auf 17 die Anordnung der vierundzwanzig in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der vierten Unterwicklung U4 der U-Phasenwicklung 41U in den zehn Paaren der U-Phasenschlitze A und B beschrieben.
Der erste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U4 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz B des fünften Pols angeordnet. Der zweite in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U4 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz B des sechsten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des sechsten Pols ist von dem U-Phasenschlitz B des fünften Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in dem Uhrzeigersinn beabstandet.
Die ersten und zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U4 sind entsprechend von dem ersten und zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten der Unterwicklung U3 um den Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn versetzt.
Darüber hinaus sind die dritten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U4 in den U-Phasenschlitzen A und B des Statorkerns 30 angeordnet, um entsprechend von den dritten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten der Unterwicklung U3 um den Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn beabstandet zu sein.
Zusätzlich sind sowohl ein wicklungsstartseitiges Ende des ersten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U4 und ein wicklungsendseitiges Ende des vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U4 zu der Seite des ersten Spulenendteils 40a (d.h. der Vorderseite der 17) erweitert, die entsprechend einen eingangsseitigen Leitungsdraht 42U4 und einen sternpunktseitigen Leitungsdraht 43U4 der Unterwicklung U4 ausbilden.
Als nächstes werden mit Bezug auf 18 die Anordnung der vierundzwanzig in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der fünften Unterwicklung U5 der U-Phasenwicklung 41U in den zehn Paaren der U-Phasenschlitze A und B beschrieben.
Der erste in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U5 ist an der sechsten Schicht in dem U-Phasenschlitz des dritten Pols angeordnet. Der zweite in dem Schlitz vorhandene Abschnitt der Unterwicklung U5 ist an der fünften Schicht in dem U-Phasenschlitz B des vierten Pols angeordnet; der U-Phasenschlitz B des vierten Pols von dem U-Phasenschlitz B des dritten Pols um sechs Schlitzteilungen in der Richtung in dem Uhrzeigersinn beabstandet.
Die ersten und zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U5 sind nämlich entsprechend von den ersten und zweiten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U4 durch den Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn versetzt.
Darüber hinaus sind die dritten bis vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte der Unterwicklung U5 in den U-Phasenschlitzen A und B des Statorkerns 30 angeordnet, um entsprechend von den dritten bis vierundzwanzigsten in den Schlitz vorhandenen Abschnitten der Unterwicklung U4 um den Versatzwinkel von 72 Grad in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn versetzt zu sein.
Zusätzlich sind sowohl ein wicklungsstartseitiges Ende des ersten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U5 und ein wicklungsendseitiges Ende des vierundzwanzigsten in dem Schlitz vorhandenen Abschnitts der Unterwicklung U5 zu der Seite des ersten Spulenendteils 40a (d.h. der Vorderseite der 18) erweitert, und bilden entsprechend einen eingangsseitigen Leitungsdraht 42U5 und einen sternpunktseitigen Leitungsdraht 43U5 der Unterwicklung U5.
Wie voranstehend beschrieben wurde, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U mit einer Rotationssymmetrie angeordnet, damit sie in Umfangsrichtung zueinander um den Versatzwinkel von 72 Grad versetzt sind; der Versatzwinkel von 72 Grad ist gleich dem Quotient von 360 Grad geteilt durch die Anzahl der Unterwicklungen der U-Phasenwicklung 41U (d.h. gleich zu 360 Grad/5). Darüber hinaus sind in jedem der U-Phasenschlitze A und B sechs der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der U-Phasenwicklung 41U in sechs Schichten angeordnet, um radial miteinander ausgerichtet zu sein. Darüber hinaus ist für jede der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U der in dem Schlitz vorhandene Abschnitt 51C der Unterwicklung, der an der N-ten Schicht in einem der U-Phasenschlitze A und B angeordnet ist, elektrisch mit dem in dem Schlitz vorhandenen Abschnitt 51C der Unterwicklung verbunden, die an der (N + 1)-ten Schicht in einem anderen der U-Phasenschlitze A und B angeordnet ist, wobei N eine beliebige natürliche Zahl größer als oder gleich 1 und kleiner als 6 ist.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 19 und 20 ersichtlich ist, für jede der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung gleichmäßig auf die ersten bis sechsten Schichten so verteilt, dass an jeder der ersten bis sechsten Schichten der Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die in den U-Phasenschlitzen A und B empfangen sind, gleich zu 2 × M ist, wobei M die Schlitzmultiplikatorzahl ist und in der vorliegenden Ausführungsform auf 2 eingestellt ist. Noch genauer ist in der vorliegenden Ausführungsform für jede der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der ersten Schicht in den U-Phasenschlitzen A angeordnet ist, gleich 2; die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der ersten Schicht in den U-Phasenschlitzen B angeordnet ist, ist gleich 2; somit ist die Gesamtanzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der