DE102016216179A1

DE102016216179A1 - Rotating electrical machine

Info

Publication number: DE102016216179A1
Application number: DE102016216179.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Kubota; Masahiro Aoyama
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-03-02
Also published as: CN106487176A; CN106487176B; JP6561693B2; JP2017050945A

Abstract

[Aufgabe] Bereitstellung einer rotierenden elektrischen Maschine, die in der Lage ist, die Drehmomentwelligkeit zu ebnen. [Lösung] Eine rotierende elektrische Maschine (1) mit einer Mittenlängsachse (1C) ist offenbart. Die rotierende elektrische Maschine (1) umfasst: einen Stator (100), der Ankerspulen (104) umfasst, die um den Stator (100) mit konzentrierter Wicklung gewickelt sind, wobei die Ankerspulen (104) konfiguriert sind, Magnetfluss zu erzeugen, wenn sie erregt werden; einen inneren Rotor (300) und einen äußeren Rotor (200). Der innere Rotor (300) umfasst eine Vielzahl von Rotorzähnen (302), die von Rotorwicklungen (330) umwickelt werden, die in der Lage sind, zumindest einen Induktionsstrom zu induzieren, wenn der Magnetfluss mit dem inneren Rotor (330) koppelt. Der innere Rotor umfasst zumindest eine Gleichrichterschaltung. Die Gleichrichterschaltung ist ein geschlossener Stromkreis, in welchem einige der Rotorwicklungen (330), deren Stromphasen des Induktionsstroms die gleichen sind, mit einer Diode in Serie verbunden sind.[Object] To provide a rotary electric machine capable of smoothing the torque ripple. [Solution] A rotary electric machine (1) having a center longitudinal axis (1C) is disclosed. The rotary electric machine (1) comprises: a stator (100) including armature coils (104) wound around the concentrated winding stator (100), the armature coils (104) configured to generate magnetic flux when they to be excited; an inner rotor (300) and an outer rotor (200). The inner rotor (300) includes a plurality of rotor teeth (302) wrapped by rotor windings (330) that are capable of inducing at least one induction current as the magnetic flux couples with the inner rotor (330). The inner rotor comprises at least one rectifier circuit. The rectifier circuit is a closed circuit in which some of the rotor windings (330) whose current phases of the induction current are the same are connected to a diode in series.

Description

[Technisches Fachgebiet][Technical Field]

Die vorliegende Erfindung betrifft rotierende elektrische Maschinen, die Wicklungen um einen Rotor aufweisen.The present invention relates to rotary electric machines having windings around a rotor.

[Allgemeiner Stand der Technik][Background of the Invention]

Rotierende elektrische Maschinen werden als Leistungsquellen in verschiedenen Apparaten installiert. Bei Anwendungen in beispielsweise Fahrzeugen ist eine rotierende elektrische Maschine unabhängig installiert, um als eine Leistungsquelle eines Elektroautos zu dienen, oder sie ist zusammen mit einem Verbrennungsmotor installiert, um als eine Leistungsquelle eines Hybridelektroautos zu dienen.Rotary electrical machines are installed as power sources in various apparatuses. In applications in, for example, vehicles, a rotary electric machine is independently installed to serve as a power source of an electric car, or is installed together with an internal combustion engine to serve as a power source of a hybrid electric car.

In dem Fall des Hybridelektroautos kann eine rotierende elektrische Maschine in ein System in Kombination mit einem Verbrennungsmotor über einen Planetengetriebesatz integriert sein, um je nach Bedarf als ein Generator und als ein Motor zu dienen. In diesem Fall bedarf es der Integration eines Verbrennungsmotors, einer rotierenden elektrischen Maschine zur Stromerzeugung und einer rotierenden elektrischen Maschine zum Antrieb in dem System zusammen mit einem Planetengetriebesatz, was einen Anstieg der Größe des Systems verursacht, wodurch es schwierig wird, dieses in kleinen Autos einzubauen.In the case of the hybrid electric car, a rotary electric machine may be integrated into a system in combination with an internal combustion engine via a planetary gear set to serve as a generator and a motor as needed. In this case, integration of an internal combustion engine, a rotary electric machine for power generation, and a rotary electric machine for driving in the system together with a planetary gear set is required, causing an increase in the size of the system, making it difficult to install in small cars ,

JP 2013-188065 A , im Folgenden Patentliteratur 1 genannt, offenbart eine bekannte rotierende elektrische Maschine, die derart kombiniert ist, um als ein Generator, ein Motor und ein Planetengetriebesatz zu arbeiten. JP 2013-188065 A , hereinafter referred to as Patent Literature 1, discloses a known rotary electric machine combined to operate as a generator, a motor and a planetary gear set.

In 9 ist die bekannte rotierende elektrische Maschine, die in JP 2013-188065 A beschrieben ist, im Allgemeinen mit 400 bezeichnet. Die rotierende elektrische Maschine 400 umfasst einen Stator S mit Ankerwicklungen C, die sechs Polpaare aufweisen (Polpaaranzahl A), einen ersten Rotor R1 mit Permanentmagneten PM, die zehn Polpaare aufweisen (Polpaaranzahl P), und einen zweiten Rotor R2 mit Magnetpfaden MP, die 16 Pole aufweisen (Polzahl H = A + P). Diese bekannte rotierende elektrische Maschine 400 nutzt das Prinzip der Magnetmodulation und arbeitet als ein „sog.” Magnetmodulations-Doppelwellenmotor, indem bewirkt wird, dass der Stator S, der erste Rotor R1 und der zweite Rotor R2 als Elemente eines Planetengetriebesatzes dienen, d. h. als ein Sonnenrad, ein Planetenträger und ein Hohlrad.In 9 is the well-known rotary electric machine used in JP 2013-188065 A generally described with 400 designated. The rotating electric machine 400 comprises a stator S with armature windings C having six pole pairs (pole pair number A), a first rotor R1 with permanent magnets PM having ten pole pairs (pole pair number P), and a second rotor R2 with magnetic paths MP having 16 poles (number of poles H = A + P). This known rotating electrical machine 400 uses the principle of magnetic modulation and operates as a so-called "magnetic modulation double-shaft motor, by causing the stator S, the first rotor R1 and the second rotor R2 serve as elements of a planetary gear set, ie as a sun gear, a planet carrier and a ring gear.

[Stand der Technik][State of the art]

[Patentliteratur][Patent Literature]

Patent Literature 1: JP 2013-188065 A (= US 2013/0234553 A1 )

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

[Technisches Problem][Technical problem]

Jedoch ist es mit der bekannten rotierenden elektrischen Maschine 400, die in JP 2013-188065 A beschrieben ist, schwierig, durch Erhöhung der Drehmomentdichte wie bei einem Motor mit innerem Permanentmagneten (IPM), in welchem die Magnetkraft der Permanentmagnete ohnehin schon als ein Magnetmoment verwendbar ist, eine große Leistungsabgabe zu erzeugen, und dies benötigt die Verwendung von teuren Permanentmagneten mit großer Magnetflussdichte, um den Mangel an Drehmoment zu kompensieren.However, it is with the known rotating electric machine 400 , in the JP 2013-188065 A It is difficult to produce a large output by increasing the torque density as in an internal permanent magnet (IPM) motor in which the magnetic force of the permanent magnets is already usable as a magnetic moment, and this requires the use of expensive permanent magnets of large size Magnetic flux density to compensate for the lack of torque.

