[Technisches Fachgebiet][Technical Field]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine mit einer Mittenlängsachse, die einen Rotor umfasst, der Spulen aufweist, mit denen ein Magnetfluss von einem Stator koppelt, die um eine Vielzahl von Rotorzähnen oder Schenkelpolen, die radial um die Mittenlängsachse angeordnet sind, gewickelt sind, so dass die Rotorzähne oder Schenkelpole voneinander entlang einer Bogenlänge eines Kreises um die Mittenlängsachse beabstandet sind.The present invention relates to a rotary electric machine having a central longitudinal axis and comprising a rotor having coils with which a magnetic flux from a stator is wound around a plurality of rotor teeth or salient poles arranged radially about the central longitudinal axis. such that the rotor teeth or salient poles are spaced from each other along an arc length of a circle about the central longitudinal axis.
[Allgemeiner Stand der Technik][Background of the Invention]
Als eine rotierende elektrische Maschine zur Montage in Hybridelektrofahrzeugen wird eine rotierende elektrische Maschine verwendet, die einen Stator und einen Rotor umfasst. Der Stator umfasst Ankerspulen. Die Ankerspulen sind konfiguriert, Magnetfluss zu erzeugen, wenn sie erregt werden. Der Rotor umfasst eine Vielzahl von Schenkelpolen und Spulen, mit denen der Magnetfluss koppelt.As a rotary electric machine for mounting in hybrid electric vehicles, a rotary electric machine including a stator and a rotor is used. The stator includes armature coils. The armature coils are configured to generate magnetic flux when energized. The rotor includes a plurality of salient poles and coils to which the magnetic flux couples.
JP P2014-54067 A , im Folgenden „Patentliteratur 1” genannt, offenbart eine rotierende elektrische Maschine der vorstehend beschriebenen Art. In der bekannten rotierenden elektrischen Maschine, die in JP P2014-54067 A beschrieben ist, sind eine Induktionsspule und eine gemeinsame Spule um jeden aus einer Vielzahl von Isolatoren gewickelt, die jeweils an einer Vielzahl von Schenkelpolen oder Rotorzähnen eines Rotors installiert sind. JP P2014-54067 A In the known rotary electric machine described in JP P2014-54067 A, an induction coil and a common coil are around each of a plurality of insulators wound, which are each installed on a plurality of salient poles or rotor teeth of a rotor.
In der bekannten rotierenden elektrischen Maschine werden Raumoberschwingungen, die in dem von einem Stator erzeugten rotierenden Magnetfeld enthalten sind, effektiv genutzt, indem zwei Arten von Spulen, d. h. eine Induktionsspule und eine gemeinsame Spule, um jeden aus der Vielzahl von Isolatoren gewickelt werden, um ein Drehmoment zu erzeugen, um die rotierende elektrische Maschine anzutreiben, indem die Erzeugung eines Magnetfelds an einem Rotor verursacht wird.In the known rotary electric machine, space harmonics contained in the rotating magnetic field generated by a stator are effectively utilized by using two types of coils, i. H. an induction coil and a common coil are wound around each of the plurality of insulators to generate a torque to drive the rotary electric machine by causing the generation of a magnetic field on a rotor.
[Stand der Technik][State of the art]
[Patentliteratur][Patent Literature]
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Patentliteratur 1: JP P2014-54067 A .Patent Literature 1: JP P2014-54067 A ,
[Kurzdarstellung der Erfindung][Brief Description of the Invention]
[Technisches Problem][Technical problem]
In der bekannten rotierenden elektrischen Maschine, die in JP P2014-54067 A beschrieben ist, ist es jedoch schwierig, die Wicklung von zwei Arten von Spulen, umfassend eine Induktionsspule und eine gemeinsame Spule, um jeden aus der Vielzahl der Isolatoren mit einer hohen Besetzungsquote auszuführen. Weil Spulenendabschnitte der zwei Arten von Spulen mit einer Verwindung angeordnet sind, tritt wahrscheinlich eine magnetische Interferenz auf. Eine Reduktion der Besetzungsquote verursacht eine Reduktion des Drehmoments, weil das Auftreten der magnetischen Interferenz einen Spannungsabfall verursacht, wodurch kein angemessenes Drehmoment produziert werden kann.In the known rotating electric machine, which in JP P2014-54067 A however, it is difficult to carry out the winding of two types of coils, including an induction coil and a common coil, to make each of the plurality of insulators having a high occupancy rate. Because coil end portions of the two types of coils are arranged with a twist, magnetic interference is likely to occur. A reduction in the occupation rate causes a reduction in the torque because the occurrence of the magnetic interference causes a voltage drop, whereby an adequate torque can not be produced.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine magnetische Interferenz zu beschränken, die von einer Verwindung der Spulen verursacht wird, während die Besetzungsquote der Spulen sichergestellt wird.Therefore, it is an object of the present invention to provide a rotary electric machine capable of restricting a magnetic interference caused by a twist of the coils while ensuring the occupation rate of the coils.
[Lösung des Problems][The solution of the problem]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine rotierende elektrische Maschine mit einer Mittenlängsachse bereitgestellt, umfassend: einen Rotor, der um die Mittenlängsachse rotierbar ist, wobei der Rotor eine Vielzahl von Schenkelpolen umfasst; und eine Vielzahl von Isolatoren, die an einer Vielzahl von Schenkelpolen installiert sind, wobei jeder der Vielzahl der Isolatoren eine Induktionsspule und eine Erregerspule aufweist, wobei die Induktionsspule Induktionsstrom erzeugt, wenn der Magnetfluss mit ihr koppelt, und wobei die Erregerspule ein Magnetfeld in Reaktion auf den Induktionsstrom erzeugt, wobei der Isolator eine Zwischenrippe aufweist, die einen Bereich, um den die Induktionsspule gewickelt ist, von einem Bereich, um den die Erregerspule gewickelt ist, trennt, und wobei die Zwischenrippe mit einem Induktionsspulen-Arretierabschnitt ausgebildet ist, mit dem das Ende der Induktionsspule im Eingriff steht.According to one aspect of the present invention, there is provided a rotary electric machine having a central longitudinal axis, comprising: a rotor rotatable about the central longitudinal axis, the rotor including a plurality of salient poles; and a plurality of insulators installed at a plurality of salient poles, each of the plurality of insulators having an induction coil and an excitation coil, wherein the induction coil generates induction current when the magnetic flux couples with it, and wherein the excitation coil generates a magnetic field in response to generates the induction current, wherein the insulator has an intermediate rib which separates a region around which the induction coil is wound from a region around which the excitation coil is wound, and wherein the intermediate rib is formed with an induction coil locking portion, with which the End of the induction coil is engaged.
[Vorteilhafte Wirkung der Erfindung][Advantageous Effect of the Invention]
Gemäß der Erfindung wird eine magnetische Interferenz, die von einer Verwindung der Spulen verursacht wird, beschränkt, während die Besetzungsquote der Spulen eines Rotors sichergestellt wird.According to the invention, magnetic interference caused by distortion of the coils is restricted while ensuring the occupation rate of the coils of a rotor.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen][Brief Description of the Drawings]
1 ist ein Querschnitt einer Hälfte (1/2) einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 is a cross section of a half (1/2) of a rotary electric machine according to an embodiment of the present invention.
2 zeigt Gleichrichterschaltungen, von denen jeder ein geschlossener Schaltkreis ist, der in einem inneren Rotor angeordnete Dioden umfasst. 2 shows rectifier circuits, each of which is a closed circuit comprising diodes arranged in an inner rotor.
3 ist ein Querschnitt der rotierenden elektrischen Maschine, geschnitten durch eine Mittenlängsachse der Maschine. 3 is a cross section of the rotary electric machine, cut through a central longitudinal axis of the machine.
4 ist eine Explosionsansicht eines äußeren Rotors der rotierenden elektrischen Maschine. 4 is an exploded view of an outer rotor of the rotary electric machine.
5 ist eine Explosionsansicht eines inneren Rotors der rotierenden elektrischen Maschine. 5 is an exploded view of an inner rotor of the rotating electric machine.
6 ist eine axiale Endansicht, die in der 5 den inneren Rotor von links mit abgenommenen unnötigen Teilen oder Elementen veranschaulicht, um zu zeigen, wie Isolatoren an den Rotorzähnen befestigt oder installiert werden. 6 is an axial end view, which in the 5 Illustrates the inner rotor from the left with unnecessary parts or elements removed to show how insulators are mounted or installed on the rotor teeth.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Isolators mit um diesen gewickelten Rotorwicklungen. 7 is a perspective view of an insulator with wound around this windings.
8 ist eine perspektivische Ansicht des Isolators ohne Rotorwicklungen. 8th is a perspective view of the insulator without rotor windings.
9 ist ein teilweiser Querschnitt des inneren Rotors. 9 is a partial cross section of the inner rotor.
10 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der 8, die einen Isolator haltenden Teil und einen konkaven Abschnitt des Isolators zeigt. 10 is a partially enlarged view of the 8th showing an insulator holding part and a concave portion of the insulator.
[Beschreibung von Ausführungsformen][Description of Embodiments]
Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen wird im Folgenden die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben. Die 1 bis 10 zeigen eine rotierende elektrische Maschine.Referring to the attached drawings, the present invention will be described in detail below. The 1 to 10 show a rotating electric machine.
In 1 ist eine rotierende elektrische Maschine 1 als eine rotierende elektrische Maschine des Doppelläufertyps konfiguriert, die eine Mittenlängsachse 1C aufweist. Die rotierende elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 100, der näherungsweise in Zylinderform ausgebildet ist, einen äußeren oder zweiten Rotor 200, der radial, relativ zu der Mittenlängsachse 1C, innerhalb des Stators 100 angeordnet ist, und einen inneren oder ersten Rotor 300, der radial relativ zu der Mittenlängsachse 1C von dem äußeren Rotor 200 angeordnet ist. Der äußere Rotor 200 und der innere Rotor 300 sind derart gelagert, dass der äußere und der innere Rotor 200 und 300 relativ rotierbar um die Mittenlängsachse 1C sind. 1 zeigt eine radiale Hälfte (1/2) einer Querschnittsansicht der rotierenden elektrischen Maschine, d. h. eine radiale Verschiebung von 180° mechanischem Winkel von 360° mechanischem Winkel.In 1 is a rotating electrical machine 1 is configured as a double rotor type rotary electric machine having a center longitudinal axis 1C having. The rotating electric machine 1 includes a stator 100 , which is approximately formed in cylindrical shape, an outer or second rotor 200 that is radial, relative to the central longitudinal axis 1C , inside the stator 100 is arranged, and an inner or first rotor 300 that is radial relative to the central longitudinal axis 1C from the outer rotor 200 is arranged. The outer rotor 200 and the inner rotor 300 are mounted such that the outer and the inner rotor 200 and 300 relatively rotatable about the central longitudinal axis 1C are. 1 shows a radial half (1/2) of a cross-sectional view of the rotary electric machine, ie a radial displacement of 180 ° mechanical angle of 360 ° mechanical angle.
Der Stator 100 umfasst einen Statorkern 101. Der Statorkern 101 umfasst eine Statorbasis und eine Vielzahl von Statorzähnen 102. Die Statorzähne 102 erstrecken sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von der Statorbasis nach innen. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Statorzähne 101 radial um die Mittenlängsachse 1C derart angeordnet, dass die Statorzähne 102 voneinander entlang einer Bogenlänge um einen Kreis um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Die Statorzähne 102 erstrecken sich zu inneren Enden oder inneren Umfangsflächen 102a der Statorzähne 102 derart, dass die inneren Umfangsflächen 102a äußeren Umfangsflächen 201a von Magnetpfadbauteilen 201 des äußeren Rotors 200, welcher später beschrieben wird, über einen Luftspalt G1 gegenüberliegen.The stator 100 includes a stator core 101 , The stator core 101 includes a stator base and a plurality of stator teeth 102 , The stator teeth 102 extend radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the stator base inside. How out 1 can be seen, are the stator teeth 101 radially around the central longitudinal axis 1C arranged such that the stator teeth 102 from each other along an arc length around a circle around the central longitudinal axis 1C are spaced. The stator teeth 102 extend to inner ends or inner peripheral surfaces 102 the stator teeth 102 such that the inner peripheral surfaces 102 outer peripheral surfaces 201 of magnetic path components 201 the outer rotor 200 , which will be described later, opposed by an air gap G1.
Der Stator 100 enthält Ankerspulen 104, die aufteilbar sind in und bestehen aus W-Phasenspulen, V-Phasenspulen und U-Phasenspulen für einen Drei-Phasen-Wechselstrom, so dass die Ankerspulen 104 in Nuten 103 eingelegt sind, von denen jede zwischen zwei einander gegenüberliegenden Seiten 102b von zwei benachbarten Statorzähnen 102 definiert ist. Die Ankerspulen 104 sind um die Statorzähne 102 mit verteilter Wicklung gewickelt. Die Ankerspulen 104 erzeugen Magnetfluss, wenn sie erregt werden.The stator 100 contains armature coils 104 which are divisible into and consist of W-phase coils, V-phase coils and U-phase coils for a three-phase alternating current, allowing the armature coils 104 in grooves 103 are inserted, each of which between two opposite sides 102b from two adjacent stator teeth 102 is defined. The armature coils 104 are around the stator teeth 102 wound with distributed winding. The armature coils 104 generate magnetic flux when energized.
In dem Stator 100 bewirkt die Zuführung von Drei-Phasen-Wechselstrom zu diesen Ankerspulen 104 die Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds. Das erzeugte rotierende Magnetfeld dringt in den äußeren Rotor 200 und den inneren Rotor 300 ein, wodurch es bewirkt, dass diese relativ zu dem Stator 100 rotieren.In the stator 100 causes the supply of three-phase alternating current to these armature coils 104 the generation of a rotating magnetic field. The generated rotating magnetic field penetrates into the outer rotor 200 and the inner rotor 300 which causes it to be relative to the stator 100 rotate.
Der äußere Rotor 200 umfasst ein Magnetpfadbauteil 201 und eine Vielzahl von nicht-magnetischen Elementen 202. Das Magnetpfadbauteil 201 ist aus weichmagnetischem Material mit hoher Permeabilität hergestellt, wie z. B. Stahl. Jedes der nicht-magnetischen Elemente 201 ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt, das keinen Fluss von Magnetfluss erlaubt, wie z. B. Polyphenylensulfid-(PPS)-Harz oder dergleichen. Das Magnetpfadbauteil 201 erstreckt sich mit einer Länge entlang der Mittenlängsachse 1C. Jedes der nicht-magnetischen Elemente 202 erstreckt sich mit einer Länge entlang der Mittenlängsachse 1C. Es sei angemerkt, dass die Mittenlängsachse eine Rotationsachse ist, um welche der äußere und der innere Rotor 200 und 300 relativ zu dem Stator 100 rotieren.The outer rotor 200 includes a magnetic path component 201 and a variety of non-magnetic elements 202 , The magnetic path component 201 is made of soft magnetic material with high permeability, such. Steel. Each of the non-magnetic elements 201 is made of a non-magnetic material that does not allow flux of magnetic flux, such as. Polyphenylene sulfide (PPS) resin or the like. The magnetic path component 201 extends with a length along the central longitudinal axis 1C , Each of the non-magnetic elements 202 extends with a length along the central longitudinal axis 1C , It should be noted that the central longitudinal axis is an axis of rotation about which the outer and the inner rotor 200 and 300 relative to the stator 100 rotate.