ersten Schicht in den U-Phasenschlitzen A und B angeordnet ist, gleich 4 (d.h. 2 × M, wobei M auf 2 eingestellt ist). Ähnlich ist die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der zweiten Schicht in den U-Phasenschlitzen A angeordnet ist, gleich 2; die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der zweiten Schicht in den U-Phasenschlitzen B angeordnet ist, ist gleich 2; somit ist die Gesamtanzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der zweiten Schicht in den U-Phasenschlitzen A und B angeordnet ist, gleich 4. Die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der dritten Schicht in den U-Phasenschlitzen A angeordnet ist, ist gleich 2; die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der dritten Schicht in den U-Phasenschlitzen B angeordnet ist, ist gleich 2; somit beträgt die Gesamtanzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der dritten Schicht in den U-Phasenschlitzen A und B angeordnet ist, gleich 4. Die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der vierten Schicht in den U-Phasenschlitzen A angeordnet ist, ist gleich 2; die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der vierten Schicht in den U-Phasenschlitzen B angeordnet ist, ist gleich 2; somit ist die Gesamtanzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der vierten Schicht in den U-Phasenschlitzen A und B angeordnet ist, gleich 4. Die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der fünften Schicht in den U-Phasenschlitzen A angeordnet ist, ist gleich 2; die Anzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der fünften Schicht in den U-Phasenschlitzen B angeordnet ist, ist gleich 2; somit beträgt die Gesamtanzahl der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklung, die an der fünften Schicht in den U-Phasenschlitzen A und B angeordnet ist, gleich 4.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 13 gezeigt ist, an jeder der ersten bis sechsten Schichten die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U, die mit den äußeren Scheitelteilen 53A verbunden sind (d.h. mit den Scheitelteilen 53A der Umkehrabschnitte 52A der großen elektrischen Leitersegmente 50A, die die Unterwicklungen U1–U5 ausbilden) alternativ mit den in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Unterwicklungen U1–U5 angeordnet, die mit den inneren Scheitelteilen 53B verbunden sind (d.h. die Scheitelteile 53B der Umkehrabschnitte 52B der kleinen elektrischen Leitersegmente 50B, die die Unterwicklungen U1–U5 ausbilden), in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30.
Zurück zu 5 sind in der vorliegenden Ausführungsform für jedes axial überlappende Paar der äußeren und inneren Umkehrabschnitte 52A und 52B eines der äußeren schrägen Teile 55A des äußeren Umkehrabschnitts 52A und eines der inneren schrägen Teile 55B des inneren Umkehrabschnitts 52B (d.h. das äußere schräge Teil 55A an der rechten Seite und das innere schräge Teil 55B an der rechten Seite in 5) miteinander über zumindest Teile der Umfangslängen davon in Berührung. Zusätzlich ist das verbleibende Teil des äußeren Umkehrabschnitts 52A, das mit dem inneren schrägen Teil 55B des inneren Umkehrabschnitts 52B außer Berührung ist, mit einem der inneren schrägen Teile 55B eines anderen inneren Umkehrabschnitts 52B in Berührung (nicht gezeigt).
In der vorliegenden Ausführungsform sind die eingangsseitigen Leitungsdrähte 42U1 bis 42U5 der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U elektrisch mit dem Wandler über die U-Phasenbusstange 61 elektrisch verbunden. Ähnlich sind die eingangsseitigen Leitungsdrähte 42V1 bis 42V5 der Unterwicklungen V1–V5 der V-Phasenwicklung 41V elektrisch mit dem Wandler über die V-Phasenbusstange 62 verbunden; eingangsseitige Leitungsdrähte 42W1–42W5 der Unterwicklungen W1–W5 der W-Phasenwicklung 41W sind elektrisch mit dem Wandler über die W-Phasenbusstange 63 verbunden. Darüber hinaus sind alle der sternpunktseitigen Leitungsdrähte 43U1–43U5 der Unterwicklungen U1–U5 der U-Phasenwicklung 41U, die sternpunktseitigen Leitungsdrähte 43V1–43V5 der Unterwicklungen V1–V5 der V-Phasenwicklung 41V und die sternpunktseitigen Leitungsdrähte 43W1–43W5 der Unterwicklungen W1–W5 der W-Phasenwicklung 41W elektrisch über die Stern-Busstange 64 verbunden, um dazwischen den Sternpunkt zu definieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Wirkungen zu erlangen.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der Stator 20 den ringförmigen Statorkern 30 und die Statorspule 40. Der Statorkern 30 hat die Schlitze 31, die in dessen Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Statorspule 40 (noch genauer die U-Phasen-, V-Phasen- und die W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W der Statorspule 40) haben die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C und die Umkehrabschnitte 52A und 52B. Jeder der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C ist in einem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 empfangen. Jeder der Umkehrabschnitte 52A und 52B ist außerhalb der Schlitze 31 des Statorkerns 30 angeordnet und verbindet ein Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C, die entsprechend in zwei unterschiedlichen der Schlitze 31 empfangen sind. Jeder der Umkehrabschnitte 52A hat das Scheitelteil 53A, das am weitesten in dem Umkehrabschnitt 52A von der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 entfernt positioniert ist, und sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 erstreckt; das Scheitelteil 53A