Des Weiteren benötigt die Konfiguration der rotierenden elektrischen Maschine 400 einen teuren Permanentmagneten, der eine große Koerzitivkraft und eine kleine Entmagnetisierung durch Wärme aufweist, wobei solche seltenen und teuren Erden wie Dysprosium (Dy) und Terbium (Tb) hinzugefügt werden, wie z. B. ein Neodymmagnet (Nd-Fe-B-Magnet), weil die Variationen des Magnetflusses, der mit dem Permanentmagnet koppelt, groß sind.Furthermore, the configuration of the rotating electrical machine is required 400 an expensive permanent magnet having a large coercive force and a small demagnetization by heat, to which such rare and expensive earths as dysprosium (Dy) and terbium (Tb) are added, such as. As a neodymium magnet (Nd-Fe-B magnet), because the variations of the magnetic flux, which couples with the permanent magnet, are large.

Hinsichtlich dieses Problems hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung eine rotierende elektrische Maschine vorgeschlagen, in welcher Magnetkräfte, die von Elektromagneten erzeugt werden, durch das Umwandeln der Variationen eines asynchronen Magnetflusses erzeugt werden (d. h. Variationen des Magnetflusses aus einer Differenzfrequenz zwischen dem rotierenden Statormagnetfeld und der Rotordrehzahl).In view of this problem, the inventor of the present application has proposed a rotary electric machine in which magnetic forces generated by electromagnets are generated by converting the variations of asynchronous magnetic flux (ie, variations of the magnetic flux from a difference frequency between the rotating stator magnetic field and the rotor speed ).

Diese rotierende elektrische Maschine hat Rotorwicklungen um einen Rotor. Die Rotorwicklungen sind angeordnet, um asynchronen Magnetfluss, der mit dem Rotor koppelt, in induzierte elektromotorische Kraft umzuwandeln, unter der Bedingung synchroner Rotation des Rotors mit dem rotierenden Statormagnetfeld. Die induzierte elektromotorische Kraft wird durch eine Diode einer Gleichrichterschaltung, die an dem Rotor montiert ist, gleichgerichtet. Der gleichgerichtete Strom fließt durch die Rotorwicklungen, um die Rotorwicklung selbst zu erregen, wodurch verursacht wird, dass diese als Elektromagneten arbeiten, die in der Lage sind, Magnetkraft zu erzeugen.This rotary electric machine has rotor windings around a rotor. The rotor windings are arranged to convert asynchronous magnetic flux coupled to the rotor into induced electromotive force under the condition of synchronous rotation of the rotor with the rotating stator magnetic field. The induced electromotive force is rectified by a diode of a rectifier circuit mounted on the rotor. The rectified current flows through the rotor windings to self-energize the rotor winding, causing them to act as electromagnets capable of generating magnetic force.

Jedoch wird eine Drehmomentwelligkeit erzeugt und/oder die effiziente Verwendung der induzierten elektromotorischen Kraft als Erregerstrom ist nicht zufriedenstellend hoch, abhängig von der Konfiguration einer Gleichrichterschaltung, wobei die induzierte elektromotorische Kraft, in welche ein mit einem Rotor koppelnder asynchroner Magnetfluss umgewandelt wird, in Erregerstrom umgewandelt wird. However, a torque ripple is generated and / or the efficient use of the induced electromotive force as the exciting current is not satisfactorily high, depending on the configuration of a rectifier circuit, wherein the induced electromotive force into which an asynchronous magnetic flux coupling to a rotor is converted into exciting current becomes.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Drehmomentwelligkeit zu ebnen.Therefore, it is an object of the present invention to provide a rotary electric machine capable of smoothing torque ripple.

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

Gemäß einem Aspekt ist eine rotierende elektrische Maschine mit einer Mittenlängsachse bereitgestellt, umfassend: einen Stator, der Ankerspulen umfasst, die um den Stator mit konzentrierter Wicklung gewickelt sind, wobei die Ankerspulen konfiguriert sind, Magnetfluss zu erzeugen, wenn sie erregt werden; und einen Rotor, der um die Mittenlängsachse in Reaktion auf den Durchfluss des Magnetflusses rotierbar ist, wobei der Rotor eine Vielzahl von Schenkelpolen umfasst, die von Rotorwicklungen umwickelt sind, die in der Lage sind, zumindest einen Induktionsstrom zu induzieren, wenn der Magnetfluss mit dem Rotor koppelt, wobei der Rotor zumindest eine Gleichrichterschaltung umfasst, wobei die Rotorwicklungen derart gewickelt sind, dass die Schenkelpole als Elektromagneten arbeiten, deren Magnetisierungsrichtungen abwechselnd nacheinander entlang einer Bogenlänge eines Kreises um die Mittenlängsachse umgekehrt sind, wobei die Gleichrichterschaltung ein geschlossener Stromkreis ist, in welchem einige der Rotorwicklungen, deren Stromphasen des Induktionsstroms die gleichen sind, mit einem Gleichrichterelement in Serie verbunden sind.According to one aspect, there is provided a rotary electric machine having a central longitudinal axis, comprising: a stator including armature coils wound around the concentrated winding stator, the armature coils configured to generate magnetic flux when energized; and a rotor rotatable about the central longitudinal axis in response to the flux of the magnetic flux, the rotor comprising a plurality of salient poles wound by rotor windings capable of inducing at least one induced current when the magnetic flux flows with the rotor Rotor couples, wherein the rotor comprises at least one rectifier circuit, wherein the rotor windings are wound such that the magnet poles are alternately successively along an arc length of a circle about the central longitudinal axis reversed, wherein the rectifier circuit is a closed circuit, in which Some of the rotor windings, whose current phases of the induction current are the same, are connected in series with a rectifier element.

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung].[Advantageous Effects of the Invention].

Auf diese Weise ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Drehmomentwelligkeit zu ebnen.In this way, an embodiment of the present invention is able to level the torque ripple.

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

1 ist ein Querschnitt einer Hälfte (1/2) einer ersten Ausführungsform einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 is a cross section of a half (1/2) of a first embodiment of a rotary electric machine according to the present invention.

2 ist ein axialer Querschnitt der rotierenden elektrischen Maschine, die in 1 gezeigt ist. 2 is an axial cross-section of the rotary electric machine used in 1 is shown.

3 ist eine graphische Repräsentation einer Oberschwingungsanalyse der Magnetflussdichte um einen Spalt zwischen einem inneren Rotor und einem äußeren Rotor der rotierenden elektrischen Maschine. 3 FIG. 12 is a graphical representation of a harmonic analysis of the magnetic flux density around a gap between an inner rotor and an outer rotor of the rotary electric machine.

4 ist ein vereinfachter Querschnitt des inneren Rotors der rotierenden elektrischen Maschine. 4 is a simplified cross section of the inner rotor of the rotary electric machine.

5 zeigt Gleichrichterschaltungen, von denen jede ein geschlossener Stromkreis ist, der eine Diode an dem inneren Rotor umfasst. 5 shows rectifier circuits, each of which is a closed circuit comprising a diode on the inner rotor.

6 ist ein Querschnitt einer Hälfte (1/2) einer zweiten Ausführungsform einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung. 6 is a cross section of a half (1/2) of a second embodiment of a rotary electric machine according to the present invention.

7 zeigt Gleichrichterschaltungen, von denen jede ein geschlossener Stromkreis ist, der zwei Dioden an einem inneren Rotor der in 6 gezeigten rotierenden elektrischen Maschine umfasst. 7 shows rectifier circuits, each of which is a closed circuit having two diodes on an inner rotor of the in 6 includes rotating electrical machine shown.

8 ist ein Simulationsergebnis, das Magnetkreise des Magnetflusses zeigt, der mit dem inneren Rotor der in 6 gezeigten rotierenden elektrischen Maschine koppelt. 8th is a simulation result showing magnetic circuits of the magnetic flux flowing with the inner rotor of the 6 shown rotating electric machine couples.