Das Magnetpfadbauteil 201 umfasst eine Vielzahl von Polschuhsegmenten 201A und eine Vielzahl von Brückensegmenten 201B. Die Polschuhsegmente 201A sind radial um die Mittenlängsachse 1C derart angeordnet, dass die Polschuhsegmente 201A voneinander entlang einer Bogenlänge eines Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Jedes der nicht-magnetischen Elemente 202 ist zwischen zwei benachbarten Polschuhsegmenten 201A derart angeordnet, dass jedes der Polschuhsegmente 201A dem benachbarten nicht-magnetischen Element 201 gegenüberliegt. Jedes der Brückensegmente 201B ist zwischen zwei benachbarten Polschuhsegmenten 201A angeordnet und verbindet diese an radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) äußeren und inneren Positionen von dem nicht-magnetischen Element 202, das zwischen den zwei Polschuhsegmenten 201A angeordnet ist.The magnetic path component 201 includes a plurality of pole piece segments 201A and a variety of bridge segments 201B , The pole shoe segments 201A are radially around the central longitudinal axis 1C arranged such that the pole piece segments 201A from each other along an arc length of a circle about the central longitudinal axis 1C are spaced. Each of the non-magnetic elements 202 is between two adjacent pole piece segments 201A arranged such that each of the Polschuhsegmente 201A the adjacent non-magnetic element 201 opposite. Each of the bridge segments 201B is between two adjacent pole piece segments 201A arranged and connects them to radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) outer and inner positions of the non-magnetic element 202 that between the two pole pieces 201A is arranged.
Die Polschuhsegmente 201A und die Brückensegmente 201B sind einstückig derart ausgebildet, dass das Magnetpfadbauteil 201 als ein einstückiger Kern ausgebildet ist, von dem die Polschuhsegmente 201A und die Brückensegmente 201B einstückige Teile sind. Das Magnetpfadbauteil 201 ist als der einstückige Kern ausgebildet, indem eine Vielzahl von elektromagnetischen Stahlplatten eine nach der anderen entlang der Mittenlängsachse 1C laminiert wird.The pole shoe segments 201A and the bridge segments 201B are integrally formed such that the magnetic path component 201 is formed as a one-piece core, of which the pole piece segments 201A and the bridge segments 201B are integral parts. The magnetic path component 201 is formed as the one-piece core by passing a plurality of electromagnetic steel plates one after the other along the central longitudinal axis 1C is laminated.
Jedes der nicht-magnetischen Elemente 202 ist in einem Raum, der definiert und umgeben ist von den zwei benachbarten Polschuhsegmenten 201A und einem der Brückensegmente 201B. In dem veranschaulichten äußeren Rotor 200, sind die Polschuhsegmente 201A aus weichmagnetischem Material und die nicht-magnetischen Elemente 202 sind radial um die Mittenlängsachse 1C angeordnet, so dass die Polschuhsegmente 201A voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind und sodass jedes der nicht-magnetischen Elemente 202 zwischen zwei benachbarten Polschuhsegmenten 201A angeordnet ist. Das Magnetpfadbauteil 201 und die nicht-magnetischen Elemente 202 werden später detailliert beschrieben.Each of the non-magnetic elements 202 is in a space that is defined and surrounded by the two adjacent pole piece segments 201A and one of the bridge segments 201B , In the illustrated outer rotor 200 , are the pole shoe segments 201A made of soft magnetic material and the non-magnetic elements 202 are radially around the central longitudinal axis 1C arranged so that the pole piece segments 201A from each other along the arc length of the circle around the central longitudinal axis 1C are spaced and so that each of the non-magnetic elements 202 between two adjacent pole piece segments 201A is arranged. The magnetic path component 201 and the non-magnetic elements 202 will be described in detail later.
Der äußere Rotor 200 ist derart angeordnet, dass eine äußere Umfangsfläche 201a des Magnetpfadbauteils 201 den inneren Umfangsflächen (inneren Enden) 102a der Statorzähne des Stators 100 gegenüberliegt und dass eine äußere Umfangsfläche 201b des Magnetpfadbauteils 201 den äußeren Umfangsflächen (äußeren Enden) 302a der Rotorzähne 302 eines später beschriebenen inneren Rotors 300 gegenüberliegt. The outer rotor 200 is arranged such that an outer peripheral surface 201 of the magnetic path component 201 the inner peripheral surfaces (inner ends) 102 the stator teeth of the stator 100 opposite and that an outer peripheral surface 201b of the magnetic path component 201 the outer peripheral surfaces (outer ends) 302a the rotor teeth 302 a later-described inner rotor 300 opposite.
Die Ankerspulen 104 des Stators 100 erzeugen einen Magnetfluss, der in den äußeren Rotor 200 eintritt. Der in dem äußeren Rotor 200 eintretende Magnetfluss fließt effizient durch die Polschuhsegmente 201A, jedoch verhindern die nicht-magnetischen Elemente 202 den Durchfluss des Magnetflusses. Nachdem er durch die Polschuhsegmente 201A geflossen ist, tritt der Magnetfluss in die Rotorzähne 302 des inneren Rotors 300 von den äußeren Umfangsflächen 302a her ein und fließt auf seinem Rückweg zu dem Stator 100 abermals durch die Polschuhsegmente 201A, um einen Magnetkreis zu vervollständigen.The armature coils 104 of the stator 100 generate a magnetic flux that flows into the outer rotor 200 entry. The one in the outer rotor 200 incoming magnetic flux flows efficiently through the pole piece segments 201A However, the non-magnetic elements prevent it 202 the flow of the magnetic flux. After passing through the pole shoe segments 201A has flowed, the magnetic flux enters the rotor teeth 302 of the inner rotor 300 from the outer peripheral surfaces 302a and flows on his way back to the stator 100 again through the pole piece segments 201A to complete a magnetic circuit.
Während der Rotation des äußeren Rotors 200 relativ zu dem Stator 110, wählt ein Magnetkreis wechselweise einen ersten Weg, bei dem jedes der Polschuhsegmente 201A der Magnetpfadbauteil 201 den Durchfluss des Magnetflusses erlaubt, und einen zweiten Weg, bei dem das benachbarte der nicht-magnetischen Elemente 202 den Durchfluss des Magnetflusses beschränkt.During the rotation of the outer rotor 200 relative to the stator 110 , a magnetic circuit alternately selects a first path in which each of the pole piece segments 201A the magnetic path component 201 allows the flow of magnetic flux, and a second way in which the adjacent of the non-magnetic elements 202 limited the flow of magnetic flux.
Indem der äußere Rotor 200 auf diese Weise rotiert wird, wird es ermöglicht, die Anzahl der Pole und die Frequenz des rotierenden Magnetfelds, das von den Ankerspulen 104 erzeugt wird, zu ändern. Ein Drehmoment wird bei der synchronen Rotation des so modulierten rotierenden Magnetfelds erzeugt und der innere Rotor 300.By the outer rotor 200 is rotated in this way, it allows the number of poles and the frequency of the rotating magnetic field, that of the armature coils 104 is generated to change. A torque is generated in the synchronous rotation of the thus modulated rotating magnetic field and the inner rotor 300 ,
Der innere Rotor 300 umfasst einen Rotorkern 301, der durch das Laminieren von elektromagnetischen Stahlplatten entlang der Mittenlängsachse 1C ausgebildet ist. Der Rotorkern 301 umfasst eine Rotorbasis und eine Vielzahl von Rotorzähnen (Schenkelpolen) 302. Die Rotorzähne 302 erstrecken sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von der Rotorbasis nach außen. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Rotorzähne 302 radial um die Mittenlängsachse 1C angeordnet, so dass die Rotorzähne 302 voneinander entlang einer Bogenlänge eines Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Die Rotorzähne 302 erstrecken sich zu äußeren Enden oder äußeren Umfangsflächen 302a der Rotorzähne 302, so dass die äußeren Umfangsflächen 302a einer inneren Umfangsfläche 201b des Magnetpfadbauteils 201 des äußeren Rotors 200 über einen Luftspalt G2 gegenüberliegen.The inner rotor 300 includes a rotor core 301 by laminating electromagnetic steel plates along the center longitudinal axis 1C is trained. The rotor core 301 includes a rotor base and a plurality of rotor teeth (salient poles) 302 , The rotor teeth 302 extend radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the rotor base to the outside. How out 1 can be seen, are the rotor teeth 302 radially around the central longitudinal axis 1C arranged so that the rotor teeth 302 from each other along an arc length of a circle about the central longitudinal axis 1C are spaced. The rotor teeth 302 extend to outer ends or outer peripheral surfaces 302a the rotor teeth 302 so that the outer peripheral surfaces 302a an inner peripheral surface 201b of the magnetic path component 201 the outer rotor 200 Opposite an air gap G2.
Die Rotorzähne 302 weisen jeweils Sätze von Rotorwicklungen 330 auf. Die Rotorwicklungen 330 von jedem Satz dienen als eine Induktionsspule I und eine Erregerspule F. Die Induktionsspule I und die Erregerspule F sind um jeden der Rotorzähne 302 gewickelt, indem Spalten als Nuten 303 genutzt werden, von denen jede zwischen einander gegenüberliegenden Seiten 302b der benachbarten Rotorzähne 302 definiert ist, so dass die Induktionsspule I radial nach innen von dem äußeren Ende 302a des Rotorzahns 302 angeordnet ist und diesem nahe liegt, und die Erregerspule F ist radial innen von dem äußeren Ende 302 des Rotorzahns 302 weiter tieferliegend als die Induktionsspule I angeordnet. Mit anderen Worten sind die Induktionsspulen I an der Seite nahe des äußeren Rotors 200 während die Erregerspulen F an der Seite nahe der Mittenlängsachse 1C sind. Des Weiteren sind die Induktionsspulen I und die Erregerspulen F in die Nuten 303 eingelegt und um den inneren Rotor 300 derart gewickelt, dass die Induktionsspulen I radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) nach außen angeordnet sind und dass die Erregerspulen F radial nach innen angeordnet sind.The rotor teeth 302 each have sets of rotor windings 330 on. The rotor windings 330 of each set serve as an induction coil I and an excitation coil F. The induction coil I and the excitation coil F are around each of the rotor teeth 302 wrapped by columns as grooves 303 be used, each of which is between opposite sides 302b the adjacent rotor teeth 302 is defined so that the induction coil I radially inwardly from the outer end 302a of the rotor tooth 302 is arranged and this is close, and the exciting coil F is radially inward from the outer end 302 of the rotor tooth 302 further down than the induction coil I arranged. In other words, the inductors I are at the side near the outer rotor 200 while the exciting coils F at the side near the central longitudinal axis 1C are. Further, the inductors I and the exciting coils F are in the grooves 303 inserted and around the inner rotor 300 wound such that the induction coils I radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) are arranged to the outside and that the exciting coils F are arranged radially inwardly.
Die Induktionsspulen I sind um die zwei benachbarte Rotorzähne 302 mit konzentrierter Wicklung in zueinander umgekehrter Wicklungsrichtung gewickelt. Die Induktionsspulen I sind radial um die Mittenlängsachse 1C derart angeordnet, dass die Induktionsspulen I voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Jede der Induktionsspulen 34 erzeugt (oder induziert) Induktionsstrom, wenn sich die Flussdichte des Magnetflusses, der mit dieser koppelt, ändert. The induction coils I are about the two adjacent rotor teeth 302 wound with concentrated winding in mutually reverse winding direction. The induction coils I are radial about the central longitudinal axis 1C arranged such that the induction coils I from each other along the arc length of the circle about the central longitudinal axis 1C are spaced. Each of the induction coils 34 generates (or induces) induction current as the flux density of the magnetic flux coupling with it changes.
Die Erregerspulen F sind um die zwei benachbarten Rotorzähne 302 mit konzentrierter Wicklung in zueinander umgekehrten Wicklungsrichtungen gewickelt. Die Erregerspulen F sind radial um die Mittenlängsachse 1C derart angeordnet, dass die Erregerspulen F voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Jede der Erregerspulen F dient als ein Elektromagnet, wenn sie bei der Zuführung des Erregerstroms erregt wird. Wie beschrieben, ist die Induktionsspule I und die Erregerspule F um jeden der Rotorzähne 302 derart gewickelt, dass die Richtung des Stroms, der durch die Induktionsspule I fließt, mit der Richtung des Stroms übereinstimmt, der durch die Erregerspule F fließt.The excitation coils F are about the two adjacent rotor teeth 302 wound with concentrated winding in mutually reverse winding directions. The excitation coils F are radially about the central longitudinal axis 1C arranged such that the exciting coils F from each other along the arc length of the circle about the central longitudinal axis 1C are spaced. Each of the exciting coils F serves as an electromagnet when energized in the supply of the exciting current. As described, the induction coil I and the exciting coil F are around each of the rotor teeth 302 wound so that the direction of the current flowing through the induction coil I coincides with the direction of the current flowing through the exciting coil F.
In 1 ist nur eine Hälfte des inneren Rotors 300 gezeigt. Daher sind nur acht (8) Induktionsspulen I von allen und nur acht (8) Erregerspulen F von allen gezeigt. Die acht Induktionsspulen I werden I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7 und I8 in dieser Reihenfolge entlang einer Rotationsrichtung des inneren Rotors 300 benannt, d. h. eine Gegenuhrzeigersinnrichtung, um Verwirrung zu vermeiden. Die acht Erregerspulen F werden F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7 und F8 in dieser Reihenfolge entlang der Richtung der Rotation des inneren Rotors 300 benannt, um Verwirrung zu vermeiden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, trägt der innere Rotor 300 (16) Induktionsspulen I und sechszehn (16) Erregerspulen F. Die verbleibenden acht Induktionsspulen I, die in 1 nicht gezeigt sind, können I9, I10, I11, I12, I13, I14, I15 und I16 in dieser Reihenfolge entlang der Rotationsrichtung des inneren Rotors 300 genannt werden. Die verbleibenden acht Erregerspulen I, die nicht in 1 gezeigt sind, können F9, F10, F11, F12, F13, F14, F15 und F16 in dieser Reihenfolge entlang der Rotationsrichtung des inneren Rotors 300 genannt werden.In 1 is only one half of the inner rotor 300 shown. Therefore, only eight (8) inductors I of all and only eight (8) excitation coils F of all are shown. The eight inductors I become I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7 and I8 in this order along a rotation direction of the inner rotor 300 named, ie a counterclockwise direction, to avoid confusion. The eight exciting coils F become F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7 and F8 in this order along the direction of rotation of the inner rotor 300 named to avoid confusion. As can be seen from the above description, the inner rotor carries 300 (16) Induction coils I and sixteen (16) excitation coils F. The remaining eight inductors I, which are in 1 not shown, I9, I10, I11, I12, I13, I14, I15 and I16 may be arranged in this order along the rotation direction of the inner rotor 300 to be named. The remaining eight excitation coils I, which are not in 1 F9, F10, F11, F12, F13, F14, F15 and F16 can be shown in this order along the rotation direction of the inner rotor 300 to be named.