weist darin ausgebildet das kurbelförmige Teil 54A auf, das gebogen ist, um den Umkehrabschnitt 52A radial zu versetzen (noch genauer, das Scheitelteil 53A des Umkehrabschnitts 52A radial zu versetzen; ebenfalls das Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C radial voneinander zu versetzen, die durch den Umkehrabschnitt 52A verbunden sind). Ähnlich hat jeder der Umkehrabschnitte 52B das Scheitelteil 53B, das am weitesten von der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 in dem Umkehrabschnitt 52B positioniert ist und sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns 30 erstreckt; das Scheitelteil 53B weist darin ausgebildet das kurbelförmige Teil 54B auf, das gebogen ist, um den Umkehrabschnitt 52B radial zu versetzen (noch genauer, das Scheitelteil 53B des Umkehrabschnitts 52B radial zu versetzen; ebenfalls das Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C voneinander radial zu versetzen, die durch den Umkehrabschnitt 52B verbunden sind). Die Statorspule 40 weist das erste Spulenendteil 40a auf, das aus den Umkehrabschnitten 52A und 52B der Statorspule 40 bestimmt ist, die von der ersten axialen Endfläche 30a des Statorkerns 30 vorragen. Das erste Spulenendteil 40a ist zweischichtig strukturiert, um die äußeren und inneren Schichten zu haben; die äußere Schicht ist axial außerhalb der inneren Schicht angeordnet. Die Umkehrabschnitte 52A und 52B der Statorspule 40 sind in die äußeren Umkehrabschnitte 52A, die die äußere Schicht des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 bestimmen, und die inneren Umkehrabschnitte 52B, die die innere Schicht des ersten Spulenendteils 40a bestimmen, klassifiziert. Jedes der Scheitelteile 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A überlappt axial eines der Scheitelteile 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B. Die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54A, die in Scheitelteilen 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A ausgebildet sind, liegt entgegengesetzt zu der Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54B, die in den Scheitelteilen 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B ausgebildet sind.
Mit der voranstehend beschriebenen Konfiguration kann während der Drehung des Rotors 14 in eine der Richtungen aus Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen (z.B. entweder in der Richtung a gegen den Uhrzeigersinn, die aus 10 ersichtlich ist, oder in der Richtung b, in dem Uhrzeigersinn, die aus 11 ersichtlich ist) die Kühlluft zuverlässig von dem radial inneren zu dem radial äußeren des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 entweder durch die Räume zwischen den kurbelförmigen Teilen 54a, die in den Scheitelteilen 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A ausgebildet sind, oder durch die Räume zwischen den kurbelförmigen Teilen 54B, die in den Scheitelteilen 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B ausgebildet sind, strömen. Folglich wird es möglich, das erste Spulenendteil 40a der Statorspule 40 durch die Kühlluft unabhängig von der Drehrichtung des Rotors 14 wirkungsvoll zu kühlen.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform alle der Neigungswinkel θ der kurbelförmigen Teile 54A, die in den Scheitelteilen 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A ausgebildet sind, eingestellt, einander gleich zu sein. Alle der Neigungswinkel θ der kurbelförmigen Teile 54B, die in den Scheitelteilen 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B ausgebildet sind, sind eingestellt, einander gleich zu sein. Jedes radial zueinander gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile 54A, die in den Scheitelteilen 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A ausgebildet sind, erstrecken sich parallel zueinander und behalten dabei den radialen Raum S dazwischen bei. Jedes radial zueinander gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile 54B, das in den Scheitelteilen 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B ausgebildet ist, erstreckt sich parallel zueinander und behält dabei den radialen Abstand S dazwischen bei.
Mit der voranstehend beschriebenen Konfiguration kann während der Drehung des Rotors 14 in eine der Richtungen aus Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen die Kühlluft gleichmäßig von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 entweder durch die radialen Räume S zwischen den kurbelförmigen Teilen 54A, die in den Scheitelteilen 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A ausgebildet sind, oder durch die radialen Räume S zwischen den kurbelförmigen Teilen 54B, die in den Scheitelteilen 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B ausgebildet sind, strömen. Folglich wird es möglich, das erste Spulenendteil 40a der Statorspule 40 durch die Kühlluft wirkungsvoller zu kühlen.
In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der äußeren und inneren Umkehrabschnitte 52A und 52B der Statorspule 40 (noch genauer die Umkehrabschnitte 52A und 52B der großen und kleinen elektrischen Leitersegmente 50A und 50B, die die Statorspule 40 ausbilden) den im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Darüber hinaus ist jeder der äußeren und inneren Umkehrabschnitte 52A und 52B so angeordnet, dass ein Paar der Seitenflächen des Umkehrabschnitts, die den längeren Seiten des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts des Umkehrabschnitts entsprechen, in die radiale Richtung des Statorkerns 30 gerichtet sind (siehe 7).