9 ist ein Querschnitt der zuvor erwähnten rotierenden elektrischen Maschine in der Form eines Magnetmodulations-Doppelwellenmotors gemäß dem Stand der Technik. 9 FIG. 12 is a cross section of the aforementioned rotary electric machine in the form of a prior art magnetic modulation type double-shaft motor. FIG.

[Beschreibung der Ausführungsformen][Description of the Embodiments]

Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen werden Ausführungsformen einer rotierenden elektrischen Maschine im Folgenden beschrieben.Referring to the accompanying drawings, embodiments of a rotary electric machine will be described below.

(Erste Ausführungsform)First Embodiment

Bezug nehmend auf die 1 und 2 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. Der innere Rotor 300 bildet einen Rotor gemäß den Ansprüchen.Referring to the 1 and 2 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. The inner rotor 300 forms a rotor according to the claims.

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 eines Magnetpfadbauteils 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 a magnetic path component 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 konzentrierter 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 wrapped with concentrated 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.

Bezug nehmend auf 2 sind das Magnetpfadbauteil 201 und die nichtmagnetischen Elemente 202 verbunden mit und konzentrisch gelagert durch einen scheibenförmigen Teil mit großen Durchmesser 205, der an einer axialen Endseite des äußeren Rotors 200 angeordnet ist, und durch eine zylindrische Welle 206, die an der anderen axialen Endseite des äußeren Rotors 200 angeordnet ist.Referring to 2 are the magnetic path component 201 and the non-magnetic elements 202 connected to and concentrically supported by a disc-shaped part of large diameter 205 attached to an axial end side of the outer rotor 200 is arranged, and by a cylindrical shaft 206 attached to the other axial end side of the outer rotor 200 is arranged.

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 pole piece segments 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 einstpückig 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 sind einstpückig 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 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.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 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.

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 den 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 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.

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 Rotorwicklungen 330 sind um die Rotorzähne 302 gewickelt, wobei Räume, von denen jeder zwischen Seiten 302b der zwei benachbarten Rotorzähne 302 ist, als Nuten verwendet werden.The rotor windings 330 are around the rotor teeth 302 wrapped, with spaces, each one between pages 302b the two adjacent rotor teeth 302 is to be used as grooves.

Die Rotorwicklungen 330 sind jeweils mit konzentrierter Wicklung um die Rotorzähne 330 gewickelt, so dass die Rotorwicklungen 330 um die in Umfangsrichtung benachbarten zwei Rotorzähne 302 in zueinander umgekehrten Wicklungsrichtungen gewickelt sind. Die Rotorwicklungen 330 sind radial um die Mittenlängsachse 1C derart angeordnet, dass die Rotorwicklungen 330 voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Die Rotorzähne 302 sind geschaffen, um als Elektromagneten zu arbeiten, indem die Rotorwicklungen 330 veranlasst werden, Induktionsströme während der Kopplung des Magnetflusses mit den Rotorwicklungen 330 zur Versorgung der Induktionsströme als Erregerströme zu erzeugen (oder zu induzieren).The rotor windings 330 are each with concentrated winding around the rotor teeth 330 wrapped so that the rotor windings 330 around the circumferentially adjacent two rotor teeth 302 are wound in mutually reverse winding directions. The rotor windings 330 are radially around the central longitudinal axis 1C arranged such that the rotor windings 330 from each other along the arc length of the circle around the central longitudinal axis 1C are spaced. The rotor teeth 302 are created to work as electromagnets by the rotor windings 330 are induced, induction currents during the coupling of the magnetic flux with the rotor windings 330 to generate (or induce) the induction currents as excitation currents.

Die Rotorwicklungen 330 sind derart verkabelt, dass die benachbarten zwei der Rotorzähne 302 unterschiedlich polarisiert sind.The rotor windings 330 are wired such that the adjacent two of the rotor teeth 302 are polarized differently.

In 1 ist nur eine Hälfte des inneren Rotors 300 gezeigt. Daher sind nur acht (8) Rotorwicklungen 330 gezeigt. Diese acht Rotorwicklungen 330 werden 330-1, 330-2, 330-3, 330-4, 330-5, 330-6, 330-7 und 330-8 in dieser Reihenfolge entlang der Rotationsrichtung des inneren Rotors 300 genannt, d. h. in einer Gegenuhrzeigersinn-Richtung, um Verwirrung zu vermeiden.In 1 is only one half of the inner rotor 300 shown. Therefore, only eight (8) rotor windings 330 shown. These eight rotor windings 330 become 330-1 . 330-2 . 330-3 . 330-4 . 330-5 . 330-6 . 330-7 and 330-8 in this order along the direction of rotation of the inner rotor 300 called, ie in a counterclockwise direction to avoid confusion.

In der rotierenden elektrischen Maschine 1 wird die Magnetkraft von dem Stator 100 durch den äußeren Rotor 200 moduliert und der innere Rotor 300 wird von einem Moment angetrieben, das durch die synchrone Rotation des inneren Rotors mit dem modulierten Magnetfluss erzeugt wird. Zusätzlich zu dem synchronen modulierten Magnetfluss koppelt ein asynchroner Magnetfluss mit dem inneren Rotor 300.In the rotating electric machine 1 becomes the magnetic force from the stator 100 through the outer rotor 200 modulated and the inner rotor 300 is driven by a moment generated by the synchronous rotation of the inner rotor with the modulated magnetic flux. In addition to the synchronous modulated magnetic flux, an asynchronous magnetic flux couples to the inner rotor 300 ,

3 zeigt ein Oberschwingungsanalyseergebnis der Oberschwingungskomponenten, die in der Flussdichte um einen Spalt zwischen dem inneren Rotor 300 und dem äußeren Rotor 200 enthalten sind, die sog. „Spaltflussdichte”. Die Polkombination ist derart, dass der Stator 100 4 Polpaare aufweist, der äußere Rotor 200 12 Pol aufweist und der innere Rotor 300 8 Polpaare aufweist. Der innere Rotor 300 ist ein massiver Rotor, d. h. ein Rotor ohne Pulsation eines magnetischen Widerstands. 3 Figure 11 shows a harmonic analysis result of the harmonic components that is in flux density about a gap between the inner rotor 300 and the outer rotor 200 are included, the so-called "gap flux density". The pole combination is such that the stator 100 4 pole pairs, the outer rotor 200 12 pole and the inner rotor 300 Has 8 pole pairs. The inner rotor 300 is a solid rotor, ie a rotor without pulsation of a magnetic resistance.

Es ist aus 3 ersichtlich, dass ein Spaltfluss 8. oder niedrigerer Ordnung und ein Spaltfluss der 16. oder höherer Ordnung bestehen bleiben, nachdem der äußere Rotor 200 einen Fluss 4. Ordnung von dem Stator 100 moduliert hat. Des Weiteren ist es ersichtlich, dass ein Spaltfluss der 4. Ordnung auch bestehen bleibt, aufgrund des Gleichstrom-Überlagerungsterms, der von einer von dem äußeren Rotor 200 abhängigen Permanenz verursacht wird. In 3 zeigt ein einfach strichpunktiert gezeichneter Kreis, der mit dem Bezugszeichen L bezeichnet ist, die Flussdichte des Spaltflusses 8. Ordnung und ein anderer einfach strichpunktiert gezeichneter Kreis, der mit dem Bezugszeichen M bezeichnet ist, zeigt die Flussdichte des Spaltflusses 4. Ordnung.It is off 3 It can be seen that an eighth or lower order gap flux and a 16th order or higher order gap flux remain after the outer rotor 200 fluxes 4th order from the stator 100 has modulated. Furthermore, it can be seen that a 4th order splitter flux also remains due to the DC superposition term of one of the outer rotor 200 dependent permanence is caused. In 3 shows a simple dashed line circle, which is denoted by the reference numeral L, the flux density of the 8th-order gap flux, and another simple dash-dotted circle, which is denoted by the reference numeral M, shows the flux density of the 4th order gap flux.