Die sechszehn (16) Induktionsspulen I an dem inneren Rotor 300 sind in eine ungerade Gruppe, wie I1, I3, I5, I7, I9, I11, I13 und I15, und in eine gerade Gruppe, wie 12, I4, I6, I8, I10, I12, I14 und I16, aufteilbar. Die ungerade Gruppe ist weiter in eine erste Untergruppe, wie Induktionsspulen I1, I5, I9 und I13, und in eine zweite Untergruppe, wie die Induktionsspule I3, I7, I11 und I15, aufteilbar. Die erste Untergruppe der ungeraden Gruppe ist durch das Auswählen jeder zweiten ungeraden Induktionsspule, wie I1, I5, I9 und I13, gegeben, und die zweite Untergruppe der ungeraden Gruppe ist durch das Auswählen der verbleibenden jeder zweiten ungeraden Induktionsspule I3, I7, I11 und I15, gegeben. Die gerade Gruppe ist ferner in eine erste Untergruppe, wie die Induktionsspulen I2, I6, I10 und I14, und in eine zweite Untergruppe, wie die Induktionsspule I4, I8, I12 und I16, aufteilbar. Die erste Untergruppe der geraden Gruppe ist durch das Auswählen jeder zweiten geraden Induktionsspulen, wie I2, I6, I10 und I14, gegeben und die zweite Untergruppe der geraden Gruppe ist durch das Auswählen der verbleibenden jeder zweiten geraden Induktionsspule, wie I4, I8, I12 und I16, gegeben. Wie aus 2 ersichtlich, wirken die Induktionsspulen, wie I1 und I5, der ersten Untergruppe der ungeraden Gruppe und die Induktionsspulen, wie I3 und I7, der zweiten Untergruppe der ungeraden Gruppe und ein Teil von allen der Erregerspulen F mit Dioden D1 und D2 zusammen, um eine Gleichrichterschaltung C1 auszubilden, die als ein geschlossener Stromkreis ausgebildet ist. In dieser Gleichrichterschaltung C1 sind die Induktionsspulen, wie I1 und I5, der ersten Untergruppe der ungeraden Gruppe und die Diode D1 seriell verbunden, und die Induktionsspulen, wie I3 und I7, der zweiten Untergruppe der ungeraden Gruppe um die Diode D2 sind in Serie verbunden. Die eine Serienverbindung der Induktionsspulen, wie I1 und I5, der ersten Untergruppe der ungeraden Gruppe mit der Diode D1 und die andere Serienverbindung der Induktionsspulen, wie I3 und I7, der zweiten Untergruppe der ungeradzahligen Gruppe mit der Diode D2 sind parallel verbunden, so dass die Kathodenseiten der Dioden D1 und D2 mit einer Serienverbindung der Erregerspulen, wie F1 und F3, die den Teil aller Erregerspulen F bilden, verbunden sind. Wie vorstehend beschrieben, wird in der Gleichrichterschaltung C1 der Induktionswechselstrom, der von jeder der Induktionsspulen der ungeraden Gruppe erzeugt wird, durch die zugeordnete eine der Dioden D1 und D2 gleichgerichtet, um eine Versorgung von Gleichstrom zu den zugeordneten Erregerspulen F bereitzustellen.The sixteen (16) inductors I on the inner rotor 300 are subdivided into an odd group such as I1, I3, I5, I7, I9, I11, I13 and I15, and into an even group such as 12, I4, I6, I8, I10, I12, I14 and I16. The odd group is further subdivided into a first subset such as inductors I1, I5, I9 and I13, and a second subset such as inductors I3, I7, I11 and I15. The first subgroup of the odd group is given by selecting every other odd inductor, such as I1, I5, I9 and I13, and the second subgroup of the odd group is by selecting the remaining every other odd inductor I3, I7, I11 and I15 , given. The even group is further subdivided into a first subgroup, such as the inductors I2, I6, I10 and I14, and a second subgroup, such as the inductors I4, I8, I12 and I16. The first subgroup of the even group is given by selecting every other even inductors, such as I2, I6, I10 and I14, and the second subgroup of the even group is by selecting the remaining every other even inductor, such as I4, I8, I12 and I4 I16, given. How out 2 As can be seen, the inductors, such as I1 and I5, the first subgroup of the odd group and the inductors, such as I3 and I7, the second subgroup of the odd group and a portion of all of the excitation coils F with diodes D1 and D2 cooperate to form a rectifier circuit C1 form, which is designed as a closed circuit. In this rectifier circuit C1, the inductors such as I1 and I5, the first odd group subgroup and the diode D1 are connected in series, and the inductors such as I3 and I7 of the second subgroup of the odd group around the diode D2 are connected in series. The one series connection of the inductors such as I1 and I5, the first subgroup of the odd group with the diode D1 and the other series connection of the inductors such as I3 and I7 of the second subgroup of the odd group with the diode D2 are connected in parallel, so that the Cathode sides of the diodes D1 and D2 are connected to a series connection of the exciting coils, such as F1 and F3, which form the part of all the exciting coils F, are connected. As described above, in the rectifier circuit C1, the AC induction current generated from each of the odd-group inductors is rectified by the associated one of the diodes D1 and D2 to provide a DC supply to the associated exciting coils F.
Weiter Bezug nehmend auf 2 wirken die Induktionsspulen, wie I2 und I6, der ersten Untergruppe der geraden Gruppe und die Induktionsspulen, wie I4 und I8, der zweiten Untergruppe der geraden Gruppe und der verbleibende Teil aller Erregerspulen F mit den Dioden D3 und D4 zusammen, um eine Gleichrichterschaltung C2 auszubilden, die als ein geschlossener Stromkreis ausgebildet ist. In dieser Gleichrichterschaltung C2 sind die Induktionsspulen, wie I2 und I6, der ersten Untergruppe der geraden Gruppe und die Diode D3 in Serie verbunden, und die Induktionsspulen, wie I4 und I8, der zweiten Untergruppe der geraden Gruppe und die Diode D4 sind in Serie verbunden. Die eine Serienverbindung der Induktionsspulen, wie I2 und I6, der ersten Untergruppe der geraden Gruppe mit der Diode D3 und die andere Serienverbindung der Induktionsspulen, wie I4 und I8, der zweiten Untergruppe der geraden Gruppe mit der Diode D4 sind parallel verbunden, so dass die Kathodenseiten der Dioden D3 und D4 mit einer Serienverbindung der Erregerspulen, wie F6 und F8, die den verbleibenden Teil aller Erregerspulen F bilden, verbunden sind. Wie vorstehend beschrieben, wird in der Gleichrichterschaltung C2 der Induktionswechselstrom, der von jeder der Induktionsspulen der geraden Gruppe erzeugt wird, durch die zugeordnete eine der Dioden D3 und D4 gleichgerichtet, um eine Versorgung mit Erregergleichstrom zu den zugeordneten Erregerspulen F bereitzustellen.Further referring to 2 The inductors such as I2 and I6, the first sub group of the even group and the inductors such as I4 and I8, the second subgroup of the even group and the remaining part of all the excitation coils F are combined with the diodes D3 and D4 to form a rectifier circuit C2 , which is designed as a closed circuit. In this rectifier circuit C2, the inductors such as I2 and I6, the first sub group of the even group and the diode D3 are connected in series, and the inductors such as I4 and I8, the second sub group of the even group and the diode D4 are connected in series , The one series connection of the induction coils, such as I2 and I6, the first Subgroup of the even group with the diode D3 and the other series connection of the inductors such as I4 and I8 of the second subgroup of the even group with the diode D4 are connected in parallel so that the cathode sides of the diodes D3 and D4 are connected in series with the exciting coils such as F6 and F8, which constitute the remaining part of all the exciting coils F, are connected. As described above, in the rectifier circuit C2, the AC induction current generated by each of the even group inductors is rectified by the associated one of the diodes D3 and D4 to provide a supply of DC exciting current to the associated exciting coils F.
Weil von den Induktionsspulen I erzeugte Induktionsstrom gleichgerichtet und als Erregerstrom verwendet wird, um die Erregerspulen F gleichzurichten, bewirkt der vorstehend beschriebene Schaltungsaufbau, dass die Rotorzähne 302 als Elektromagneten arbeiten.Because induction current generated by the induction coils I is rectified and used as the exciting current to rectify the exciting coils F, the above-described circuit construction causes the rotor teeth 302 work as electromagnets.
Gemäß diesem Schaltungsaufbau bezüglich der Dioden D1, D2, D3 und D4, ist ein Anstieg der Anzahl der zu verwendeten Dioden durch die Verwendung solcher Serienverbindungen beschränkt, selbst in dem Fall, dass ein Anstieg der Anzahl der Pole durch die Erhöhung der Anzahl der Induktionsspulen I und der Erregerspulen F benötigt wird. Um die Verwendung einer großen Anzahl von Dioden zu vermeiden, bildet der Schaltungsaufbau eine Sternpunkt-Klemmen-Einweggleichrichterschaltung, um einen Ausgangsstrom bereitzustellen, indem eine Einweggleichrichtung nach der Umrichtung von einem der zugeführten Induktionsströme durchgeführt wird, anstatt die weit verbreitete Zweiweggleichrichterschaltung des H-Brückentyps zu bilden.According to this circuit arrangement with respect to the diodes D1, D2, D3 and D4, an increase in the number of diodes to be used is limited by the use of such series connections, even in the case that an increase in the number of poles by increasing the number of inductors I and the excitation coil F is needed. In order to avoid the use of a large number of diodes, the circuit structure forms a neutral clamp rectifier rectifier circuit to provide an output current by performing one-way rectification after the inversion of one of the induced currents instead of the widely used H-bridge type full-wave rectifier circuit form.
Die Erregerspulen F der Gleichrichterschaltungen C1 und C2 sind um die zwei benachbarten Rotorzähne 302 in zueinander umgekehrten Wicklungsrichtungen gewickelt. Einer der zwei benachbarten Rotorzähne 302, der einen Teil eines Magnetkreises bildet, wird derart magnetisiert, dass er als Elektromagnet dient, dessen S-Pol dem äußeren Rotor 200 gegenüberliegt, um einen Magnetfluss von dem benachbarten einen der Polschuhsegmente 201A des äußeren Rotors 20 zu induzieren. Des Weiteren wird der andere der zwei benachbarten Rotorzähne 302 derart magnetisiert, dass er als ein Elektromagnet dient, dessen N-Pol den äußeren Rotor 20 gegenüberliegt, um einen Magnetfluss zu dem äußeren Rotor 200 zu induzieren.The exciting coils F of the rectifier circuits C1 and C2 are around the two adjacent rotor teeth 302 wrapped in mutually reversed winding directions. One of the two adjacent rotor teeth 302 which forms part of a magnetic circuit is magnetized so that it serves as an electromagnet whose S-pole to the outer rotor 200 is opposite to a magnetic flux from the adjacent one of the pole piece segments 201A the outer rotor 20 to induce. Furthermore, the other of the two adjacent rotor teeth 302 magnetized so that it serves as an electromagnet whose N-pole is the outer rotor 20 is opposite to a magnetic flux to the outer rotor 200 to induce.
Nun wird das Prinzip der Drehmomenterzeugung in der rotierenden elektrischen Maschine 1 beschrieben. Unter dem Magnetflusskomponenten, die von dem Stator 100 herauskommen, durch den äußeren Rotor 200 fließen, um mit dem inneren Rotor 300 zu koppeln, ist zumindest eine Komponente, die von der Rotation des äußeren Rotors 200 moduliert ist, synchronisiert mit der Rotation des inneren Rotors 300 und koppelt mit dem inneren Rotor 300.Now the principle of torque generation in the rotating electric machine 1 described. Below the magnetic flux components coming from the stator 100 come out through the outer rotor 200 flow to the inner rotor 300 To couple is at least one component of the rotation of the outer rotor 200 modulated, synchronized with the rotation of the inner rotor 300 and couples with the inner rotor 300 ,
Andererseits enthält der Magnetfluss, der mit den Induktionsspulen I des inneren Rotors 300 koppelt, zumindest eine Komponente, die variiert, ohne von der Rotation des äußeren Rotors 200 moduliert zu sein (d. h. ohne mit der Rotation des inneren Rotors 300 synchronisiert zu sein). Diese Komponente bewirkt, dass die Induktionsspulen I Induktionswechselstrom erzeugen. Der Induktionsstrom wird durch die Dioden D1, D2, D3 und D4 gleichgerichtet, um Erregergleichstrom bereitzustellen, um die Erregerspulen F zu erregen, wodurch bewirkt wird, dass die Rotorzähne 302 als Elektromagneten arbeiten, um Erregermagnetfluss zu erzeugen. Dies bewirkt die Produktion von Drehmoment innerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 1.On the other hand, the magnetic flux associated with the induction coils I of the inner rotor 300 couples, at least one component that varies without the rotation of the outer rotor 200 to be modulated (ie without the rotation of the inner rotor 300 to be synchronized). This component causes the induction coils I to generate induction alternating current. The induction current is rectified by the diodes D1, D2, D3 and D4 to provide excitation DC current to excite the excitation coils F, thereby causing the rotor teeth 302 work as electromagnets to generate exciter magnetic flux. This causes the production of torque within the rotating electrical machine 1 ,
Es wird darauf hingewiesen, dass die Stromzuführung von einer Wechselstromquelle zu den Ankerspulen 104, die mit verteilter Wicklung gewickelt sind, die Erzeugung von Magnetfluss bewirkt, der von den Statorzähnen 102 des Stators 100 herauskommt, durch die Polschuhsegmente 201A des äußeren Rotors 200 fließt und mit den Rotorzähnen 302 des inneren Rotors 300 koppelt.It should be noted that the power supply from an AC source to the armature coils 104 wound with distributed winding, which causes generation of magnetic flux from that of the stator teeth 102 of the stator 100 comes out through the pole shoe segments 201A the outer rotor 200 flows and with the rotor teeth 302 of the inner rotor 300 coupled.