Mit der voranstehend beschriebenen Anordnung wird es möglich, die Berührungsfläche des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 mit der Kühlluft zu erhöhen, die vom dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a während der Drehung des Rotors 14 strömt. Folglich ist möglich, das erste Spulenenteil 40a der Statorspule 40 durch die Kühlluft wirkungsvoller zu kühlen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Umfangslänge L1 von jedem der Scheitelteile 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A eingestellt, größer als die Umfangslänge L2 von jedem der Scheitelteile 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B zu sein (siehe 5).
Da die äußeren Abschnitte 52A weiter als die inneren Abschnitte 52B von dem Statorkern 30 angeordnet sind, ist die Temperatur der äußeren Umkehrabschnitte 52A höher als die Temperatur der inneren Umkehrabschnitte 52B. Jedoch wird es durch das Einstellen der Umfangslängen L1 und L2 wie oben möglich, die äußeren Umkehrabschnitte 52A wie auch die inneren Umkehrabschnitte 52B durch die Kühlluft wirkungsvoll zu kühlen. Folglich wird es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass ein lokaler Temperaturanstieg in dem ersten Spulenendteil 40a der Statorspule 40 auftritt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind in jedem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 K der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 50C der Statorspule 40 in K Schichten so angeordnet, dass sie radial miteinander ausgerichtet sind, wo K eine gerade Zahl ist (z.B. in der vorliegenden Ausführungsform 6). Die Statorspule (40) besteht aus den U-Phasen, V-Phasen und W-Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W. Jede der Phasenwicklungen 41U–41W ist auf dem Statorkern 30 so montiert, dass an jeder der K Schichten, die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte (51C) der Phasenwicklung, die mit den Scheitelteilen 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A der Phasenwicklung verbunden sind, abwechselnd mit den in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten 51C der Phasenwicklung angeordnet sind, die mit den Scheitelteilen 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B der Phasenwicklung verbunden sind (siehe 13). Jeder der Umkehrabschnitte 52A und 52B der Statorspule 40 hat ebenfalls die schrägen Teile 55A und 55B, die entsprechend an gegenüberliegenden Umfangsseiten des Scheitelteils 53A oder 53B des Umkehrabschnitts so ausgebildet sind, dass sie sich schräg mit Bezug auf die erste axiale Endfläche 30a des Statorkerns 30 erstrecken. Für jedes axial überlappende Paar der äußeren und inneren Umkehrabschnitte 52A und 52B sind eines der schrägen Teile 55A des äußeren Umkehrabschnitts 52A und eines der schrägen Teile 55B des inneren Umkehrabschnitts 52B miteinander über zumindest Teile der Umfangslängen davon in Berührung (siehe 5).
Wenn die Kühlluft von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 durch eine der äußeren und inneren Schichten des ersten Spulenendteils 40a strömt, kann es für die andere der äußeren und inneren Schichten schwierig werden, durch die Kühlluft gekühlt zu werden. Jedoch wird es durch das Anordnen der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte 51C der Phasenwicklungen 41U–41W der Statorspule 40 wie voranstehend beschrieben und Anordnen von jedem entsprechenden Paar der schrägen Teile 55A der äußeren Umkehrabschnitte 52A und der schrägen Teile 55B der inneren Umkehrabschnitte 52B in zumindest teilweiser Berührung miteinander möglich, gleichmäßig sowohl die äußeren wie auch die inneren Schichten des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 durch die Kühlluft zu kühlen.
Zweite Ausführungsform
21 zeigt die allgemeine Konfiguration einer drehenden elektrischen Maschine 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die drehende elektrische Maschine 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist nahezu die gleiche Konfiguration wie die drehende elektrische Maschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform auf; entsprechend werden im Folgenden lediglich die Unterschiede dazwischen beschrieben.
In der ersten Ausführungsform wird das erste Spulenendteil 40a der Statorspule 40 durch die Kühlluft gekühlt, die von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a während der Drehung des Rotors 14 strömt.
Im Vergleich dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform das erste Spulenendteil 40a der Statorspule 40 durch Zuführen eines flüssigen Kühlmittels (oder einer Kühlflüssigkeit) 71 zu dem ersten Spulenendteil 40a von sowohl radial außen wie auch radial innen des ersten Spulenendteils 40a gekühlt.
Insbesondere hat in der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 21 ersichtlich ist, die drehende elektrische Maschine 2 außerdem ein Kühlgerät 70. Darüber hinaus ist in einem unteren Teil einer axialen Endwand des Gehäuses 10 ein Entleerungsauslass 15 zum Entleeren des flüssigen Kühlmittels 71 ausgebildet, das sich an dem Boden des Innenraums des Gehäuses 10 angesammelt hat, aus dem Gehäuse 10. Zusätzlich weist die sich drehende Welle 13 auf: einen Kühlmitteldurchtritt 16, der an einem radial mittleren Teil der drehenden Welle ausgebildet ist, um sich in der axialen Richtung der drehenden Welle 13 zu erstrecken; und eine Mehrzahl Abgabebohrungen 17, die so ausgebildet sind, dass sie sich in einer radialen Weise von den axialen Endabschnitten des Kühlmitteldurchtritts 16 erstrecken.