Die Ordnung der Raumoberschwingung des synchronen Flusses, der nicht moduliert wird, wird das Polpaar des Stators. In dem veranschaulichten Beispiel der Oberschwingungsanalyse koppelt der Magnetfluss der Raumoberschwingung 4. Ordnung mit dem inneren Rotor 300 (unter der Annahme, dass ein mechanischer Winkel von 360° der 1. Ordnung entspricht).The order of the space harmonic of the synchronous flow which is not modulated becomes the pole pair of the stator. In the illustrated example of the harmonic analysis, the magnetic flux of the 4th order space harmonic couples to the inner rotor 300 (assuming that a mechanical angle of 360 ° corresponds to the 1st order).

4 ist ein Querschnitt des inneren Rotors 360, der die Anordnung der Rotorwicklungen 330 zeigt. Sechzehn (16) Rotorwicklungen 330 sind gezeigt. Diese sechzehn Rotorwicklungen 330 werden 330-1, 330-2, 330-3, 330-4, 330-5, 330-6, 330-7, 330-8, 330-9, 330-10, 330-11, 330-12, 330-13, 330-14, 330-15 und 330-16 in dieser Reihenfolge entlang einer Rotationsrichtung des inneren Rotors, d. h. einer Gegenuhrzeigersinn-Richtung, genannt, um Verwirrung zu vermeiden. 4 is a cross section of the inner rotor 360 which determines the arrangement of the rotor windings 330 shows. Sixteen (16) rotor windings 330 are shown. These sixteen rotor windings 330 become 330-1 . 330-2 . 330-3 . 330-4 . 330-5 . 330-6 . 330-7 . 330-8 . 330-9 . 330-10 . 330-11 . 330-12 . 330-13 . 330-14 . 330-15 and 330-16 in this order along a rotational direction of the inner rotor, that is, a counterclockwise direction, to avoid confusion.

Die Phasen der Induktionsströme, die aufgrund des Magnetflusses der vierten Raumoberschwingung, die mit dem inneren Rotor 300 von dem Stator 100 koppelt, induziert werden, sind im Turnus von 90° die gleichen.The phases of the induction currents, due to the magnetic flux of the fourth spatial harmonic, with the inner rotor 300 from the stator 100 coupled, are induced to be the same at 90 ° rotation.

Die Rotorwicklungen 330 sind aufteilbar in und umfassen vier Gruppen von Rotorwicklungen 330, so dass die Rotorwicklungen 330 von jeder Gruppe Induktionsströme erzeugen, die in Reaktion auf eine Einspeisung von asynchronem Magnetfluss zu dem inneren Rotor 300 die gleiche Phase haben, obwohl die Rotorwicklungen 330 der unterschiedlichen Gruppen Induktionsströme erzeugen, die unterschiedliche Phasen haben. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Rotorwicklungen 330 jeder Gruppe in Serie verbunden und die Induktionsströme werden durch ein Gleichrichterelement, beispielsweise in der Form einer Diode, gleichgerichtet.The rotor windings 330 are divisible into and comprise four sets of rotor windings 330 so that the rotor windings 330 from each group generate induction currents in response to an injection of asynchronous magnetic flux to the inner rotor 300 have the same phase, although the rotor windings 330 of the different groups generate induction currents having different phases. In the illustrated embodiment, the rotor windings are 330 Each group is connected in series and the induction currents are rectified by a rectifier element, for example in the form of a diode.

Bezug nehmend auf 5 sind die Rotorwicklungen 330-1, 330-5, 330-9 und 330-13, die Induktionsströme mit der gleichen Phase erzeugen, und eine Diode D1 in Serie verbunden, um eine Gleichrichterschaltung C1 auszubilden, die ein geschlossener Stromkreis ist.Referring to 5 are the rotor windings 330-1 . 330-5 . 330-9 and 330-13 , which generate induction currents of the same phase, and a diode D1 connected in series to form a rectifier circuit C1, which is a closed circuit.

Ebenso sind die Rotorwicklungen 330-2, 330-6, 330-10 und 330-14 und eine Diode D2 in Serie verbunden, um eine Gleichrichterschaltung C2 auszubilden, die ein geschlossener Stromkreis ist.Likewise, the rotor windings 330-2 . 330-6 . 330-10 and 330-14 and a diode D2 connected in series to form a rectifier circuit C2 which is a closed circuit.

Die Rotorwicklungen 330-3, 330.7, 330-11 und 330-15 und eine Diode D3 sind in Serie verbunden, um eine Gleichrichterschaltung C3 auszubilden, die ein geschlossener Stromkreis ist.The rotor windings 330-3 . 330.7 . 330-11 and 330-15 and a diode D3 are connected in series to form a rectifier circuit C3, which is a closed circuit.

Die Rotorwicklungen 330-4, 330-8, 330-12 und 330-16 und eine Diode D4 sind in Serie verbunden, um eine Gleichrichterschaltung C4 auszubilden, die ein geschlossener Stromkreis ist.The rotor windings 330-4 . 330-8 . 330-12 and 330-16 and a diode D4 are connected in series to form a rectifier circuit C4, which is a closed circuit.

Offensichtlich bilden die Dioden D1, D2, D3 und D4 Gleichrichterelemente gemäß den Ansprüchen.Obviously, the diodes D1, D2, D3 and D4 form rectifying elements according to the claims.

Diese Konfiguration ebnet die Drehmomentwelligkeit, die von Variationen des Induktionsstroms herrührt, weil die Gleichrichterschaltungen C1, C2, C3 und C4 unterschiedlichen Welligkeitsstrom bzw. Stromrippel aufweisen.This configuration levels the torque ripple resulting from variations in the induction current because the rectifier circuits C1, C2, C3, and C4 have different ripple currents.

Des Weiteren bewirkt diese Konfiguration einen Anstieg des Erregerstroms, indem ein Spannungsabfall, der von den Dioden verursacht wird, reduziert wird, weil die Anzahl der Dioden im Vergleich zu dem Fall reduziert werden kann, bei dem für die jeweiligen Rotorwicklungen 330 geschlossene Stromkreise ausgebildet werden, die jeder eine Diode umfassen.Further, this configuration causes an increase of the exciting current by reducing a voltage drop caused by the diodes because the number of diodes can be reduced as compared with the case where the respective rotor windings 330 closed circuits are formed, each comprising a diode.

Zusätzlich erlaubt die Reduktion der Anzahl der Dioden eine Verkleinerung und eine Gewichtsreduktion der rotierenden elektrischen Maschine 1.In addition, the reduction in the number of diodes allows reduction and weight reduction of the rotary electric machine 1 ,

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. Andererseits enthält der Magnetfluss, der mit einem Anteil der Rotorwicklungen 330 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 der eine Anteil der Rotorwicklungen 330 Induktionswechselstrom erzeugt. Der Induktionswechselstrom wird durch die Dioden gleichgerichtet, um Erregergleichstrom bereitzustellen, um den verbleibenden Anteil der Rotorwicklungen 330 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.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 , On the other hand, the magnetic flux that contains a portion of the rotor windings 330 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 one portion of the rotor windings 330 Induction alternating current generated. The induction AC current is rectified by the diodes to provide excitation DC current to the remaining portion of the rotor windings 330 which causes 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, welche mit konzentrierter 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 which are wound with concentrated 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.