Obschon die Ankerspulen 104 mit konzentrierter Wicklung gewickelt sein können, sind sie dennoch in der vorliegenden Ausführungsform mit verteilter Wicklung gewickelt. In dem Fall mit konzentrierter Wicklung können die Ankerspulen mehr Oberschwingungskomponenten auf der Grundschwingung überlagern, als die mit verteilter Wicklung gewickelten Ankerspulen Oberschwingungen auf der Grundschwingung überlagern können. Weil die auf der Grundschwingung überlagerte Oberschwingungskomponente des Magnetflusses als eine Änderung in der Magnetflussmenge wirkt, bewirken die mit konzentrierter Wicklung gewickelten Ankerspulen 104, dass die Induktionsspulen I effizient Induktionsstrom erzeugen, wodurch eine größere Menge von Erregerstrom bewirkt wird, der den Erregerspulen I zugeführt werden soll, um ein Magnetfeld zu erzeugen.Although the armature coils 104 are wound with concentrated winding, they are nevertheless wound in the present embodiment with distributed winding. In the concentrated winding case, the armature coils may overlap more harmonic components on the fundamental than the armature coils wound with distributed winding may superimpose harmonics on the fundamental. Because the harmonic component of the magnetic flux superimposed on the fundamental acts as a change in the magnetic flux amount, the coiled-coil wound coil coils 104 in that the inductors I efficiently generate induction current causing a larger amount of excitation current to be supplied to the excitation coils I to generate a magnetic field.
Die rotierende elektrische Maschine 1 ist in der Lage, die Rotation des inneren Rotors 300 relativ zu dem Stator 100 durch ein elektromagnetisches Moment (ein Drehmoment) zu ermöglichen, ohne Permanentmagnete bereitzustellen. In diesem inneren Rotor 300 ist es den Rotorzähnen 302 erlaubt, als Elektromagneten zu arbeiten, dessen Magnetisierungsrichtungen (N-Pol oder S-Pol) abwechselnd nacheinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C umgekehrt sind, wodurch ein leicht gängiger Übergang von Magnetfluss, der über den äußeren Rotor und den Stator 100 koppelt, um die Nuten 303 ermöglicht wird.The rotating electric machine 1 is capable of rotation of the inner rotor 300 relative to the stator 100 by an electromagnetic torque (a torque) to allow without providing permanent magnets. In this inner rotor 300 it is the rotor teeth 302 allows to work as an electromagnet whose magnetization directions (N-pole or S-pole) alternately successively along the arc length of the circle about the central longitudinal axis 1C reversed, creating a smooth transition from magnetic flux passing through the outer rotor and the stator 100 coupled to the grooves 303 is possible.
Diese rotierende elektrische Maschine 1 ist in der Lage, zu ermöglichen, dass der äußere Rotor 200 bei niedrigen Drehzahlen rotiert und der innere Rotor 300 bei hohen Drehzahlen rotiert, weil der äußere Rotor 200 relativ zu dem Stator 100 rotierbar ist und weil bewirkt wird, dass der innere Rotor 300, mit dem der Magnetfluss koppelt, der durch den rotierenden äußeren Rotor 200, d. h. durch die Magnetbauteile 201, fließt, relativ zu dem äußeren Rotor 200 durch das elektromagnetische Moment rotiert. Des Weiteren ist die rotierende elektrische Maschine 1 in der Lage, es zu ermöglichen, dass der äußere Rotor 200 bei hohen Drehzahlen rotiert und dass der innere Rotor 300 bei niedrigen Drehzahlen rotiert. This rotating electric machine 1 is able to allow the outer rotor 200 rotated at low speeds and the inner rotor 300 rotated at high speeds because of the outer rotor 200 relative to the stator 100 is rotatable and because it causes the inner rotor 300 to which the magnetic flux couples through the rotating outer rotor 200 ie by the magnetic components 201 , flows relative to the outer rotor 200 rotated by the electromagnetic moment. Furthermore, the rotating electrical machine 1 able to allow it, that the outer rotor 200 rotated at high speeds and that the inner rotor 300 rotated at low speeds.
Des Weiteren ist diese rotierende elektrische Maschine 1 konfiguriert, in Abhängigkeit einer Beziehung des Aufbaus des Stators 100, des äußeren Rotors 200 und des inneren Rotors 300 ein Drehmoment zu erzeugen, das für die vorstehend beschriebene Rotation benötigt wird. Wenn „A” die Polpaaranzahl der Ankerspulen 104 des Stators 100 ist, wenn „H” die Anzahl der Polschuhsegmente 201A ist, die die Anzahl der Pole des äußeren Rotors 200 ausmachen, und wenn „P” die Polpaaranzahl der Rotorzähne (Elektromagnete) 302 ist, d. h. die Polpaaranzahl des inneren Rotors 300, kann insbesondere die vorstehend erwähnte Beziehung durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden. H = |A ± P| (1) Furthermore, this is rotating electric machine 1 configured depending on a relationship of the structure of the stator 100 , the outer rotor 200 and the inner rotor 300 To generate a torque that is needed for the rotation described above. If "A" is the number of pole pairs of the armature coils 104 of the stator 100 is when "H" is the number of pole piece segments 201A is the number of poles of the outer rotor 200 and if "P" is the number of poles of rotor teeth (electromagnets) 302 is, ie the number of pole pairs of the inner rotor 300 In particular, the above-mentioned relationship can be expressed by the following equation (1). H = | A ± P | (1)
Wenn diese Beziehung erfüllt ist, wird Drehmoment effizient erzeugt, um eine effiziente relative Rotation zwischen dem äußeren Rotor 200 und dem inneren Rotor 300 relativ zu dem Stator 100 zu ermöglichen. Beispielsweise erfüllt die rotierende elektrische Maschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Gleichung (1), weil A (die Polpaaranzahl der Ankerspulen 104 an den Stator 100) = 4, H (die Polpaaranzahl des äußeren Rotors 200) = 12 und P (die Polpaaranzahl der Rotorzähne 302 an dem inneren Rotor 300) = 8.When this relationship is met, torque is efficiently generated to allow efficient relative rotation between the outer rotor 200 and the inner rotor 300 relative to the stator 100 to enable. For example, the rotating electrical machine fulfills 1 According to the present embodiment, equation (1) because A (the number of pole pairs of the armature coils 104 to the stator 100 ) = 4, H (the pole pair number of the outer rotor 200 ) = 12 and P (the pole pair number of the rotor teeth 302 on the inner rotor 300 ) = 8.
Nun Bezug nehmend auf 3 ist in der rotierenden elektrischen Maschine 1 der äußere Rotor 200 von dem Stator 100 umgeben. Des Weiteren umgibt der äußere Rotor 200 den inneren Rotor 300. Der äußere Rotor 200 und der innere Rotor 300 sind um die Mittenlängsachse 1C der rotierenden elektrischen Maschine 1 rotierbar.Now referring to 3 is in the rotating electric machine 1 the outer rotor 200 from the stator 100 surround. Furthermore, the outer rotor surrounds 200 the inner rotor 300 , The outer rotor 200 and the inner rotor 300 are around the middle longitudinal axis 1C the rotating electric machine 1 rotatable.
Eine äußere Welle 201, die um die Mittenlängsachse 1C rotierbar ist, ist einstückig mit dem Magnetpfadbauteil 201 des äußeren Rotors 200 verbunden. Eine innere Welle 300, die rotierbar um die Mittenlängsachse 1C ist, ist einstückig mit dem Rotorkern 301 des inneren Rotors 300 verbunden. Dies ermöglicht der rotierenden elektrischen Maschine 1 als Doppelachsenrotor des Flussmodulationstyps konfiguriert zu sein, der Kraft sowohl an die äußere Welle 210, als auch an die innere Welle 310 übertragen kann, indem das Prinzip der Flussmodulation genutzt wird.An outer wave 201 around the center-long axis 1C is rotatable, is integral with the magnetic path component 201 the outer rotor 200 connected. An inner wave 300 rotatable about the central longitudinal axis 1C is integral with the rotor core 301 of the inner rotor 300 connected. This allows the rotating electrical machine 1 Being configured as a double-axis rotor of the flux modulation type, the force on both the outer shaft 210 , as well as to the inner wave 310 can be transmitted using the principle of flux modulation.
Daher kann die rotierende elektrische Maschine 1 gefertigt werden, um dieselbe Funktion wie ein bekannter Planetenradsatz aufzuweisen, so dass der Stator 100 als ein Sonnenrad des Planetenradsatzes, der äußere Rotor 200 als ein Planetenträger des Planetenradsatzes und der innere Rotor 300 als ein Hohlrad des Planetenradsatzes arbeitet. In der veranschaulichten rotierenden elektrischen Maschine 1 ist der äußere Rotor 200 gefertigt, um als Planetenträger zu arbeiten.Therefore, the rotating electric machine 1 be manufactured to have the same function as a known planetary gear, so that the stator 100 as a sun gear of the planetary gear set, the outer rotor 200 as a planet carrier of the planetary gear set and the inner rotor 300 operates as a ring gear of the planetary gear set. In the illustrated rotating electric machine 1 is the outer rotor 200 made to work as a planet carrier.
Dies ermöglicht es der rotierenden elektrischen Maschine 1, nicht nur als ein Kraftübertragungsmechanismus, sondern auch als eine Antriebsquelle zu arbeiten, wenn die rotierende elektrische Maschine 1 an einem Hybridelektrofahrzeug zusammen mit einem Motor (d. h. einem Verbrennungsmotor) montiert wird, um eine Antriebsquelle auszubilden, in den die äußere Welle 210 des äußeren Rotors 200 und die innere Welle 310 des inneren Rotors 300 direkt Anteile eines Kraftübertragungswegs des Fahrzeugs verbunden werden, und indem eine Batterie des Fahrzeugs mit den Ankerspulen 104 des Stators 100 über einen Wechselrichter verbunden wird.This allows the rotating electrical machine 1 Not only as a power transmission mechanism, but also as a power source to work when the rotating electric machine 1 is mounted on a hybrid electric vehicle together with an engine (ie, an internal combustion engine) to form a drive source into which the outer shaft 210 the outer rotor 200 and the inner wave 310 of the inner rotor 300 directly shares a power transmission path of the vehicle are connected, and by a battery of the vehicle with the armature coils 104 of the stator 100 is connected via an inverter.
(Äußerer Rotor)(Outer rotor)
Bezug nehmend auf die 3 und 4 umfasst der äußere Rotor 200 ferner die äußere Welle 210 aus Eisenmaterial, einen ringförmigen Flansch 215 aus Eisenmaterial und eine zylinderförmige zylindrische Welle 214 aus Eisenmaterial, zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Magnetpfadbauteil 201 und nicht-magnetischen Elementen 202.Referring to the 3 and 4 includes the outer rotor 200 furthermore, the outer shaft 210 made of iron material, an annular flange 215 made of iron material and a cylindrical cylindrical shaft 214 of iron material, in addition to the magnetic path component described above 201 and non-magnetic elements 202 ,
Die äußere Welle 210 umfasst einen säulenförmigen Teil mit kleinem Durchmesser 201A und einen flanschähnlichen Teil mit großem Durchmesser 201B, der sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) kontinuierlich von einem inneren Ende des Teils mit kleinem Durchmesser 201A nach außen erstreckt. Der Teil mit großem Durchmesser 210B erstreckt sich radial von der Mittenlängsachse 1C weiter nach außen als der Teil mit kleinem Durchmesser 210A. Der Teil mit großem Durchmesser 210B liegt dem Magnetpfadbauteil 201 gegenüber, so dass dessen inneres Ende, dass sich radial von der Mittenlängsachse 1C nach außen erstreckt, den Magnetpfadbauteil 201 gegenübergestellt ist.The outer wave 210 comprises a columnar part with a small diameter 201A and a flange-like part with a large diameter 201B which is radial (relative to the central longitudinal axis 1C ) continuously from an inner end of the small diameter part 201A extends to the outside. The part with large diameter 210B extends radially from the central longitudinal axis 1C farther out than the small diameter part 210A , The part with large diameter 210B lies the magnetic path component 201 opposite, so that its inner end that extends radially from the central longitudinal axis 1C extends to the outside, the magnetic path component 201 is contrasted.
Der Teil mit kleinem Durchmesser 210A der äußeren Welle 210 weist einen Resolverring 221 auf, einen Resolverrotor 220 und eine Aufnahme 218. Mit dem Resolverring 221 ist der Resolverrotor 220 an dem Teil mit kleinem Durchmesser 210A derart befestigt, dass der Resolverrotor 220 und der Teil mit kleinem Durchmesser 210A zur Rotation um die Mittenlängsachse 1C vereint sind.The small diameter part 210A the outer shaft 210 has a resolver ring 221 on, a resolver rotor 220 and a recording 218 , With the resolver ring 221 is the resolver rotor 220 on the small diameter part 210A so attached that resolver rotor 220 and the small diameter part 210A for rotation about the central longitudinal axis 1C are united.
Die Aufnahme 218, die als ein ringförmiges Teil ausgebildet ist, hält ein später beschriebenes Radialkugellager 21, so dass ein Abschnitt einer nach außen gewandten Seite nahe und umgebend einen inneren Rand der Aufnahme 218 gegenüber einen äußeren Ring des Radialkugellagers 21 trägt. Zusätzlich ist die Aufnahme 218 mit einer Vielzahl von Schraubenmutterteilen 218A bereitgestellt, die mit später beschriebenen Schrauben 26 im Eingriff stehen.The recording 218 formed as an annular part holds a later-described radial ball bearing 21 such that a portion of an outward-facing side near and surrounding an inner edge of the receptacle 218 opposite an outer ring of the radial ball bearing 21 wearing. In addition, the recording 218 with a variety of nut parts 218A provided with later described screws 26 are engaged.
Der Flansch 215 ist zwischen den Teil mit großem Durchmesser 210B der äußeren Welle 210 und einer Baugruppe des Magnetpfadbauteils 201 und der nichtmagnetischen Elemente 202 angebracht. Der Flansch 215 ist aus nicht-magnetischem Material, wie ein Aluminiummaterial, gefertigt. Dies verhindert, dass Magnetfluss, der von den Ankerspulen 104 erzeugt wird, als Streufluss zu der äußeren Welle 210 fließt.The flange 215 is between the part with large diameter 210B the outer shaft 210 and an assembly of the magnetic path component 201 and the non-magnetic elements 202 appropriate. The flange 215 is made of non-magnetic material such as aluminum material. This prevents magnetic flux coming from the armature coils 104 is generated as leakage flux to the outer shaft 210 flows.