Das Kühlgerät 70 hat ein Paar Düsen 72 und 73, eine Pumpe 74 und einen Wärmeverteiler (oder Kühler) 75.
Die Düsen 72 und 73 sind entsprechend vertikal oberhalb der ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b der Statorspule 40 so angeordnet, dass sie das flüssige Kühlmittel 71 auf die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b abgeben (oder tropfen). Die Pumpe 74 ist bereitgestellt, um das flüssige Kühlmittel 71 zu dem Kühlmitteldurchtritt 16 zu liefern, der in der drehenden Welle 13 ausgebildet ist, und zu den Düsen 72 und 73. Der Wärmeverteiler 75 ist konfiguriert, die Wärme des flüssigen Kühlmittels 71 zu verteilen (oder abzustrahlen), das erwärmt wurde, wenn es durch das Gehäuse 10 durchgeführt wurde.
Darüber hinaus sind die Düsen 72 und 73, die Pumpe 74 und der Wärmeverteiler 75 miteinander über Flüssigkühlmittelrohre in Fluidverbindung, um einen Flüssigkeitskühlmittelzirkulationskreislauf auszubilden. Noch genauer strömt das flüssige Kühlmittel 71, das durch die Düsen 72 und 73 auf die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b der Statorspule 40 abgegeben wurde, durch die Schwerkraft nach unten, während es die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b kühlt. Dann wird das flüssige Kühlmittel 71 aus dem Gehäuse 10 über den Entleerungsauslass 15 heraus entleert. Danach wird das flüssige Kühlmittel 71 durch die Pumpe 74 zu den Düsen 72 und 73 durch Verteilung der Wärme des flüssigen Kühlmittels 71 durch den Wärmeverteiler 75 geliefert. Dann wird das flüssige Kühlmittel 71 abermals durch die Düsen 72 und 73 auf die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b der Statorspule 40 abgegeben.
Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform ein ATF (Automobilübertragungsfluid) als das flüssige Kühlmittel 71 verwendet. Jedoch sollte angemerkt werden, dass andere bekannte flüssige Kühlmittel wie z.B. Kühlöl anstelle des ATF verwendet werden können.
Die drehende elektrische Maschine 2 beginnt ihren Betrieb aufgrund der Zufuhr des elektrischen Stroms zu der Statorspule 40 des Stators 20. Dann dreht die drehende Welle 13 zusammen mit dem Rotor 14 und gibt dabei durch die drehende elektrische Maschine 2 erzeugtes Moment zu externen Geräten oder Maschinen über ein Momentübertragungsgerät oder Ähnliches ab. Zu der gleichen Zeit, da zu dem Beginn des Betriebs der drehenden elektrischen Maschine 2 das Kühlgerät 70 ebenfalls seinen Betrieb beginnt, und das flüssige Kühlmittel 71 zu dem Kühlmitteldurchtritt 16 zuführt, der in der drehenden Welle 13 ausgebildet ist, und zu den Düsen 72 und 73.
Darüber hinaus wird das flüssige Kühlmittel 71, das in den Kühlmitteldurchtritt 16 eingebracht wurde, durch die Zentrifugalkraft abgegeben, die mit der Drehung der drehenden Welle 13 erzeugt wurde, nach radial außerhalb zu den ersten und zweiten Spulenendteilen 40a und 40b der Statorspule 40 über die Abgabebohrungen 17. Dann strömt das flüssige Kühlmittel 71 durch die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b der Statorspule 40, während es die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b kühlt. Danach fällt das flüssige Kühlmittel 71 nach unten zu dem Boden des Innenraums des Gehäuses 10.
Andererseits wird das flüssige Kühlmittel 71, das zu den Düsen 72 und 73 zugeführt wurde, auf die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b der Statorspule 40 abgegeben. Dann strömt das flüssige Kühlmittel 71 durch die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b der Statorspule 40, während es die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b kühlt. Danach fällt das flüssige Kühlmittel 71 zu dem Boden des Innenraums des Gehäuses 10 nach unten.
Das flüssige Kühlmittel 71, das zu dem Boden des Innenraums des Gehäuses 10 nach unten gefallen ist, wird aus dem Gehäuse 10 über den Entleerungsauslass 15 entleert. Dann wird das flüssige Kühlmittel 71 abermals durch die Pumpe 74 zu dem Kühlmitteldurchtritt 16 und den Düsen 72 und 73 durch Verteilung der Wärme des flüssigen Kühlmittels 71 durch den Wärmeverteiler 75 zugeführt. Danach wird das flüssige Kühlmittel 71 abermals zu den ersten und zweiten Spulenendteilen 40a und 40b der Statorspule 40 abgegeben. Auf diese Weise werden die ersten und zweiten Spulenendteile 40a und 40b der Statorspule 40 wiederholt durch das flüssige Kühlmittel 71 gekühlt.