Dann können die Ankerspulen 104 mit verteilter Wicklung gewickelt werden, obwohl sie in der vorliegenden Ausführungsform mit konzentrierter Wicklung gewickelt sind.Then the armature coils 104 although they are wound with concentrated winding in the present embodiment, they are wound with distributed winding.

Die rotierende elektrische Maschine 1 ist konfiguriert, 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 den inneren Rotor 300 und den äußeren Rotor 200 koppelt, um die Nuten 303 ermöglicht wird.The rotating electric machine 1 is configured, the 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 allowed to work as electromagnet whose Magnetization directions (N-pole or S-pole) alternately successively along the arc length of the circle around the central longitudinal axis 1C reverse, creating a smooth transition from magnetic flux to the inner rotor 300 and the outer rotor 200 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 2 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 2 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 210, die um die Mittenlängsachse 1C rotierbar ist, ist einstückig mit dem äußeren Rotors 200 verbunden. Eine innere Welle 300, die rotierbar um die Mittenlängsachse 1C ist, ist einstückig mit dem 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 210 around the center-long axis 1C is rotatable, is integral with the outer rotor 200 connected. An inner wave 300 rotatable about the central longitudinal axis 1C is integral with 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.

Wie beschrieben sind die Rotorwicklungen 330 jeweils mit konzentrierter Wicklung um die Rotorzähne 330 gewickelt, so dass die Rotorwicklungen 330 um die in Umfangsrichtung benachbarten zwei Rotorzähne 302 in zueinander umgekehrten Wicklungsrichtungen gewickelt sind. Des Weiteren sind die Rotorwicklungen 330 radial um die Mittenlängsachse 1C angeordnet, so dass die Rotorwicklungen 330 voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Die Rotorwicklungen 330 sind aufteilbar in und umfassen vier Gruppen von Rotorwicklungen 330, so dass die Rotorwicklungen 330 jeder Gruppe in Reaktion auf die Einspeisung eines asynchronen Magnetflusses zu dem Rotor 300 Induktionsströme mit der gleichen Phase erzeugen, obwohl die Rotorwicklungen 330 der unterschiedlichen Gruppen Induktionsströme unterschiedlicher Phasen erzeugen. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Rotorwicklungen 330 jeder Gruppe in Serie verbunden und die Induktionsströme werden durch Gleichrichterelemente, beispielsweise in der Form einer Diode, gleichgerichtet. Die rotierende elektrische Maschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst solche wie vorstehend beschriebenen Rotorwicklungen 330 und solche wie vorstehend beschriebenen Gleichrichterschaltungen C1, C2, C3 und C4.As described, the rotor windings 330 each with concentrated winding around the rotor teeth 330 wrapped so that the rotor windings 330 around the circumferentially adjacent two rotor teeth 302 are wound in mutually reverse winding directions. Furthermore, the rotor windings 330 radially around the central longitudinal axis 1C arranged so that the rotor windings 330 from each other along the arc length of the circle around the central longitudinal axis 1C are spaced. The rotor windings 330 are divisible into and comprise four sets of rotor windings 330 so that the rotor windings 330 each group in response to the feeding of an asynchronous magnetic flux to the rotor 300 Inducing induction currents with the same phase, although the rotor windings 330 the different groups generate induction currents of different phases. In the illustrated embodiment, the rotor windings are 330 Each group is connected in series and the induction currents are rectified by rectifying elements, for example in the form of a diode. The rotating electric machine 1 According to the first embodiment, such includes rotor windings as described above 330 and such rectifier circuits C1, C2, C3 and C4 as described above.

Dies ebnet die Drehmomentwelligkeit, die von den Variationen der Induktionsströme herrührt, weil die Gleichrichterschaltungen C1, C2, C3 und C4 unterschiedlichen Welligkeitsstrom aufweisen.This smoothes the torque ripple resulting from the variations of the induction currents because the rectifier circuits C1, C2, C3 and C4 have different ripple current.

(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment

Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die gleichen Bezugszeichen, die bei der ersten Ausführungsform verwendet werden, zur Bezeichnung der Elemente oder Teile der zweiten Ausführungsform verwendet werden.Next, the second embodiment will be described. It should be noted that the same reference numerals used in the first embodiment are used to designate the elements or parts of the second embodiment.

Bezug nehmend auf 6 weisen die Rotorzähne 302 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. Jeder Satz der Rotorwicklungen 330, der als eine Induktionsspule I und als eine Erregerspule F dient, bildet eine Spule gemäß den Ansprüchen.Referring to 6 have the rotor teeth 302 each 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. Each set of rotor windings 330 serving as an inductor I and as an exciting coil F constitutes a coil according to the claims.

Die Induktionsspulen I sind mit konzentrierter Wicklung jeweils um die Rotorzähne 302 gewickelt, so dass die zwei benachbarten Induktionsspulen I in zueinander umgedrehten Wicklungsrichtungen gewickelt sind. Die Induktionsspulen I sind radial um die Mittenlängsachse 1C angeordnet, so dass die Induktionsspulen I voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind. Jede der Induktionsspulen I erzeugt (oder induziert) Induktionsstrom, wenn sich die Flussdichte des Magnetflusses, der mit dieser koppelt, ändert.The induction coils I are with concentrated winding around the rotor teeth 302 wound, so that the two adjacent induction coils I are wound in mutually reversed winding directions. The induction coils I are radial about the central longitudinal axis 1C arranged so 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 inductors I generates (or induces) induction current as the flux density of the magnetic flux coupling therewith changes.

Die Erregerspulen F sind jeweils mit konzentrierter Wicklung um die Rotorzähne 302 gewickelt, so dass die zwei benachbarten Erregerspulen F in zueinander umgekehrten Wicklungsrichtungen gewickelt sind. 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.The excitation coils F are each with concentrated winding around the rotor teeth 302 wound so that the two adjacent exciting coils F are wound 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.

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.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 6 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 6 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 6 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 6 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 6 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 6 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 I2, 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 7 ersichtlich, wirken die Induktionsspulen I1 und I5, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der ersten Untergruppe der ungeraden Gruppe und die Induktionsspulen I3 und I7, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der zweiten Untergruppe der ungeraden Gruppe und die Erregerspulen F1, F2, F3 und F4, die innerhalb der ersten 90° angeordnet sind, mit dem Dioden D1 und D2 zusammen, um eine Gleichrichterschaltung C5 auszubilden, die als ein geschlossener Stromkreis ausgebildet ist.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 a straight group such as I2, 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 divided into a first subgroup, such as the inductors I2, I6, I10 and I14, and a second subgroup, such as the inductor I4, I8, I12 and I16, divisible. 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 7 As can be seen, the inductors I1 and I5 disposed within the first 180 °, the first subgroup of the odd group, and the inductors I3 and I7 disposed within the first 180 °, the second subgroup of the odd group, and the exciting coils F1 , F2, F3 and F4, which are arranged within the first 90 °, with the diodes D1 and D2 together to form a rectifier circuit C5, which is formed as a closed circuit.

In dieser Gleichrichterschaltung C5 sind die Induktionsspulen I1 und I5, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der ersten Untergruppe der ungeraden Gruppe, d. h. die Induktionsspulen, die durch das Auswählen jeder vierten Induktionsspule innerhalb der ersten 180° gegeben sind, und die Diode D5 in Serie verbunden; die Induktionsspulen I3 und I7, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der zweiten Untergruppe der ungeraden Gruppe, d. h. die Induktionsspulen, die durch das Auswählen jeder vierten Induktionsspule innerhalb der ersten 180° gegeben sind, und die Diode D6 sind in Serie verbunden; und die Erregerspulen F1, F2, F3 und F4, die innerhalb der ersten 90° angeordnet sind, sind in Serie verbunden.In this rectifier circuit C5, the inductors I1 and I5 disposed within the first 180 ° are the first subgroup of the odd group, i. H. the inductors given by selecting every fourth inductor within the first 180 ° and the diode D5 connected in series; the inductors I3 and I7 arranged within the first 180 °, the second subgroup of the odd group, d. H. the inductors given by selecting every fourth inductor within the first 180 ° and the diode D6 are connected in series; and the exciting coils F1, F2, F3 and F4 disposed within the first 90 ° are connected in series.