Der Teil mit großem Durchmesser 210B und der Flansch 215 sind jeweils mit einem ersten Satz von Einstecklöchern 210B1 und einem zweiten Satz von Einstecklöchern 215A ausgebildet. Jeder der ersten und zweiten Sätze der Einstecklöcher 210B1 und 215A sind radial um die Mittenlängsachse derart angeordnet, dass die Einstecklöcher 210B1 und 215A voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Nicht-magnetische Befestigungselemente 219 sind in diese Einstecklöcher 210B1 und 215A eingesetzt. Die nicht-magnetischen Elemente 202 sind mit Einstecklöchern 202A ausgebildet, in welche die nicht-magnetischen Befestigungselemente 219 eingesetzt sind.The part with large diameter 210B and the flange 215 are each with a first set of insertion holes 210B1 and a second set of insertion holes 215A educated. Each of the first and second sets of insertion holes 210B1 and 215A are arranged radially around the central longitudinal axis such that the insertion holes 210B1 and 215A from each other along the arc length of the circle around the central longitudinal axis 1C are spaced. Non-magnetic fasteners 219 are in these insertion holes 210B1 and 215A used. The non-magnetic elements 202 are with insertion holes 202A formed, in which the non-magnetic fasteners 219 are used.
Jeder der nicht-magnetischen Befestigungselemente 219 ist aus nichtmagnetischem Material gefertigt, das keinen Durchfluss des Magnetflusses erlaubt, z. B. Polyphenylensulfid-(PPS)-Harz oder dergleichen. Im Vergleich zu Befestigungselementen 219 aus magnetischem Material, wird daher der Permanenzwechsel (Schenkelverhältnis) durch die Polschuhsegmente 201A in dem äußeren Rotor 200 groß gemacht, weil die Polschuhsegmente 201A magnetisch unabhängig sind. Dies bewirkt, dass die rotierende elektrische Maschine 1 die Drehmomentdichte verbessert.Each of the non-magnetic fasteners 219 is made of non-magnetic material, which does not allow flow of the magnetic flux, z. Polyphenylene sulfide (PPS) resin or the like. Compared to fasteners 219 made of magnetic material, therefore, the permanence change (leg ratio) by the Polschuhsegmente 201A in the outer rotor 200 made big because the pole shoe segments 201A are magnetically independent. This causes the rotating electric machine 1 improves the torque density.
Ein auftretender Wirbelstrom innerhalb der nicht-magnetischen Befestigungselemente 219 wird von Oberschwingungs-Magnetfluss bewirkt, der innerhalb des Spalts auftritt, und auftretender Wirbelstrom zwischen den nicht-magnetischen Befestigungselementen wird durch den Oberschwingungs-Magnetfluss verursacht. Weil jeder der nicht-magnetischen Befestigungselemente 219 aus nicht-magnetischem Material gefertigt ist, werden Verluste aufgrund solcher auftretenden Wirbelströme reduziert.An occurring eddy current within the non-magnetic fasteners 219 is caused by harmonic magnetic flux occurring within the gap, and eddy current occurring between the non-magnetic fixing elements is caused by the harmonic magnetic flux. Because each of the non-magnetic fasteners 219 is made of non-magnetic material, losses due to such eddy currents are reduced.
Die zylindrische Welle 214 ist um die Mittenlängsachse 1C rotierbar und an den entferntesten axialen Enden des Magnetpfadbauteils 201 und der nicht-magnetischen Elemente 202 von dem Teil mit großem Durchmesser 210B, bezüglich der Mittenlängsachse 1C (d. h. die linke Endseite, gesehen in 3) angeordnet. Die zylindrische Welle 214 ist mit Innengewindelöchern 214A ausgebildet, um mit den nicht-magnetischen Befestigungselementen 219 im Eingriff zu stehen.The cylindrical shaft 214 is about the middle longitudinal axis 1C rotatable and at the most distal axial ends of the magnetic path component 201 and the non-magnetic elements 202 from the large diameter part 210B , with respect to the center longitudinal axis 1C (ie the left end side, seen in 3 ) arranged. The cylindrical shaft 214 is with internally threaded holes 214A designed to work with the non-magnetic fasteners 219 to be engaged.
Die zylindrische Welle 214 ist aus nicht-magnetischem Material, wie rostfreiem, gefertigt. Dies verhindert, dass der von den Ankerspulen 104 erzeugte Magnetfluss durch die zylindrische Welle 214 als Streufluss nach außen fließt.The cylindrical shaft 214 is made of non-magnetic material, such as stainless. This prevents that from the armature coils 104 generated magnetic flux through the cylindrical shaft 214 flows as stray flux to the outside.
Beim Zusammenbau des äußeren Rotors 200 werden die äußere Welle 210 und der Flansch 215 fest an den naheliegenden axialen Enden der Magnetpfadbauteile 201 und der nicht-magnetischen Elemente 202 (d. h. die rechten Endseiten, gesehen in 3) befestigt, und die zylindrische Welle 214 wird fest an die entferntesten axialen Enden des Magnetpfadbauteils 201 und der nicht-magnetischen Elemente 202 (d. h. die linke Endseite, gesehen in 3) befestigt, indem die nicht-magnetischen Befestigungselemente 219 in die Einstecklöcher 210 des Teils mit großem Durchmesser 210B und in die Einstecklöcher 210A des Flanschs 215 nacheinander eingesetzt werden und indem bewirkt wird, dass sie mit den Innengewindelöchern 214A der zylindrischen Welle 214 im Eingriff stehen.When assembling the outer rotor 200 become the outer shaft 210 and the flange 215 firmly at the proximal axial ends of the magnetic path components 201 and the non-magnetic elements 202 (ie the right end sides, seen in 3 ), and the cylindrical shaft 214 becomes fixed to the most distal axial ends of the magnetic path component 201 and the non-magnetic elements 202 (ie the left end side, seen in 3 ) fixed by the non-magnetic fasteners 219 in the insertion holes 210 of the part with large diameter 210B and in the insertion holes 210A of the flange 215 be used successively and by causing them with the internal thread holes 214A the cylindrical shaft 214 are engaged.
(Innerer Rotor)(Inner rotor)
Bezug nehmend auf 3 und 5 umfasst der innere Rotor 300 die innere Welle 310 aus Eisenmaterial. Die innere Welle 310 weist einen äußeren Umfangsteil auf. An dem äußeren Umfangsteil weist die innere Welle 310 eine Ausgleichsplatte 311, einen Abstandshalter 312, die Rotorwicklungen 330, einen Abstandshalter 314, eine Diodenhalterung 315, eine Ausgleichsplatte 316, eine U-Blechmutter 317, einen Aufnehmer 318, einen Resolverrotor 319 und einen Resolverring 320 auf.Referring to 3 and 5 includes the inner rotor 300 the inner wave 310 made of iron material. The inner wave 310 has an outer peripheral part. At the outer peripheral part, the inner shaft 310 a compensating plate 311 a spacer 312 , the rotor windings 330 a spacer 314 , a diode holder 315 , a balancing plate 316 , a U-shaped metal nut 317 , a pick-up 318 , a resolver rotor 319 and a resolver ring 320 on.
Die Ausgleichsplatte 311, die in einer Ringform aus Eisenmaterial ausgebildet ist, ist axial relativ zu der Mittenlängsachse 1c durch ein Flanschteil der inneren Welle 310 positioniert, so dass ein Abschnitt, der einen inneren Rand der Ausgleichsplatte 311 umgibt, in Kontakt mit dem Flanschteil der inneren Welle 310 gehalten wird. Die Ausgleichsplatte 311 hält die Rotorwicklungen 330 über Abstandshalter 312 von dem benachbarten axialen Ende der Rotorwicklungen 330 (d. h. dem rechten Ende, gesehen in 3).The compensation plate 311 formed in a ring shape of iron material is axially relative to the central longitudinal axis 1c by a flange portion of the inner shaft 310 positioned so that a section having an inner edge of the compensating plate 311 surrounds, in contact with the flange portion of the inner shaft 310 is held. The compensation plate 311 holds the rotor windings 330 above spacer 312 from the adjacent axial end of the rotor windings 330 (ie the right end, seen in 3 ).
Der Abstandshalter 312 ist zwischen der Ausgleichsplatte 311 und den benachbarten axialen Ende der Rotorwicklungen 330 angeordnet. Der Abstandshalter 312 ist derart ausgebildet, dass der Abstandshalter 312 sich radial von der Mittenlängsachse 1C weniger als die Rotorwicklungen 330 nach außen erstreckt, und daher bleibt ein Raum zwischen der Ausgleichsplatte 311 und den Rotorwicklungen 330 frei. Der Abstandshalter 312 ist mit einer Ringform aus Aluminiummaterial gebildet. Die Ausgleichsplatte 311 und der Abstandshalter 312 werden von einer relativen Rotation zu der inneren Wellen 310 abgehalten, so dass diese integral mit den Rotorwicklungen 330 rotieren.The spacer 312 is between the balance plate 311 and the adjacent axial end of the rotor windings 330 arranged. The spacer 312 is formed such that the spacer 312 radially from the center longitudinal axis 1C less than the rotor windings 330 extends to the outside, and therefore a space remains between the balance plate 311 and the rotor windings 330 free. The spacer 312 is formed with a ring shape of aluminum material. The compensation plate 311 and the spacer 312 be from a relative rotation to the inner waves 310 held so that these integral with the rotor windings 330 rotate.
Die Ausgleichsplatte 316, die in einer Ringform aus Eisenmaterial gebildet ist, ist axial relativ zu der Mittenlängsachse 1C durch eine U-Blechmutter 317 derart positioniert, dass ein Abschnitt, der einen inneren Rand der Ausgleichsplatte 316 umgibt, in Kontakt mit der U-Blechmutter 317 gehalten wird. Die Ausgleichsplatte 316 hält die Rotorwicklungen 330 über den Diodenhalter 315 und den Abstandshalter 314 von dem anderen axialen Ende der Rotorwicklungen 330 (d. h. der linken Endseite, gesehen in 3).The compensation plate 316 formed in a ring shape of iron material is axially relative to the central longitudinal axis 1C through a U-shaped metal nut 317 positioned such that a portion having an inner edge of the balance plate 316 surrounds, in contact with the U-shaped metal nut 317 is held. The compensation plate 316 holds the rotor windings 330 over the diode holder 315 and the spacer 314 from the other axial end of the rotor windings 330 (ie the left end side, seen in 3 ).
Der Abstandshalter 314 ist zwischen dem Diodenhalter 315 und dem gegenüberliegenden axialen Ende der Rotorwicklungen 330 angeordnet. Der Abstandshalter 314 ist derart ausgebildet, dass sich der Abstandshalter 312 von der Mittenlängsachse 1C weiter radial nach außen erstreckt als die Rotorwicklungen 330, und daher wird ein Raum zwischen dem Diodenhalter 315 und den Rotorwicklungen 330 frei gelassen. Der Abstandshalter 314 ist in einer Ringform aus Aluminiummaterial gebildet.The spacer 314 is between the diode holder 315 and the opposite axial end of the rotor windings 330 arranged. The spacer 314 is formed such that the spacer 312 from the middle longitudinal axis 1C further extends radially outward than the rotor windings 330 , and therefore becomes a space between the diode holder 315 and the rotor windings 330 left free. The spacer 314 is formed in a ring shape of aluminum material.
Der Diodenhalter 315 umfasst eine ringförmig ausgebildete Leiterplatte und hält die zuvor erwähnten Dioden D1, D2, D3 und D4. Die Ausgleichsplatte 316, der Diodenhalter 315 und der Abstandshalter 314 werden von der Rotation relativ zu der inneren Welle 310 abgehalten, so dass sie sich einstückig mit den Rotorwicklungen 330 drehen.The diode holder 315 comprises a ring-shaped printed circuit board and holds the aforementioned diodes D1, D2, D3 and D4. The compensation plate 316 , the diode holder 315 and the spacer 314 be from the rotation relative to the inner shaft 310 held so that they are integral with the rotor windings 330 rotate.
Die U-Blechmutter 317 weist eine innere Umfangsfläche auf, die mit einem (nicht dargestellten) Innengewinde ausgebildet ist, in welche ein (nicht dargestelltes) Außengewinde an einer äußeren Umfangsfläche der inneren Welle 310 geschraubt wird. Die Rotorwicklungen 330 sind fest an der inneren Welle 310 gegen eine Axialbewegung entlang und eine Rotation um die Mittenlängsachse 1C befestigt, indem die U-Blechmutter 317 an die innere Welle 310 geschraubt wird, wobei die Rotorwicklungen 330 zwischen den Ausgleichsplatten 311 und 316 über die Abstandshalter 312 und 314 und den Diodenhalter 315 angeordnet sind.The U-shaped metal nut 317 has an inner peripheral surface formed with an internal thread (not shown) into which an external thread (not shown) is formed on an outer peripheral surface of the inner shaft 310 is screwed. The rotor windings 330 are stuck to the inner shaft 310 against an axial movement along and a rotation about the central longitudinal axis 1C fastened by the U-shaped metal nut 317 to the inner shaft 310 is screwed, the rotor windings 330 between the balancing plates 311 and 316 over the spacers 312 and 314 and the diode holder 315 are arranged.
Die Aufnahme 318, die mit einer Ringform ausgebildet ist, hält ein Radialkugellager 23, das später beschrieben wird, so dass ein Abschnitt einer nach außen gewandten Seite (d. h. die linke axiale Endseite, gesehen in 3), die nahe an einem inneren Rand der Aufnahme 318 ist und diesen umgibt, gegen einen äußeren Ring des Radialkugellagers 23 lagert. An Abschnitten an einer innenliegend zugewandten Seite (d. h. die rechte axiale Endseite, gesehen in 3), ist zusätzlich eine Aufnahme 318 mit einer Vielzahl von Schraubenmutterteilen 318A bereitgestellt, welche mit später beschriebenen Schrauben 25 im Eingriff stehen.The recording 318 , which is formed with a ring shape, holds a radial ball bearing 23 which will be described later so that a portion of an outward-facing side (ie, the left axial end side, seen in FIG 3 ), which are close to an inner edge of the recording 318 is and surrounds this, against an outer ring of the radial ball bearing 23 outsourced. At portions on an inside facing side (ie the right axial end side, seen in FIG 3 ), is an additional recording 318 with a variety of nut parts 318A provided with screws described later 25 are engaged.
(Gesamtaufbau mit Gehäuse)(Overall construction with housing)
Bezug nehmend auf 3 umfasst die rotierende elektrische Maschine 1 ein Gehäuse 10, wobei der zuvor beschriebene Stator 100, der äußere Rotor 200 und der innere Rotor 300 darin aufgenommen sind.Referring to 3 includes the rotating electrical machine 1 a housing 10 , wherein the stator described above 100 , the outer rotor 200 and the inner rotor 300 are included therein.