Wie voranstehend in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, ist das erste Spulenendteil 40a der Statorspule 40 zweischichtig strukturiert, um die äußeren und inneren Schichten zu haben; die äußere Schicht ist axial außerhalb der inneren Schicht angeordnet. Die Umkehrabschnitte 52A und 52B der Statorspule 40 sind in die äußeren Umkehrabschnitte 52A, die die äußere Schicht des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 bestimmen, und die inneren Umkehrabschnitte 52B, die die innere Schicht des ersten Spulenendteils 40a bestimmen, klassifiziert. Jedes der Scheitelteile 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A überlappt axial eines der Scheitelteile 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B. Die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54A, die in den Scheitelteilen 53A der äußeren Umkehrabschnitte 52A ausgebildet ist, ist entgegengesetzt zu der Biegerichtung der kurbelförmigen Teile 54B, die in den Scheitelteilen 53B der inneren Umkehrabschnitte 52B ausgebildet sind.
Mit der voranstehend beschriebenen Konfiguration, wenn der Rotor 14 sich z.B. in die Richtung nach vorwärts dreht, strömt an der äußeren Schicht des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 das flüssige Kühlmittel 71 von dem radial Äußeren zu dem radial Inneren des ersten Spulenendteils 40a, wie aus 22 ersichtlich ist. Im Gegensatz strömt an der inneren Schicht des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 das flüssige Kühlmittel 71 von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a, wie aus 23 ersichtlich ist.
Wie in 24 ersichtlich ist, werden folglich der Strom des flüssigen Kühlmittels 71 durch die äußere Schicht des ersten Spulenendteils 40a und der Strom des flüssigen Kühlmittels 71 durch die innere Schicht des ersten Spulenendteils 40a miteinander vereinigt, und eine Strömung des flüssigen Kühlmittels 71 ausgebildet, die sich meanderartig bewegt, um zwischen den radial äußeren und inneren Rändern des ersten Spulenendteils 40a hin und her zu bewegen. Als Ergebnis ist es mit der meanderartigen Strömung des flüssigen Kühlmittels 71 möglich, das erste Spulenenteil 40a der Statorspule 40 über einen breiten Bereich wirkungsvoll und zuverlässig zu kühlen.
Obwohl dies in den Figuren nicht gezeigt ist, strömt andererseits das flüssige Kühlmittel 71, wenn der Rotor 14 z.B. in die umgekehrte Richtung dreht, an der äußeren Schicht des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 von dem radial Inneren zu dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40. Im Gegensatz strömt das flüssige Kühlmittel 71 an der inneren Schicht des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 von dem radial Äußeren zu dem radial Inneren des ersten Spulenendteils 40. Folglich werden die Strömung des flüssigen Kühlmittels 71 durch die äußere Schicht des ersten Spulenendteils 40a und die Strömung des flüssigen Kühlmittels 71 durch die innere Schicht des ersten Spulenendteils 40a miteinander vereinigt, und eine Strömung des flüssigen Kühlmittels 71 ausgebildet, die sich meanderartig bewegt, um sich zwischen den radial äußeren und radial inneren Rändern des ersten Spulenendteils 40a hin und her zu bewegen. Als Ergebnis ist es mit der meanderartigen Strömung des flüssigen Kühlmittels 71 möglich, das erste Spulenenteil 40a der Statorspule 40 über einen breiten Bereich wirkungsvoll und zuverlässig zu kühlen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die gleichen vorteilhaften Wirkungen zu erlangen, wie sie gemäß der ersten Ausführungsform erlangt werden können.
Darüber hinaus liefert in der vorliegenden Ausführungsform das Kühlgerät 70 das flüssige Kühlmittel 71 zu dem ersten Spulenendteil 40a der Statorspule 40 sowohl von dem radial äußeren des ersten Spulenendteils 40a über die Düse 72 wie auch von dem radial Inneren des ersten Spulenendteils 40a über den Kühlmitteldurchtritt 16 zu, der in der drehenden Welle 13 ausgebildet ist. Folglich ist es während der Drehung des Rotors 14 in jede als Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen möglich, die meanderartige Strömung des flüssigen Kühlmittels 71 auszubilden, und dabei das erste Spulenendteil 40a der Statorspule 40 über einen breiten Bereich wirkungsvoll und zuverlässig zu kühlen.