Die eine Serienschaltung (die eine erste Serienschaltung gemäß den Ansprüchen darstellt) aus den Induktionsspulen I1 und I5 (welche innerhalb der ersten 180° angeordnet sind) der ersten Untergruppe der ungeraden Gruppe und die Diode D5 und die andere Serienschaltung (die eine zweite Serienschaltung gemäß den Ansprüchen darstellt) aus den Induktionsspulen I3 und I7 (die innerhalb den ersten 180° angeordnet sind) der zweiten Untergruppe der ungeraden Gruppe und die Diode D6 sind parallel verbunden, und dann mit den Erregerspulen F1, F2, F3 und F4, die innerhalb der ersten 90° angeordnet sind, verbunden, so dass die Kathodenseiten der Dioden D5 und D6 mit einer Serienschaltung der Erregerspulen F1, F2, F3 und F4 verbunden sind. Wie vorstehend beschrieben, wird in der Gleichrichterschaltung C5 Induktionswechselstrom, der von jeder der Induktionsspulen I1, I3, I5 und I7, welche innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, erzeugt wird, durch die zugeordnete eine der Dioden D5 und D6 gleichgerichtet, um eine Versorgung von Gleichstrom zu den zugeordneten Erregerspulen F1, F2, F3 und F4, die innerhalb der ersten 90° angeordnet sind, bereitzustellen.The one series circuit (representing a first series circuit according to the claims) of the inductors I1 and I5 (which are arranged within the first 180 °) of the first subgroup of the odd group and the diode D5 and the other series circuit (which is a second series circuit according to the Claims) of the inductors I3 and I7 (which are arranged within the first 180 °) of the second subgroup of the odd group and the diode D6 are connected in parallel, and then with the excitation coils F1, F2, F3 and F4, within the first 90 ° are connected, so that the cathode sides of the diodes D5 and D6 are connected to a series circuit of the exciting coils F1, F2, F3 and F4. As described above, in the rectifier circuit C5, induction AC current generated from each of the inductors I1, I3, I5, and I7 disposed within the first 180 ° is rectified by the associated one of the diodes D5 and D6 to supply DC to the associated exciting coils F1, F2, F3 and F4, which are arranged within the first 90 ° to provide.

Weiter Bezug nehmend auf 7 wirken die Induktionsspulen I2 und I6, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der ersten Untergruppe der geraden Gruppe und die Induktionsspulen I4 und I8, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der zweiten Untergruppe der geraden Gruppe und die Erregerspulen F5, F6, F7 und F8, die innerhalb der zweiten 90° angeordnet sind, mit den Dioden D7 und D8 zusammen, um die Gleichrichterschaltung C6 auszubilden, die als ein geschlossener Stromkreis ausgebildet ist.Further referring to 7 The inductors I2 and I6 disposed within the first 180 °, the first subgroup of the even group and the inductors I4 and I8 disposed within the first 180 °, the second subgroup of the even group and the exciting coils F5, F6 act , F7 and F8, which are arranged within the second 90 °, with the diodes D7 and D8 together to form the rectifier circuit C6, which is formed as a closed circuit.

In dieser Gleichrichterschaltung C6 sind die Induktionsspulen I2 und I6, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der ersten Untergruppe der geraden Gruppe, d. h. die Induktionsspulen, die durch das Auswählen jeder vierten Induktionsspule innerhalb der ersten 180° gegeben sind, und die Diode D7 in Serie verbunden; die Induktionsspulen I4 und I8, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der zweiten Untergruppe der geraden Gruppe, d. h. die Induktionsspulen, die durch das Auswählen jeder vierten Induktionsspule innerhalb der ersten 180° gegeben sind, und die Diode D8 sind in Serie verbunden; und die Erregerspulen F5, F6, F7 und F8, die innerhalb der zweiten 90° angeordnet sind, sind in Serie verbunden.In this rectifier circuit C6, the inductors I2 and I6 disposed within the first 180 ° are the first subgroup of the even group, i. H. the inductors given by selecting every fourth inductor within the first 180 °, and the diode D7 connected in series; the inductors I4 and I8 disposed within the first 180 °, the second subgroup of the even group, d. H. the inductors given by selecting every fourth inductor within the first 180 ° and the diode D8 are connected in series; and the exciting coils F5, F6, F7 and F8 disposed within the second 90 ° are connected in series.

Die eine Serienschaltung (die die erste Serienschaltung gemäß den Ansprüchen darstellt) aus den Induktionsspulen I2 und I6, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der ersten Untergruppe der geraden Gruppe und der Diode D7 und die andere Serienschaltung (die die zweite Serienschaltung gemäß den Ansprüchen darstellt) aus den Induktionsspulen I4 und I8, die innerhalb der ersten 180° angeordnet sind, der zweiten Untergruppe der geraden Gruppe und der Diode D8 sind parallel verbunden und sie sind mit den Erregerspulen F5, F6, F7 und F8, die innerhalb der zweiten 90° angeordnet sind, derart verbunden, dass die Kathodenseiten der Dioden D7 und D8 mit einer Serienschaltung der Erregerspulen F5, F6, F7 und F8 verbunden sind. Wie beschrieben, wird in der Gleichrichterschaltung C6 Induktionswechselstrom, der von jeder der Induktionsspulen I2, I4, I6 und I8 erzeugt wird, durch die zugeordnete eine der Dioden D7 und D8 gleichgerichtet, um eine Versorgung von Erregergleichstrom zu den Erregerspulen F5, F6, F7 und F8, die innerhalb der zweiten 90° angeordnet sind, bereitzustellen.The one series circuit (representing the first series circuit according to the claims) of the inductors I2 and I6 disposed within the first 180 °, the first subgroup of the even group and the diode D7, and the other series circuit (constituting the second series circuit according to FIGS Claims) of the inductors I4 and I8, which are arranged within the first 180 °, the second subgroup of the even group and the diode D8 are connected in parallel and they are connected to the excitation coils F5, F6, F7 and F8, within the second 90 °, are connected such that the cathode sides of the diodes D7 and D8 are connected to a series circuit of the exciting coils F5, F6, F7 and F8. As described, in the rectifier circuit C6, induction AC current produced by each of the inductors I2, I4, I6 and I8 is rectified by the associated one of the diodes D7 and D8 to provide a supply of excitation DC current to the excitation coils F5, F6, F7 and F8, which are arranged within the second 90 ° provide.

Wie beschrieben, stellt jede der Dioden D5, D6, D7 und D8 das Gleichrichterelement gemäß den Ansprüchen dar.As described, each of the diodes D5, D6, D7 and D8 constitutes the rectifier element according to the claims.

Der vorstehend beschriebene Schaltungsaufbau ermöglicht es, dass die Rotorzähne 302 als Elektromagneten arbeiten, weil Induktionsströme, die von den Induktionsspulen I erzeugt werden, gleichgerichtet und als Erregerströme verwendet werden, um die Erregerspulen F zu erregen.The above described circuitry allows the rotor teeth 302 work as electromagnets, because induction currents, which are generated by the induction coils I, rectified and used as excitation currents to excite the excitation coils F.