Das Gehäuse 10 umfasst einen ersten Flansch 11, einen ersten Abstandshalter 12, ein erstes Gehäuse oder Untergehäuse 13, ein zweites Gehäuse oder Untergehäuse 14, einen zweiten Abstandshalter 15 und einen zweiten Flansch 16.The housing 10 includes a first flange 11 , a first spacer 12 , a first housing or sub-housing 13 , a second housing or sub-housing 14 , a second spacer 15 and a second flange 16 ,
Das erste Untergehäuse 13 umfasst ein scheibenförmiges Plattenteil 13A und ein zylindrisches Teil 13B, das sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) kontinuierlich von einem äußeren Rand an einem innenliegenden Ende des Plattenteils 13A nach außen erstreckt. Das Plattenteil 13A ist mit einem mittigen Durchgangsloch 13C ausgebildet. Das Durchgangsloch 13C ermöglicht es, dass der Teil mit kleinem Durchmesser 210A der äußeren Welle 210 dadurch verläuft.The first sub-housing 13 comprises a disk-shaped plate part 13A and a cylindrical part 13B extending radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) continuously from an outer edge at an inner end of the plate member 13A extends to the outside. The plate part 13A is with a central through hole 13C educated. The through hole 13C allows the part with a small diameter 210A the outer shaft 210 passes through it.
Der Stator 100 ist fest an einer inneren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 13B befestigt. Des Weiteren liegt der zylindrische Teil 13B radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) dem Magnetpfadbauteil 201 und den nicht-magnetischen Elementen 202, dem Rotorkern 301 des inneren Rotors 300 und den Rotorwicklungen 330 gegenüber.The stator 100 is fixed to an inner peripheral surface of the cylindrical part 13B attached. Furthermore, there is the cylindrical part 13B radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) the magnetic path component 201 and the non-magnetic elements 202 , the rotor core 301 of the inner rotor 300 and the rotor windings 330 across from.
Der Stator 100, das Magnetpfadbauteil 201 des äußeren Rotors 200 und die nicht-magnetischen Elemente 202, der Rotorkern 301 des inneren Rotors 300 und die Rotorwicklungen 330 sind wie beschrieben innerhalb des zylindrischen Teils 13B aufgenommen.The stator 100 , the magnetic path component 201 the outer rotor 200 and the non-magnetic elements 202 , the rotor core 301 of the inner rotor 300 and the rotor windings 330 are as described within the cylindrical part 13B added.
Das Radialkugellager 21 ist in dem Durchgangsloch 13C angeordnet. Das Radialkugellager 21 ist relativ zu der Mittenlängsachse 1C positioniert, indem Schrauben 26 in das Plattenteil 13A des ersten Untergehäuses 13 eingesetzt werden und indem die Schrauben 26 in die Schraubenmutterteile 218A der Aufnahme 218 geschraubt werden. Das Plattenteil 13A des ersten Untergehäuses 13 lagert den Teil mit kleinem Durchmesser 210A der äußeren Welle 210 über das Radialkugellager 21 auf drehbare Weise.The radial ball bearing 21 is in the through hole 13C arranged. The radial ball bearing 21 is relative to the center longitudinal axis 1C positioned by screws 26 in the plate part 13A of the first sub-housing 13 be inserted and by the screws 26 in the nutshell parts 218A the recording 218 be screwed. The plate part 13A of the first sub-housing 13 stores the small diameter part 210A the outer shaft 210 over the radial ball bearing 21 in a rotatable way.
Der Resolversensor 31 ist fest innerhalb des Durchgangslochs 13C montiert. Andererseits ist der scheibenförmige Resolverrotor 220 an dem Teil mit kleinem Durchmesser 210A der äußeren Welle 210 bereitgestellt, so dass der Resolverrotor 220 radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) dem Resolversensor 31 gegenüber gestellt ist. Der Resolverrotor 220 ist mit dem Resolverring 221 an dem Teil mit kleinem Durchmesser 210A befestigt, so dass der Resolverrotor 220 und der Teil mit kleinem Durchmesser 210A zur Rotation um die Mittenlängsachse 1C vereint sind.The resolver sensor 31 is firmly inside the through hole 13C assembled. On the other hand, the disc-shaped resolver rotor 220 on the small diameter part 210A the outer shaft 210 provided so that the resolver rotor 220 radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) the resolver sensor 31 opposite. The resolver rotor 220 is with the resolver ring 221 on the small diameter part 210A attached so that the resolver rotor 220 and the small diameter part 210A for rotation about the central longitudinal axis 1C are united.
Der Resolversensor 31 detektiert einen Drehwinkel des äußeren Rotors 200, indem er einen Drehwinkel des Resolverrotors 220 detektiert.The resolver sensor 31 detects a rotation angle of the outer rotor 200 by giving a rotation angle of the resolver rotor 220 detected.
Das zweite Untergehäuse 14 umfasst einen äußeren zylindrischen Teil 14A, einen inneren zylindrischen Teil 14B, der innerhalb des äußeren zylindrischen Teils 14A angeordnet ist und einen scheibenförmigen Plattenteil 14C, der kontinuierlich den äußeren und dem inneren zylindrischen Teil 14A und 14B verbindet, um diese miteinander zu verbinden.The second sub-housing 14 includes an outer cylindrical part 14A , an inner cylindrical part 14B that is inside the outer cylindrical part 14A is arranged and a disc-shaped plate part 14C , which continuous the outer and the inner cylindrical part 14A and 14B connects to connect them together.
Das erste Untergehäuse 13 und das zweite Untergehäuse 14 sind miteinander derart verbunden, um den Stator 100, den äußeren Rotor 200 und den inneren Rotor 300 aufzunehmen, indem der zylindrische Teil 13B des ersten Untergehäuses 13 und der äußere zylindrische Teil 14A des zweiten Untergehäuses 14 mit ihren einander gegenüberliegenden axialen Enden, die aneinander stoßen, mittels nicht gezeigter Befestigungselemente fest befestigt werden.The first sub-housing 13 and the second sub-housing 14 are connected to each other in such a way to the stator 100 , the outer rotor 200 and the inner rotor 300 take up by the cylindrical part 13B of the first sub-housing 13 and the outer cylindrical part 14A of the second sub-housing 14 with their opposite axial ends which abut each other, are fixedly secured by means not shown fasteners.
Der äußere zylindrische Teil 14A liegt radial dem axialen Endabschnitt der zylindrischen Welle 214 des äußeren Rotors 200 gegenüber und lagert die zylindrische Welle 214 über ein Radialkugellager 22 auf drehbare Weise.The outer cylindrical part 14A is radially to the axial end portion of the cylindrical shaft 214 the outer rotor 200 opposite and supports the cylindrical shaft 214 via a radial ball bearing 22 in a rotatable way.
In dem veranschaulichten Beispiel ist der Rotor 200 in der Form einer becherformigen Struktur ausgebildet, in welcher das Magnetpfadbauteil 201 und die nicht-magnetischen Elemente 202 an den Teil mit großem Durchmesser 210B der äußeren Welle 210 befestigt sind.In the illustrated example, the rotor is 200 in the form of a cup-shaped structure in which the magnetic path component 201 and the non-magnetic elements 202 to the part with large diameter 210B the outer shaft 210 are attached.
Wenn der äußere Rotor 200 mit der becherförmigen Struktur an dem ersten Untergehäuse 13 Auslege-gelagert wird, wird eine elektromagnetische Vibration erhöht, wenn die natürliche Vibration auftritt oder wenn elektromagnetische Anziehungskräfte auf den äußeren Rotor 200 wirken und die natürliche Vibration des äußeren Rotors 200 wird resonant, so dass eine übermäßige Kraft auf den äußeren Rotor 200 wirkt. Wenn der äußere Rotor 200 exzentrisch rotiert, wird des Weiteren eine übermäßige Last auf das Radialkugellager aufgebracht, das den äußeren Rotor 200 Auslege-lagert, was die Haltbarkeit dieses Radialkugellagers beeinträchtigt. If the outer rotor 200 with the cup-shaped structure on the first lower housing 13 Exposure-bearing, an electromagnetic vibration is increased when the natural vibration occurs or when electromagnetic attraction forces on the outer rotor 200 act and the natural vibration of the outer rotor 200 becomes resonant, leaving an excessive force on the outer rotor 200 acts. If the outer rotor 200 eccentrically rotated, further, an excessive load is applied to the radial ball bearing, which is the outer rotor 200 Lay-outs, which affects the durability of this radial ball bearing.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist daher die zylindrische Welle 214, die einstückig mit dem äußeren Rotor 200 ist, an dem zweiten Untergehäuse 14 durch das Radialkugellager 22 gelagert, das in der radialen Ausdehnung relativ zu der Mittenlängsachse 1C größer als das Radialkugellager 21 ist, das die äußere Welle 210 lagert.In the illustrated embodiment, therefore, the cylindrical shaft 214 that are integral with the outer rotor 200 is, on the second sub-housing 14 through the radial ball bearing 22 stored, which in the radial extent relative to the central longitudinal axis 1C larger than the radial ball bearing 21 is that the outer shaft 210 outsourced.
Dies ermöglicht es, dass der äußere Rotor 200 an beiden Enden gelagert ist. Dieser Aufbau verhindert einen Anstieg der elektromagnetischen Vibration und eine Aufbringung von einer übermäßigen Last auf das Radialkugellager 21, welche durch eine exzentrische Rotation des äußeren Rotors 200 verursacht wird.This allows the outer rotor 200 is stored at both ends. This structure prevents an increase in the electromagnetic vibration and an application of an excessive load on the radial ball bearing 21 caused by an eccentric rotation of the outer rotor 200 is caused.
Der Resolversensor 32 ist fest innerhalb des inneren zylindrischen Teils 14B montiert. Andererseits ist der scheibenförmige Resolverrotor 319 an der inneren Welle 310 bereitgestellt, so dass der Resolverrotor 319 radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) dem Resolversensor 32 gegenübergestellt ist. Der Resolverrotor 319 ist mit dem Resolverring 320 an der inneren Welle 310 befestigt, so dass der Resolverrotor 319 und die innere Welle 310 zur Rotation um die Mittenlängsachse 1C vereint sind.The resolver sensor 32 is fixed inside the inner cylindrical part 14B assembled. On the other hand, the disc-shaped resolver rotor 319 on the inner shaft 310 provided so that the resolver rotor 319 radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) the resolver sensor 32 is contrasted. The resolver rotor 319 is with the resolver ring 320 on the inner shaft 310 attached so that the resolver rotor 319 and the inner wave 310 for rotation about the central longitudinal axis 1C are united.
Der Resolversensor 32 detektiert einen Drehwinkel des inneren Rotors 300, indem er einen Drehwinkel des Resolverrotors 319 detektiert.The resolver sensor 32 detects a rotation angle of the inner rotor 300 by giving a rotation angle of the resolver rotor 319 detected.
Das Radialkugellager 23 ist innerhalb des inneren zylindrischen Teils 14B angeordnet. Das Radialkugellager 23 ist relativ zu der Mittenlängsachse 1C positioniert, indem Schrauben 25 in den inneren zylindrischen Teil 14B eingesetzt werden und indem die Schrauben 25 in die Schraubenmutterteile 318A der Aufnahme 318 geschraubt werden. Der innere zylindrische Teil 14B des zweiten Untergehäuses 14 lagert die innere Welle 310 über das Radialkugellager 23 auf drehbare Weise.The radial ball bearing 23 is inside the inner cylindrical part 14B arranged. The radial ball bearing 23 is relative to the center longitudinal axis 1C positioned by screws 25 in the inner cylindrical part 14B be inserted and by the screws 25 in the nutshell parts 318A the recording 318 be screwed. The inner cylindrical part 14B of the second sub-housing 14 stores the inner shaft 310 over the radial ball bearing 23 in a rotatable way.
Ein Radialkugellager 24 ist innerhalb des Teils mit großem Durchmesser 210B der äußeren Welle 210 angeordnet. Der Teil mit großem Durchmesser 210B lagert den innenliegenden Endabschnitt der inneren Welle 310 auf drehbare Weise.A radial ball bearing 24 is inside the large diameter part 210B the outer shaft 210 arranged. The part with large diameter 210B supports the inner end portion of the inner shaft 310 in a rotatable way.
Der erste Abstandshalter 12 ist mit einem Durchgangsloch 12A ausgebildet. Das Durchgangsloch 12A ermöglicht den Durchgang eines Kabels 31A, das sich von dem Resolversensor 31 erstreckt. Der erste Abstandshalter 12 ist zwischen dem ersten Untergehäuse 13 und dem ersten Flansch 11 angeordnet, um einen Raum für das Kabel 31A zum Durchgang zwischen dem ersten Untergehäuse 13 und dem ersten Flansch 11 sicher zu stellen. The first spacer 12 is with a through hole 12A educated. The through hole 12A allows the passage of a cable 31A that is different from the resolver sensor 31 extends. The first spacer 12 is between the first sub-housing 13 and the first flange 11 arranged a space for the cable 31A to the passage between the first sub-housing 13 and the first flange 11 to make sure.
Der zweite Abstandshalter 15 ist mit einem Durchgangsloch 15A ausgebildet. Das Durchgangsloch 15A ermöglicht den Durchgang eines Kabels 32A, das sich von dem Resolversensor 32 erstreckt. Der zweite Abstandshalter 15 ist zwischen dem zweiten Untergehäuse 14 und dem zweiten Flansch 16 angeordnet, um einen Raum zum Durchgang des Kabels 32A zwischen dem zweiten Untergehäuse 14 und dem zweiten Flansch 16 sicher zu stellen.The second spacer 15 is with a through hole 15A educated. The through hole 15A allows the passage of a cable 32A that is different from the resolver sensor 32 extends. The second spacer 15 is between the second sub-housing 14 and the second flange 16 arranged a space for the passage of the cable 32A between the second sub-housing 14 and the second flange 16 to make sure.
Der erste Flansch 11 ist fest an dem zylindrischen ersten Abstandshalter 12 mittels nicht dargestellten Befestigungselementen befestigt. Der erste Flansch 11 ist mit einer Flanschform ausgebildet, die eine größere radiale Abmessung relativ zu der Mittenlängsachse 1C als das erste Untergehäuse 13 hat. Der erste Flansch 11 ist angepasst, um fest mittels nicht gezeigter Befestigungselemente an der Fahrzeugkarosserie montiert zu werden.The first flange 11 is fixed to the cylindrical first spacer 12 fastened by means not shown fasteners. The first flange 11 is formed with a flange shape having a larger radial dimension relative to the central longitudinal axis 1C as the first sub-housing 13 Has. The first flange 11 is adapted to be fixedly mounted by means not shown fasteners to the vehicle body.
Eine Kupplung 33 ist fest an den Endabschnitt des Teils mit kleinem Durchmesser 210A der äußeren Welle 210 gekoppelt. Über diese Kupplung 33 ist beispielsweise eine Antriebswelle des Fahrzeugs mit dem Teil mit kleinem Durchmesser 210A der äußeren Welle 210 gekoppelt. Die Rotation der äußeren Welle 210 wird zu der Antriebswelle des Fahrzeugs übertragen.A clutch 33 is fixed to the end portion of the small diameter part 210A the outer shaft 210 coupled. About this coupling 33 For example, is a drive shaft of the vehicle with the small diameter part 210A the outer shaft 210 coupled. The rotation of the outer shaft 210 is transmitted to the drive shaft of the vehicle.