Während die voranstehend beschriebenen besonderen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, wird von Fachleuten verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls in verschiedenen anderen Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Z.B. ist in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen die Statorspule 40 aus den U-förmigen elektrischen Leitersegmenten ausgebildet. Jedoch kann die Statorspule 40 abwechselnd durch wellenförmige elektrische Leitungsdrähte ausgebildet sein, wie hier aus einer Mehrzahl von in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten und einer Mehrzahl von Umkehrabschnitten aufweisen; jeder der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte ist in einem der Schlitze 31 des Statorkerns 30 empfangen; jeder der Umkehrabschnitte ist außerhalb der Schlitze 31 des Statorkerns 30 angeordnet und verbindet ein Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte, die entsprechend in zwei unterschiedlichen der Schlitze 31 empfangen sind.
In der voranstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform ist das Kühlgerät 70 konfiguriert, das flüssige Kühlmittel 71 zu dem ersten Spulenendteil 40a der Statorspule 40 sowohl von dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a wie auch dem radial Inneren des ersten Spulenendteils 40a zuzuführen. Jedoch kann das Kühlgerät 70 auch konfiguriert sein, das flüssige Kühlmittel 71 zu dem ersten Spulenendteil 40a der Statorspule 40 von dem lediglich einen aus dem radial Äußeren des ersten Spulenendteils 40a wie auch dem radial Inneren des ersten Spulenendteils 40a zuzuführen.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Drehen der elektrischen Maschinen 1 und 2 gerichtet, die konstruiert sind, in einem Motorfahrzeug als Elektromotor verwendet zu werden. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf andere drehende elektrische Maschinen wie z.B. einen elektrischen Generator oder einen Motor-Generator angewendet werden, der ausgewählt entweder als Elektromotor oder als elektrischer Generator funktionieren kann.
Ein Stator (20) hat einen Statorkern (30), der Schlitze (31) und eine Statorspule (40) mit in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten (51C) und Umkehrabschnitten (52A, 52B) aufweist. Die Statorspule weist ein ringförmiges Spulenendteil (40a) auf, das zweischichtig strukturiert ist, nur um eine axial äußere Schicht und eine axial innere Schicht zu haben. Die Umkehrabschnitte der Statorspule haben äußere Umkehrabschnitte (52A), die die äußere Schicht des Spulenendteils bestimmen, und innere Umkehrabschnitte (52B), die die innere Schicht des Spulenendteils bestimmen. Jedes von Scheitelteilen (53A) der äußeren Umkehrabschnitte überlappt axial eines von Scheitelteilen (53B) der inneren Umkehrabschnitte. Die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile (54A), die in den Scheitelteilen der äußeren Umkehrabschnitte ausgebildet ist, liegt entgegengesetzt zur Biegerichtung der kurbelförmigen Teile (54B), die in den Scheitelteilen der inneren Umkehrabschnitte ausgebildet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010115031 A [0002]

Claims

Stator (20) für eine drehende elektrische Maschine (1, 2), wobei der Stator (20) umfasst: einen ringförmigen Statorkern (30), der eine Mehrzahl Schlitze (31) in einer Umfangsrichtung davon angeordnet aufweist; eine Statorspule (40) mit einer Mehrzahl von in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten (51C) und eine Mehrzahl von Umkehrabschnitten (52A, 52B), wobei jeder der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte (51C) in einem der Schlitze (31) des Statorkerns (30) empfangen ist, und jeder der Umkehrabschnitte (52A, 52B) außerhalb der Schlitze (31) des Statorkerns (30) angeordnet ist und ein Paar der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte (51C), die in zwei unterschiedlichen der Schlitze (31) entsprechend empfangen sind, verbindet, wobei jeder der Umkehrabschnitte (52A, 52B) der Statorspule (40) ein Scheitelteil (53A, 53B) hat, das am Weitesten in dem Umkehrabschnitt (52A, 52B) von einer axialen Endfläche (30a) des Statorkerns (30) positioniert ist und sich in der Umfangsrichtung des Statorkerns (30) erstreckt, wobei das Scheitelteil (53A, 53B) darin ausgebildet ein kurbelförmiges Teil (54A, 54B) aufweist, das gebogen ist, um den Umkehrabschnitt (52A, 52B) radial zu versetzen, die Statorspule (40) ein ringförmiges Spulenendteil (40a) aufweist, das aus den Umkehrabschnitten (52A, 52B) der Statorspule (40) bestimmt ist, die von der axialen Endfläche (30a) des Statorkerns (30) vorragt, das Spulenendteil (40a) der Statorspule (40) zweischichtig strukturiert ist, um eine äußere Schicht und eine innere Schicht zu haben, wobei die äußere Schicht axial außerhalb der inneren Schicht angeordnet ist, die Umkehrabschnitte (52A, 52B) der Statorspule (40) äußere Umkehrabschnitte (52A), die die äußere Schicht des Spulenendteils (40a) der Statorspule (40) bestimmen, und die inneren Umkehrabschnitte (52B), die die innere Schicht des Spulenendteils (40a) der Statorspule (40) bestimmen, umfassen, jedes der Scheitelteile (53A) der äußeren Umkehrabschnitte (52A) axial eines der Scheitelteile (53B) der inneren Umkehrabschnitte (52B) überlappt, und die Biegerichtung der kurbelförmigen Teile (54A), die in den Scheitelteilen (53A) der äußeren Umkehrabschnitte (52A) ausgebildet sind, entgegengesetzt zu der Biegerichtung der kurbelförmigen Teile (54B) ist, die in den Scheitelteilen (53B) der inneren Umkehrabschnitte (52B) ausgebildet sind.