Gemäß diesem Schaltungsaufbau bezüglich der Dioden D5, D6, D7 und D8, ist ein Anstieg der Anzahl der zu verwendeten Dioden durch die Verwendung solcher Serienschaltungen 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 configuration with respect to the diodes D5, D6, D7 and D8, an increase in the number of diodes to be used is limited by the use of such series circuits, 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 C5 und C6 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 C5 and C6 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.

8 zeigt Magnetkreise, durch welche der asynchrone Magnetfluss, der mit dem inneren Rotor 300 koppelt, fließt. Wie aus 8 ersichtlich, werden die Erregerspulen F zur Erzeugung einer induzierten elektromotorischen Kraft veranlasst, weil der Magnetfluss gleichmäßig mit den Rotorzähnen 302 des inneren Rotors 300 koppelt. Jedoch stellt die Verwendung der induzierten elektromotorischen Kraft durch die Erregerspulen F das Problem, dass die Phasenbeziehung zwischen den parallel verbundenen Induktionsspulen I (d. h. der ersten Serienschaltung und der zweiten Serienschaltung) aufgrund der Interferenz mit den induzierten elektromotorischen Kräften durch die Induktionsspulen I gebrochen ist. Dies erhöht infolgedessen die Drehmomentwelligkeit, die von der Variation des Induktionsstroms herrührt, weil die Zweiweggleichrichtung nicht erlaubt ist. 8th shows magnetic circuits through which the asynchronous magnetic flux, with the inner rotor 300 couples, flows. How out 8th As can be seen, the excitation coils F are caused to generate an induced electromotive force, because the magnetic flux evenly with the rotor teeth 302 of the inner rotor 300 coupled. However, the use of the induced electromotive force by the exciting coils F poses a problem that the phase relationship between the parallel-connected inductors I (ie, the first series circuit and the second series circuit) is broken due to the interference with the induced electromotive forces by the induction coils I. As a result, this increases the torque ripple resulting from the variation of the induction current because the full-wave rectification is not allowed.

Hinsichtlich dieses Problems sind die Erregerspulen F mit den Induktionsspulen I verbunden, um die induzierten elektromotorischen Kräfte von den Erregerspulen F aufzuheben, so dass die induzierten elektromotorischen Kräfte von den Erregerspulen F nicht die induzierten elektromotorischen Kräfte von den Induktionsspulen I stören. Mit anderen Worten sind in der zweiten Ausführungsform die Erregerspulen F, die innerhalb von 90° mechanischem Winkel angeordnet sind, mit den Induktionsspulen I in Serie verbunden.In view of this problem, the exciting coils F are connected to the induction coils I to cancel the induced electromotive forces from the exciting coils F, so that the induced electromotive forces from the exciting coils F do not disturb the induced electromotive forces from the induction coils I. In other words, in the second embodiment, the exciting coils F, which are arranged within 90 ° of mechanical angle, are connected to the induction coils I in series.

Eine solche Verbindung ermöglicht die Durchführung der Zweiweggleichrichtung mit Strömen, die durch die Erregerspulen F fließen, während die Phasenbeziehung zwischen den parallel verbundenen Induktionsspulen I (d. h. der ersten Serienschaltung und der zweiten Serienschaltung) aufrecht erhalten wird.Such connection enables the two-way rectification to be performed with currents flowing through the exciting coils F while maintaining the phase relationship between the parallel-connected inductors I (i.e., the first series circuit and the second series circuit).

Des Weiteren reduziert die vorliegende Ausführungsform die Drehmomentwelligkeit beträchtlich, im Vergleich zu dem Fall, bei dem nur diese Rotorwicklungen, die dieselbe Phase der induzierten elektromotorischen Kraft aufweisen, in Serie verbunden sind, wie dies in der ersten Ausführungsform der Fall ist, weil die Zweiweggleichrichtung mit Induktionsströmen durchgeführt wird.Further, the present embodiment considerably reduces the torque ripple, as compared with the case where only those rotor windings having the same phase of the induced electromotive force are connected in series, as in the first embodiment, because the full-wave rectification with Induction currents is performed.

Des Weiteren sind die Kosten und das Gewicht der Bauelemente reduziert, weil die Zweiweggleichrichtung die Amplitude des Rotorstroms reduziert, um eine Auswahl der Dioden mit kleinem zulässigem Stromwert zu ermöglichen.Furthermore, the cost and weight of the devices are reduced because the full-wave rectification is the amplitude of the rotor current reduced to allow selection of the diodes with a small allowable current value.

Des Weiteren sind die Drehmomentkennlinien verbessert, während die magnetomotorische Kraft (MMF) von dem Erregerstrom aufrecht erhalten wird, ohne den Spannungsabfall in der Selbstinduktanz exzessiv zu erhöhen, selbst wenn eine Differenzfrequenz (d. h. ein Unterschied in der Frequenz zwischen dem rotierenden Statormagnetfeld und der Rotordrehzahl) groß wird, indem die Erregerspulen F und die Induktionsspulen I verbunden werden, um die induzierten elektromotorischen Kräfte von den Erregerspulen F aufzuheben.Further, the torque characteristics are improved while maintaining the magnetomotive force (MMF) of the exciting current without excessively increasing the voltage drop in the self-inductance even if a difference frequency (ie, a difference in frequency between the rotating stator magnetic field and the rotor speed) becomes large by the exciting coils F and the inductors I are connected to cancel the induced electromotive forces from the exciting coils F.

Wie beschrieben, umfasst in der zweiten Ausführungsform die rotierende elektrische Maschine 1: die Induktionsspulen I, die jeweils mit konzentrierter Wicklung um die Rotorzähne 302 gewickelt sind, so dass die zwei benachbarten Induktionsspulen I in zueinander umgekehrten Wicklungsrichtungen gewickelt sind, und die radial um die Mittenlängsachse derart angeordnet sind, dass die Induktionsspulen I voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind; die Erregerspulen F, die jeweils mit konzentrierter Wicklung um die Rotorzähne 302 gewickelt sind, so dass die zwei benachbarten Erregerspulen F in zueinander umgekehrten Wicklungsrichtungen gewickelt sind, und die radial um die Mittenlängsachse 1C derart angeordnet sind, dass die Erregerspulen F voneinander entlang der Bogenlänge des Kreises um die Mittenlängsachse 1C beabstandet sind; und Gleichrichterschaltungen C5 und C6, von denen jede umfasst: eine erste Serienschaltung, in welcher eine Vielzahl von Induktionsspulen I, dessen Stromphasen die gleichen sind, und eine Diode in Serie verbunden sind, und eine zweite Serienschaltung, in welcher eine andere Vielzahl von Induktionsspulen I, deren Stromphasen die gleichen sind, und eine andere Diode in Serie verbunden sind.As described, in the second embodiment, the rotary electric machine includes 1 : the induction coils I, each with concentrated winding around the rotor teeth 302 are wound, so that the two adjacent induction coils I are wound in mutually reverse winding directions, and which are arranged radially about the central longitudinal axis such that the induction coils I from each other along the arc length of the circle about the central longitudinal axis 1C are spaced apart; the excitation coils F, each with concentrated winding around the rotor teeth 302 are wound so that the two adjacent exciting coils F are wound in mutually reverse winding directions, and radially around the central longitudinal axis 1C are 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 apart; and rectifier circuits C5 and C6, each of which comprises: a first series circuit in which a plurality of inductors I whose current phases are the same and a diode are connected in series, and a second series circuit in which another plurality of inductors I whose current phases are the same, and another diode connected in series.

Dies ebnet die Drehmomentwelligkeit, die von Variationen des Induktionsstroms herrührt, weil die erste und die zweite Serienschaltung von jeder der Gleichrichterschaltungen C5 und C6 unterschiedlichen Welligkeitsstrom aufweisen.This smoothes the torque ripple resulting from variations in the induction current because the first and second series circuits of each of the rectifier circuits C5 and C6 have different ripple current.