Der zweite Flansch 16 ist fest an dem zylindrischen zweiten Abstandshalter 15 mittels nicht dargestellten Befestigungselementen befestigt. Der zweite Flansch 16 ist in einer Flanschform ausgebildet, die eine größere radiale Abmessung relativ zu der Mittenlängsachse 1C als das zweite Untergehäuse 14 hat. Der zweite Flansch 16 ist angepasst, mittels nicht gezeigten Befestigungselementen fest an der Fahrzeugkarosserie montiert zu werden.The second flange 16 is fixed to the cylindrical second spacer 15 fastened by means not shown fasteners. The second flange 16 is formed in a flange shape having a larger radial dimension relative to the central longitudinal axis 1C as the second sub-housing 14 Has. The second flange 16 is adapted to be fixedly mounted by means not shown fasteners to the vehicle body.
Eine Kupplung 34 ist fest an den Endabschnitt der inneren Welle 310 des inneren Rotors 300 gekoppelt. Über diese Kupplung 34 ist beispielsweise eine Ausgangswelle eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors des Fahrzeugs mit der inneren Welle 310 verbunden. Die Rotation des Verbrennungsmotors wird über die Kupplung 34 zu der inneren Welle 310 übertragen. In der veranschaulichten rotierenden elektrischen Maschine 1 ist die Antriebswelle des Fahrzeugs mit der äußeren Welle 210 verbunden und die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors ist mit der inneren Welle 310 verbunden. In einer anderen Ausführungsform kann die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors mit der äußeren Welle 210 verbunden sein und die Antriebswelle des Fahrzeugs kann mit der inneren Welle 310 verbunden sein.A clutch 34 is fixed to the end portion of the inner shaft 310 of the inner rotor 300 coupled. About this coupling 34 For example, is an output shaft of an internal combustion engine, not shown, of the vehicle with the inner shaft 310 connected. The rotation of the internal combustion engine is via the clutch 34 to the inner shaft 310 transfer. In the illustrated rotating electric machine 1 is the drive shaft of the vehicle with the outer shaft 210 connected and the output shaft of the internal combustion engine is connected to the inner shaft 310 connected. In another embodiment, the output shaft of the internal combustion engine with the outer shaft 210 be connected and the drive shaft of the vehicle can with the inner shaft 310 be connected.
(Isolator)(Insulator)
In der so konfigurierten rotierenden elektrischen Maschine 1 wird die Vibration des Verbrennungsmotors, in dem Fall, indem der innere Rotor 300 mit der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, zu dem inneren Rotor 300 über die Ausgangswelle übertragen, wodurch bewirkt wird, dass die Rotorwicklungen 330 an dem inneren Rotor 300 vibrieren. Insbesondere vibrieren die Rotorwicklungen 330 beträchtlich beim Auftreten einer Resonanz.In the thus configured rotating electrical machine 1 is the vibration of the internal combustion engine, in the case by the inner rotor 300 is connected to the output shaft of the internal combustion engine, to the inner rotor 300 transmitted through the output shaft, thereby causing the rotor windings 330 on the inner rotor 300 vibrate. In particular, the rotor windings vibrate 330 considerably when a resonance occurs.
Wenn die Rotorwicklungen 330 vibrieren, wird der Schutzfilm der Rotorwicklungen 330 abgenutzt, weil dieser mit den Rotorzähnen 302 aus elektromagnetischen Stahlplatten in einem Schleifkontakt ist, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Durchbruchs des Schutzfilms erhöht wird. Beim Durchbruch des Schutzfilms der Rotorwicklungen 330 werden die Rotorwicklungen 330 geerdet. When the rotor windings 330 vibrate, the protective film of the rotor windings becomes 330 worn because of this with the rotor teeth 302 of electromagnetic steel plates in sliding contact, thereby increasing the likelihood of breakage of the protective film. When breakthrough of the protective film of the rotor windings 330 become the rotor windings 330 grounded.
In dem in 6 veranschaulichten Beispiel umfasst daher der innere Rotor 300 eine Vielzahl von Isolatoren 340 aus Harz mit elektrisch isolierender Eigenschaft, von denen jeder zwischen einem der Rotorzähne 302 und dem zugeordneten einen aus der Vielzahl der Sätze von Rotorwicklungen 330 ist.In the in 6 illustrated example, therefore, includes the inner rotor 300 a variety of insulators 340 made of resin with electrically insulating property, each of which between one of the rotor teeth 302 and the associated one of the plurality of sets of rotor windings 330 is.
Die Rotorwicklungen 330 sind um jeden der Isolatoren 340 im Vorhinein gewickelt und werden von diesen gehalten. Die Isolatoren 340, von denen jeder die Rotorwicklungen 330 hält, sind an den jeweiligen Rotorzähnen 302 befestigt, so dass jeder der Isolatoren 340 einen der Rotorzähne 302 umgibt. Dies verhindert einen Kontakt der Rotorwicklungen 330 mit den Rotorzähnen 302, wodurch verhindert wird, dass der Schutzfilm von jeder der Rotorwicklungen 330 dünn abgenutzt wird, weil dieser in einen Schleifkontakt mit den Rotorzähnen 302 kommt, wodurch kein Durchbruch des Schutzfilms verursacht wird. In dem veranschaulichten inneren Rotor 300 hat jeder der Rotorzähne 302 an seinem radial äußeren Ende keinen Flansch, im Gegensatz zu den Rotorzähnen der bekannten rotierenden elektrischen Maschine, und so hat er bei jedem Querschnitt durch den Rotorzahn 302 entlang der Mittenlängsachse 1C das gleiche Querschnittsprofil oder er kann unterschiedliche Querschnittsprofile haben, die schrittweise in ihrer Fläche in einer radialen (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) Richtung hin zu dem radial äußeren Ende ansteigen.The rotor windings 330 are around each of the insulators 340 Wrapped in advance and held by them. The insulators 340 each of which is the rotor windings 330 stops are at the respective rotor teeth 302 attached so that each of the insulators 340 one of the rotor teeth 302 surrounds. This prevents contact of the rotor windings 330 with the rotor teeth 302 , thereby preventing the protective film from each of the rotor windings 330 Wears thin, because this in a sliding contact with the rotor teeth 302 comes, causing no breakthrough of the protective film. In the illustrated inner rotor 300 has each of the rotor teeth 302 at its radially outer end no flange, in contrast to the rotor teeth of the known rotary electric machine, and so it has at each cross section through the rotor tooth 302 along the center longitudinal axis 1C the same cross-sectional profile or he may have different cross-sectional profiles that gradually in their area in a radial (relative to the central longitudinal axis 1C ) Towards the radially outer end.
Der Magnetfluss, der von dem Stator 100 erzeugt wird und mit jeder der Induktionsspulen I des inneren Rotors 300 koppelt, enthält einen asynchronen Magnetfluss, der unsynchronisiert mit der Rotation des inneren Rotors 300 variiert. Der asynchrone Magnetfluss wird daran gehindert, beispielsweise durch den Flansch von jedem der bisherigen Rotorzähne blockiert zu werden, wodurch die Induktionsspule I dazu veranlasst wird, effizient Induktionsstrom zu erzeugen. Weil jeder der Rotorzähne 302 kein Flansch aufweist, kann jeder der Isolatoren 340 an einen der Rotorzähne 302 in eine Richtung radial nach innen von der Außenseite hin zu der Mittenlängsachse 1C befestigt werden. The magnetic flux flowing from the stator 100 is generated and with each of the induction coils I of the inner rotor 300 couples, contains an asynchronous magnetic flux, which is unsynchronized with the rotation of the inner rotor 300 varied. The asynchronous magnetic flux is prevented from being blocked by the flange of each of the previous rotor teeth, for example, causing the induction coil I to efficiently generate induction current. Because each of the rotor teeth 302 has no flange, can each of the insulators 340 to one of the rotor teeth 302 in a direction radially inward from the outside toward the central longitudinal axis 1C be attached.
Der detaillierte Aufbau von jedem der Isolatoren 340 wird im Folgenden beschrieben. Bezugnehmend auf die 7, 8 und 9 umfasst ein Isolator 340 ein Rohr oder einen rohrähnlichen Kern 341 und einen Flansch 342 an dem rohrähnlichen Kern 341. Die Rotorwicklungen 330 sind um den rohrähnlichen Kern 341 gewickelt. Im installierten Zustand des Isolators 340 an dem Rotorzahn 302 erstreckt sich der rohrähnliche Kern 341 mit einer Länge entlang der Mittenlängsachse 1C und er erstreckt sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von der Basis des Rotorkerns 301 nach außen. Der Flansch 342 erstreckt sich von einem radial äußeren Ende des rohrähnlichen Kerns 341 derart nach außen, dass der Flansch 342 das radial äußere Ende des rohrähnlichen Kerns 341 umgibt. Wie aus 9 ersichtlich, ist eine äußere Fläche des Flansches 342 bündig gefügt mit der äußeren Umfangsfläche 302a des Rotorzahns 302, der von dem Isolator 340 umgeben ist.The detailed structure of each of the insulators 340 is described below. Referring to the 7 . 8th and 9 includes an insulator 340 a pipe or pipe-like core 341 and a flange 342 at the tube-like core 341 , The rotor windings 330 are around the tube-like core 341 wound. In the installed state of the insulator 340 at the rotor tooth 302 extends the tube-like core 341 with a length along the central longitudinal axis 1C and it extends radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the base of the rotor core 301 outward. The flange 342 extends from a radially outer end of the tube-like core 341 so outward, that the flange 342 the radially outer end of the tube-like core 341 surrounds. How out 9 can be seen, is an outer surface of the flange 342 flush with the outer peripheral surface 302a of the rotor tooth 302 that of the insulator 340 is surrounded.
Die Induktionsspule I ist um einen radial äußeren Abschnitt des rohrähnlichen Kerns 341 gewickelt und radial nach innen von dem Flansch 342 mit einem Spalt beabstandet. Die Erregerspule F ist um einen radial inneren Abschnitt des rohrähnlichen Kerns 341 gewickelt.The induction coil I is about a radially outer portion of the tube-like core 341 wrapped and radially inward of the flange 342 spaced apart with a gap. The excitation coil F is about a radially inner portion of the tube-like core 341 wound.
Der rohrähnliche Kern 341 ist mit einem Passformloch 341A ausgebildet, das im Querschnitt eine rechteckige Form hat. Dieses Passformloch 341A ist dimensioniert, um einen der Rotorzähne 302 aufzunehmen, so dass der Rotorzahn 302 in das Passformloch 341A ohne Spiel eingesetzt werden kann.The tube-like core 341 is with a fitting hole 341A formed, which has a rectangular shape in cross section. This fitting hole 341A is dimensioned to one of the rotor teeth 302 so that the rotor tooth 302 in the fit hole 341A Can be used without play.
Der Flansch 342 erstreckt sich von dem radial äußeren Ende des rohrähnlichen Kerns 341 in Umfangsrichtung entlang des inneren Rotors 300 nach außen, so dass die äußere Oberfläche des Flansches 342 bündig gefugt mit der äußeren Umfangsfläche 302a des Rotorzahns 302 ist, der von dem Isolator 340 umgeben ist. Des Weiteren erstreckt sich der Flansch 342 axial entlang der Mittenlängsachse 1C. Der Flansch 342 erstreckt sich in Umfangsrichtung mit einer Bogenlänge eines Kreises um die Mittenlängsachse 1C und erstreckt sich axial mit einer Länge entlang der Mittenlängsachse 1C, so dass die Länge entlang der Mittenlängsachse 1C länger ist als die Bogenlänge um die Mittenlängsachse 1C.The flange 342 extends from the radially outer end of the tube-like core 341 in the circumferential direction along the inner rotor 300 outward, leaving the outer surface of the flange 342 flush grooved with the outer peripheral surface 302a of the rotor tooth 302 is that of the insulator 340 is surrounded. Furthermore, the flange extends 342 axially along the central longitudinal axis 1C , The flange 342 extends in the circumferential direction with an arc length of a circle around the central longitudinal axis 1C and extends axially with a length along the central longitudinal axis 1C , so that the length along the central longitudinal axis 1C is longer than the arc length around the central longitudinal axis 1C ,
Bezug nehmend auf die 6 und 9, ist jeder der Isolatoren 340, welcher in einem Zustand einer Kassettenspule ist, bei dem die Induktionsspule I und die gewickelte Spule F um den Isolator 340 gewickelt sind, an einem der Rotorzähne 302 in einer Richtung radial von der Außenseite nach innen hin zu der Mittenlängsachse 1C befestigt, indem der Rotorzahn 302 in das Passformloch 341A eingesetzt wird.Referring to the 6 and 9 , is each of the insulators 340 which is in a state of a cassette coil in which the induction coil I and the wound coil F are wound around the insulator 340 are wound on one of the rotor teeth 302 in a direction radially inward from the outside toward the center longitudinal axis 1C attached by the rotor tooth 302 in the fit hole 341A is used.
Dies bewirkt nicht nur, dass der Schutzfilm der Rotorwicklung 330 geschützt ist, sondern auch dass die Durchführbarkeit der Montage verbessert ist, weil jeder der Isolatoren 340, der in einem Zustand ist, bei dem die Rotorwicklungen um den Isolator 340 gewickelt sind, genannt „Kassettenspulenstruktur”, an einem der Rotorzähne 302 in einer Richtung von der Außenseite radial nach innen hin zu der Mittenlängsachse 1C befestigt ist.This not only causes the protective film of the rotor winding 330 is protected, but also that the feasibility of assembly is improved, because each of the insulators 340 which is in a state where the rotor windings around the insulator 340 wound, called "cassette coil structure", on one of the rotor teeth 302 in a direction from the outside radially inward toward the central longitudinal axis 1C is attached.
Eine Lebensdauer eines Isolierschutzfilms an einer Grenze zwischen der Induktionsspule I und der Erregerspule F wird wahrscheinlich reduziert, weil die Induktionsspule I und die Erregerspule F wechselseitig unterschiedliche Spannungen und Ströme erzeugen, wenn die Induktionsspule I und die Erregerspule F um den Isolator 340 gewickelt sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird so verhindert, dass die Induktionsspule I und die Erregerspule F miteinander in Kontakt kommen, indem ein Bereich, um den die Induktionsspule I gewickelt ist, von einem Bereich, um den die Erregerspule F gewickelt ist, durch einen Teil des Isolators 340 getrennt ist, wie im Folgenden beschrieben wird.A life of an insulating protective film at a boundary between the inductor I and the exciting coil F is likely to be reduced because the inductor I and the exciting coil F mutually generate different voltages and currents when the inductor I and the exciting coil F around the insulator 340 are wound. According to the present embodiment, the induction coil I and the exciting coil F are prevented from coming into contact with each other by a region around which the induction coil I is wound from a region around which the exciting coil F is wound through a part of the insulator 340 is disconnected, as described below.