Stator (20) nach Anspruch 1, wobei jedes der kurbelförmigen Teile (54A, 54B), die in den Scheitelteilen (53A, 53B) der äußeren und inneren Umkehrabschnitte (52A, 52B) ausgebildet sind, mit einem Neigungswinkel (θ) zu einer imaginären Linie (Y) geneigt ist, die rechtwinklig zu einer sich radial erstreckenden imaginären Linie (X) liegt, alle Neigungswinkel (θ) der kurbelförmigen Teile (54A), die in den Scheitelteilen (53A) der äußeren Umkehrabschnitte (53A) ausgebildet sind, eingestellt sind, zueinander gleich zu sein, alle der Neigungswinkel (θ) der kurbelförmigen Teile (54B), die in den Scheitelteilen (53B) der inneren Umkehrabschnitte (52B) ausgebildet sind, eingestellt sind, zueinander gleich zu sein, und jedes radial zueinander gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile (54A), die in den Scheitelteilen (53A) der äußeren Umkehrabschnitte (52A) ausgebildet sind, sich parallel zueinander erstrecken und dabei zwischen sich einen radialen Raum (S) beibehalten, und jedes radial zueinander gerichtete Paar der kurbelförmigen Teile (54B), die in den Scheitelteilen (53B) der inneren Umkehrabschnitte (52B) ausgebildet ist, sich parallel zueinander erstrecken, und dabei zwischen sich einen radialen Raum (S) beibehalten.
Stator (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der äußeren und inneren Umkehrabschnitte (52A, 52B) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, und jeder der äußeren und inneren Umkehrabschnitte (52A, 52B) so angeordnet ist, dass ein Paar von Seitenflächen des Umkehrabschnitts, die den längeren Seiten des im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitts des Umkehrabschnitts entspricht, in eine radiale Richtung des Statorkerns (30) gerichtet ist.
Stator (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umfangslänge (L1) von jedem der Scheitelteile (53A) der äußeren Umkehrabschnitte (52A) eingestellt ist, größer als die Umfangslänge (L2) von jedem der Scheitelteile (53B) der inneren Umkehrabschnitte (52B) zu sein.
Stator (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in jedem der Schlitze (31) des Statorkerns (30) K der in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte (51C) der Statorspule (40) in K Schichten so angeordnet sind, dass sie radial miteinander ausgerichtet sind, wobei K eine gerade Zahl ist, die Statorspule (40) aus einer Mehrzahl Phasenwicklungen (41U, 41V und 41W) besteht, jede der Phasenwicklungen (41U, 41V, 41W) so an den Statorkern (30) montiert ist, dass an jeder der K Schichten die in dem Schlitz vorhandenen Abschnitte (51C) der Phasenwicklung, die mit den Scheitelteilen (53A) der äußeren Umkehrabschnitte (52A) der Phasenwicklung verbunden sind, abwechselnd mit den in dem Schlitz vorhandenen Abschnitten (51C) der Phasenwicklung angeordnet sind, die mit den Scheitelteilen (53B) der inneren Umkehrabschnitte (52B) der Phasenwicklung verbunden sind, jeder der Umkehrabschnitte (52A, 52B) der Statorspule (40) ebenfalls ein Paar schräge Teile (55A, 55B) hat, die entsprechend an gegenüberliegen Umfangsseiten des Scheitelteils (53A, 53B) des Umkehrabschnitts so ausgebildet sind, dass sie sich schräg mit Bezug auf die axiale Endfläche (30a) des Statorkerns (30) erstrecken, und für jedes sich axial überlappende Paar der äußeren und inneren Umkehrabschnitte (52A, 52B) eines der schrägen Teile (55A) des äußeren Umkehrabschnitts (52A) und eines der schrägen Teile (55B) des inneren Umkehrabschnitts (52B) miteinander über zumindest Teile der Umfangslängen davon in Berührung sind.
Drehende elektrische Maschine (2) mit: dem Stator (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und einem Kühlgerät (70), das konfiguriert ist, ein flüssiges Kühlmittel (71) zu dem Spulenendteil (40a) der Statorspule (40) zuzuführen, und dabei das Spulenendteil (40a) zu kühlen.
Drehende elektrische Maschine (2) nach Anspruch 6, wobei das Kühlgerät (70) konfiguriert ist, das flüssige Kühlmittel (71) zu dem Spulenendteil (40a) der Statorspule (40) sowohl von dem radial äußeren des Spulenendteils (40a) wie auch dem radial inneren des Spulenendteils (40a) zuzuführen.