Bezug nehmend auf die 7 und 8 weist der Isolator 340 eine Zwischenrippe 343 auf, die einen Bereich 340I, um den die Induktionsspule I gewickelt ist, von einem Bereich 340F, um den die Erregerspule F gewickelt ist, trennt. Wie bei dem Flansch 342, der sich von dem radial äußeren Ende des rohrähnlichen Kerns 341 nach außen erstreckt, erstreckt sich die Innenrippe 344 von dem rohrähnlichen Kern 341 in die Nuten 303 nach außen.Referring to the 7 and 8th points the insulator 340 an intermediate rib 343 on that one area 340I , around which the induction coil I is wound, of one region 340F around which the exciting coil F is wound separates. As with the flange 342 extending from the radially outer end of the tube-like core 341 extends to the outside, the inner rib extends 344 from the tube-like core 341 into the grooves 303 outward.
Der Isolator 340 hat die Innenrippe 344, die radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) weiter nach innen angeordnet ist, als die Zwischenrippe 343. Wie bei dem Flansch 342, der sich von dem radial äußeren Ende des rohrähnlichen Kerns 341 nach außen erstreckt, erstreckt sich die Innenrippe 344 von dem radial inneren Ende des rohrähnlichen Kerns 341 in die Nuten 303 nach außen und begrenzt den Bereich, um den die Erregerspule F gewickelt ist.The insulator 340 has the inner rib 344 radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) is arranged further inward than the intermediate rib 343 , As with the flange 342 extending from the radially outer end of the tube-like core 341 extends to the outside, the inner rib extends 344 from the radially inner end of the tube-like core 341 into the grooves 303 to the outside and limits the area around which the exciting coil F is wound.
Um es zu ermöglichen, dass ein Draht der Induktionsspule I um die Fläche 340I mit hoher Dichte gewickelt wird und dass ein Draht der Erregerspule F um die Fläche 340F mit einer hohen Dichte gewickelt wird, ist es notwendig, eine angemessene Spannung auf die Drähte aufzubringen, indem ein Ende der Induktionsspule I und ein Ende der Erregerspule F arretiert werden. In order to allow a wire of the induction coil I around the surface 340I is wound with high density and that a wire of the excitation coil F to the surface 340F is wound with a high density, it is necessary to apply an appropriate voltage to the wires by one end of the induction coil I and one end of the exciting coil F are locked.
Bezug nehmend auf die 7, 8 und 10 weist die Zwischenrippe 343 einen ausschnittförmigen Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A auf, der angeordnet ist, um das Ende der Induktionsspule I zu arretieren. Der Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A ist in der Form eines Ausschnitts, der von dem axialen Ende nach innen in die Zwischenrippe 343 hin zu dem rohrähnlichen Kern 341 entlang der Mittenlängsachse 1C geschnitten ist. Das Ende der Induktionsspule I steht durch Reibung mit dem Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A im Eingriff. Der Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A weicht von dem Mittelpunkt zwischen zwei Enden der Zwischenrippe 343, die voneinander entlang eines Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind, in Rotationsrichtung des inneren Rotors 300 ab.Referring to the 7 . 8th and 10 has the intermediate rib 343 a cutout induction coil locking portion 343A which is arranged to lock the end of the induction coil I. The induction coil locking section 343A is in the form of a cut-out, which from the axial end inwards into the intermediate rib 343 towards the tube-like core 341 along the center longitudinal axis 1C is cut. The end of the induction coil I is frictionally engaged with the induction coil locking portion 343A engaged. The induction coil locking section 343A deviates from the midpoint between two ends of the intermediate rib 343 , which are separated from each other along a circle around the central longitudinal axis 1C are spaced, in the direction of rotation of the inner rotor 300 from.
In der veranschaulichten Ausführungsform werden zwei Arten von Spulen, d. h. die Induktionsspule I und die Erregerspule F, für den inneren Rotor 300 verwendet. Daher ist zusätzlich zu dem Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A ein Erregerspulen-Arretierabschnitt für die Erregerspule F notwendig, um eine geeignete Spannung auf die Erregerspule F aufzubringen.In the illustrated embodiment, two types of coils, ie, the induction coil I and the exciting coil F, are used for the inner rotor 300 used. Therefore, in addition to the induction coil locking portion 343A an exciting coil locking portion for the exciting coil F necessary to apply a suitable voltage to the exciting coil F.
Die die innere Rippe 344 weist einen ausschnittförmigen Erregerspulen-Arretierabschnitt 344A auf, der angeordnet ist, um das Ende der Erregerspule F zu arretieren. Der Erregerspulen-Arretierabschnitt 344A hat eine Form eines Ausschnitts, der von dem axialen Ende nach innen in die Innenrippe 344 hin zu dem rohrähnlichen Kern 341 entlang der Mittenlängsachse 1C geschnitten ist. Das Ende der Erregerspule F steht durch Reibung mit den Erregerspulen-Arretierabschnitt 344A im Eingriff. Der Erregerspulen-Arretierabschnitt 344A weicht von dem Mittelpunkt zwischen zwei Enden der Innenrippe 344, die voneinander entlang eines Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind, in Rotationsrichtung des inneren Rotors 300 ab.The inner rib 344 has a cutout exciter coil locking portion 344A which is arranged to lock the end of the exciting coil F. The exciting coil locking portion 344A has a shape of a cut-out, which from the axial end inwards into the inner rib 344 towards the tube-like core 341 along the center longitudinal axis 1C is cut. The end of the exciting coil F is frictionally engaged with the exciting coil locking portion 344A engaged. The exciting coil locking portion 344A deviates from the midpoint between two ends of the inner rib 344 , which are separated from each other along a circle around the central longitudinal axis 1C are spaced, in the direction of rotation of the inner rotor 300 from.
Die Wirkungen der wie vorstehend beschriebenen rotierenden elektrischen Maschine 1 werden beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, sind an dem inneren Rotor 300 jeder der Isolatoren 340, um welchen jede der Induktionsspulen I und eine der Erregerspulen F gewickelt sind, an einem der Rotorzähne 302 installiert.The effects of the rotary electric machine as described above 1 will be described. As described above, on the inner rotor 300 each of the insulators 340 around which each of the inductors I and one of the exciting coils F are wound, on one of the rotor teeth 302 Installed.
Bei dem Zusammenbauvorgang des inneren Rotors 300 werden die Induktionsspule I und die Erregerspule F um jeden der Isolatoren 340 gewickelt, bevor die Isolatoren 340 an den Rotorzähnen 302 installiert werden.In the assembly process of the inner rotor 300 The inductor I and the excitation coil F become around each of the insulators 340 wrapped before the insulators 340 at the rotor teeth 302 be installed.
Bei der Wicklung der Induktionsspule I und der Erregerspule F um jeden der Isolatoren 340 ist es notwendig, das Wickeln der Drähte um den rohrähnlichen Kern 341 des Isolators 340 effizient mit einer hohen Dichte durchzuführen, während eine geeignete Spannung auf den Draht der Induktionsspule I und den der Erregerspule F aufgebracht wird, um die Spulen-Besetzungsquote der Induktionsspule I und der Erregerspule F in dem inneren Rotor 300 sicherzustellen.In winding the induction coil I and the excitation coil F around each of the insulators 340 it is necessary to wind the wires around the tube-like core 341 of the insulator 340 efficiently at a high density while applying an appropriate voltage to the wire of the induction coil I and that of the exciting coil F, by the coil occupation rate of the induction coil I and the exciting coil F in the inner rotor 300 sure.
In der veranschaulichten Ausführungsform weist der Isolator 340 die Zwischenrippe 343 auf, die den Bereich 340I, um den die Induktionsspule I gewickelt ist, von dem Bereich 340F, um den die Erregerspule F gewickelt ist, trennt, und die Zwischenrippe 343 ist mit dem Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A ausgebildet, mit den das Ende der Induktionsspule I im Eingriff steht.In the illustrated embodiment, the insulator 340 the intermediate rib 343 on that the area 340I around which the induction coil I is wound, from the area 340F around which the exciting coil F is wound separates, and the intermediate rib 343 is with the induction coil locking portion 343A formed with the end of the induction coil I is engaged.
Weil die Zwischenrippe 343 mit dem Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A ausgebildet ist, mit dem das Ende der Induktionsspule I im Eingriff steht, ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, das Wickeln effizient auszuführen, während eine angemessene Spannung auf den Draht der Induktionsspule I aufgebracht wird, wodurch eine angemessene Spulen-Besetzungsquote der Induktionsspulen I in dem inneren Rotor 300 sichergestellt wird.Because the inter rib 343 with the induction coil locking portion 343A is formed, with which the end of the induction coil I is engaged, it is possible according to this configuration to perform the winding efficiently while an appropriate voltage is applied to the wire of the induction coil I, whereby an appropriate coil occupancy rate of the induction coil I in the inner rotor 300 is ensured.
Weil das Ende der Induktionsspule I mit dem Induktionsspulen-Arretierabschnitt 343A im Eingriff steht und daher die Wicklung ohne eine Verwindung der Spulenendabschnitte der Induktionsspule I und der Erregerspule F ausgeführt wird, wird des Weiteren eine magnetische Interferenz zwischen diesen beschränkt.Because the end of the induction coil I with the induction coil locking portion 343A is engaged and therefore the winding is performed without a twist of the coil end portions of the induction coil I and the exciting coil F, further, a magnetic interference between them is limited.
In der veranschaulichten Ausführungsform der rotierenden elektrischen Maschine 1 weist des Weiteren der Isolator 340 die Innenrippe 344 auf, die den Bereich begrenzt, um den die Erregerspule F gewickelt ist, und die radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) weiter nach innen angeordnet ist als die Zwischenrippe 343. Die Innenrippe 344 ist mit dem Erregerspulen-Arretierabschnitt 344A ausgebildet, mit dem das Ende der Erregerspule im Eingriff steht.In the illustrated embodiment of the rotary electric machine 1 further includes the insulator 340 the inner rib 344 delimiting the area around which the exciting coil F is wound and radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) is arranged further inwards than the intermediate rib 343 , The inner rib 344 is with the exciting coil locking portion 344A formed, with which the end of the exciter coil is engaged.
Weil die Innenrippe 344 mit dem Erregerspulen-Arretierabschnitt 344A ausgebildet ist, mit dem das Ende der Erregerspule F im Eingriff steht, ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, das Wickeln effizient auszuführen, während eine angemessene Spannung auf den Draht der Erregerspule I aufgebracht wird, wodurch eine angemessene Spulen-Besetzungsquote der Erregerspulen F in dem inneren Rotor 300 sichergestellt wird. Because the inner rib 344 with the exciting coil locking portion 344A is formed, with which the end of the exciting coil F is engaged, it is possible according to this configuration to perform the winding efficiently while a reasonable Voltage is applied to the wire of the exciting coil I, whereby an appropriate coil occupancy rate of the exciting coils F in the inner rotor 300 is ensured.
Weil das Ende der Erregerspule F mit dem Erregerspulen-Arretierabschnitt 344A im Eingriff steht und daher die Wicklung ohne eine Verwindung der Spulenendabschnitte der Induktionsspule I und der Erregerspule F ausgeführt wird, wird des Weiteren eine magnetische Interferenz zwischen diesen beschränkt.Because the end of the exciting coil F with the exciting coil locking portion 344A is engaged and therefore the winding is performed without a twist of the coil end portions of the induction coil I and the exciting coil F, further, a magnetic interference between them is limited.
Des Weiteren isoliert die Zwischenrippe 343 die Induktionsspule I von der Erregerspule F, wodurch eine Reduktion der Lebensdauer eines Isolierschutzfilms an einer Grenze zwischen der Induktionsspule I und der Erregerspule F verhindert wird, die von der Tatsache herrührt, dass die Induktionsspule I und die Erregerspule F wechselseitig unterschiedliche Spannungen und Ströme erzeugen.Furthermore, the intermediate rib isolates 343 the induction coil I from the exciting coil F, thereby preventing a reduction in the life of an insulating protective film at a boundary between the induction coil I and the exciting coil F due to the fact that the induction coil I and the exciting coil F mutually generate different voltages and currents.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist es dem Fachmann offensichtlich, dass Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle solchen Modifikationen und deren Äquivalente sollen den von nachfolgenden Ansprüchen, die in den Ansprüchen beschrieben sind, umfasst sein.Although the embodiment of the present invention has been described, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made thereto without departing from the scope of the present invention. All such modifications and their equivalents are intended to be encompassed by the following claims, which are described in the claims.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die rotierende elektrische Maschine 1 vom Typ des Innenläufers, der eine Radialspaltkonstruktion verwendet, jedoch kann diese auch eine Axialspaltkonstruktion oder einen Außenläufer-Typ nutzen. Des Weiteren ist die Anzahl der Pole des äußeren Rotors 200 nicht auf die Anzahl der Pole beschränkt, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Des Weiteren kann ein Kupferdraht oder ein Aluminiumleiter oder ein Litzendraht für jede der Spulen verwendet werden. Elektromagnetische Stahlplatten können durch weichmagnetische Kompositkerne (SMC-Kerne) ersetzt werden, um das Magnetpfadbauteil 201 oder den Rotorkern 301 zu bilden. Die rotierende elektrische Maschine 1 kann nicht nur in Hybridelektrofahrzeugen, sondern auch in Windkraftgeneratoren und Werkzeugmaschinen verwendet werden.In the present embodiment, the rotary electric machine is 1 of the internal rotor type using a radial gap structure, however, it may also use an axial gap structure or an external rotor type. Furthermore, the number of poles of the outer rotor 200 not limited to the number of poles used in the present embodiment. Further, a copper wire or an aluminum conductor or a stranded wire may be used for each of the coils. Electromagnetic steel plates can be replaced by soft magnetic composite cores (SMC cores) to form the magnetic path component 201 or the rotor core 301 to build. The rotating electric machine 1 can be used not only in hybrid electric vehicles but also in wind power generators and machine tools.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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rotierende elektrische Maschinerotating electrical machine
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1C1C
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Mittenlängsachsecentral longitudinal axis
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100100
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Statorstator
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104104
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Ankerspulearmature coil
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300300
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innerer Rotor (Rotor)inner rotor (rotor)
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302302
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Rotorzähne (Schenkelpole)Rotor teeth (salient poles)
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340340
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Isolatorinsulator
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343343
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Zwischenrippeintermediate rib
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343A343A
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Induktionsspulen-ArretierabschnittInductors fixing portion
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344344
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radiale Innenripperadial inner rib
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344A344A
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Erregerspulen-ArretierabschnittExcitation coils fixing portion
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II
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Induktionsspule (Spule)Induction coil (coil)
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FF
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Erregerspule (Spule)Exciter coil (coil)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2014-54067 A [0003, 0006] JP 2014-54067 A [0003, 0006]