Des Weiteren umfasst jede der Gleichrichterschaltungen C5 und C6 die erste Serienschaltung, in welcher die Vielzahl von Induktionsspulen I, deren Stromphasen die gleichen sind, und eine Diode in Serie verbunden sind, und die zweite Serienschaltung, in welcher die andere Vielzahl von Induktionsspulen I, deren Stromphasen die gleichen sind, und die andere Diode in Serie verbunden sind, wobei die erste und die zweite Serienschaltung parallel verbunden sind.Further, each of the rectifier circuits C5 and C6 comprises the first series circuit in which the plurality of inductors I whose current phases are the same and one diode are connected in series, and the second series circuit in which the other plurality of inductors I, their Current phases are the same, and the other diode are connected in series, wherein the first and the second series circuit are connected in parallel.

Dies reduziert die Drehmomentwelligkeit beträchtlich, weil die Zweiweggleichrichtung mit den Induktionsströmen durchgeführt wird.This considerably reduces the torque ripple because the full-wave rectification is performed with the induction currents.

Des Weiteren ist jede der Gleichrichterschaltungen C5 und C6 ein geschlossener Stromkreis, in welchem die Vielzahl der Erregerspulen F in Serie mit der Parallelschaltung der ersten und der zweiten Serienschaltung verbunden ist, um die induzierten elektromagnetischen Kräfte von den Erregerspulen F miteinander aufzuheben.Further, each of the rectifier circuits C5 and C6 is a closed circuit in which the plurality of exciting coils F are connected in series with the parallel circuit of the first and second series circuits so as to cancel the induced electromagnetic forces from the exciting coils F with each other.

Eine solche Verbindung ermöglicht die Durchführung der Zweiweggleichrichtung mit Strömen, die durch die Erregerspulen F fließen, währen die Phasenbeziehung zwischen den parallel verbundenen ersten und zweiten Serienschaltungen beibehalten wird, wodurch die Drehmomentwelligkeit beträchtlich reduziert wird.Such a connection enables the two-way rectification to be performed with currents flowing through the exciting coils F while maintaining the phase relationship between the parallel-connected first and second series circuits, thereby considerably reducing the torque ripple.

Obwohl in der ersten und der zweiten Ausführungsform die rotierende elektrische Maschine 1 ein Innenrotortyp der Radialspaltstruktur ist, kann die rotierende elektrische Maschine 1 mit einer Axialspaltstruktur oder einer Außenrotorstruktur realisiert werden. Des Weiteren nutzt die rotierende elektrische Maschine 1 die Polkombination, dass die Polpaaranzahl des Stators 100 4 ist, die Polanzahl des äußeren Rotors 200 12 ist und die Polpaaranzahl des inneren Rotors 300 8 ist, jedoch kann sie andere unterschiedliche Kombinationen nutzen.Although in the first and second embodiments, the rotary electric machine 1 is an internal rotor type of radial gap structure, the rotating electric machine 1 be realized with an axial gap structure or an outer rotor structure. Furthermore, the rotating electric machine uses 1 the pole combination that the pole pair number of the stator 100 4 is the number of poles of the outer rotor 200 12 is and the pole pair number of the inner rotor 300 8, but it can use other different combinations.

Zusätzlich kann ein Kupferdraht oder ein Draht aus Aluminiumleiter oder ein Litzendraht als jede der Spulen verwendet werden. Der weichmagnetische Komposit(SMC)-Kern aus gemischtem weichmagnetischem Material kann anstatt der laminierten elektromagnetischen Stahlplatten verwendet werden, um das Magnetpfadbauteil 201 oder den Rotorkern 301 zu bilden.In addition, a copper wire or an aluminum conductor wire or a stranded wire may be used as each of the coils. The soft magnetic composite (SMC) core of mixed soft magnetic material may be used instead of the laminated electromagnetic steel plates to form the magnetic path component 201 or the rotor core 301 to build.

Ein Magnetmodulator, der ein Magnetpfadbauteil 201 und nichtmagnetische Elemente 202 umfasst, kann ein innerer Rotor sein, und ein Erregerrotor, der Rotorwicklungen 330 oder Erregerspulen F und Induktionsspulen I umfasst, kann ein äußerer Rotor sein.A magnetic modulator that is a magnetic path component 201 and non-magnetic elements 202 may include an inner rotor, and an exciter rotor, the rotor windings 330 or excitation coils F and induction coils I may be an external rotor.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf rotierende elektrische Maschinen, in denen ohne magnetische Modulation induzierte elektromotorische Kraft an Windungen um einen Rotor erzeugt wird, wenn Magnetfluss von Raumoberschwingungen eines Stators mit dem Rotor koppelt.The present invention is applicable to rotary electric machines in which electromotive force induced without magnetic modulation is generated at windings around a rotor when magnetic flux couples from space harmonics of a stator to the rotor.

Die Verwendung der rotierenden elektrischen Maschine 1 ist nicht auf die automobile Verwendung beschränkt und es ist möglich, diese beispielsweise angemessen in der Windkrafterzeugung zu nutzen oder diese als eine Antriebsquelle in Werkzeugmaschinen zu verwenden.The use of the rotating electric machine 1 is not limited to automotive use and it is possible to use them appropriately, for example, in wind power generation or to use this as a drive source in machine tools.

Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, 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 von den nachfolgenden Ansprüchen, die in den Ansprüchen beschrieben sind, umfasst sein.Although the embodiments of the present invention have 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.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: rotierende elektrische Maschinerotating electrical machine
100100: Statorstator
104104: Ankerspulearmature coil
200200: äußerer Rotor (zweiter Rotor)outer rotor (second rotor)
201201: MagnetpfadbauteilMagnetic path component
202202: nicht-magnetisches Elementnon-magnetic element
300300: innerer Rotor (Rotor, erster Rotor)inner rotor (rotor, first rotor)
302302: Rotorzähne (Schenkelpole)Rotor teeth (salient poles)
330-1–330-16330-1-330-16: Rotorwicklungenrotor windings
C1, C2, C3, C4, C5, C6C1, C2, C3, C4, C5, C6: GleichrichterschaltungRectifier circuit
D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8: Diode (Gleichrichterelement)Diode (rectifier element)
F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8: Erregerspuleexcitation coil
I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8: Induktionsspule.Induction coil.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2013-188065 A [0004, 0005, 0007]

Claims

Rotary electric machine having a central longitudinal axis, comprising: a stator comprising armature coils wound around the concentrated winding stator, the armature coils configured to generate magnetic flux when energized; and a rotor which is rotatable about the central longitudinal axis in response to the flow of the magnetic flux, wherein the rotor comprises a plurality of salient poles wound by rotor windings capable of inducing at least one induced current when the magnetic flux couples with the rotor, the rotor comprising at least one rectifier circuit, wherein the rotor windings are wound such that the salient poles can operate as electromagnets whose magnetization directions are alternately successively reversed along an arc length of a circle about the central longitudinal axis, wherein the rectifier circuit is a closed circuit in which some of the rotor windings whose current phases of the induction current are the same are connected in series to a rectifier element.

The rotary electric machine according to claim 1, further comprising: a second rotor which is rotatable about the central longitudinal axis, wherein the second rotor is in a magnetic path for the magnetic flux flowing through the first-mentioned rotor, the second rotor comprising a plurality of elements of soft magnetic material spaced from each other along an arc length of a circle about the central longitudinal axis, wherein the rotor windings comprise induction coils and exciter coils, wherein the induction coils are wound such that the salient poles can operate as electromagnets whose magnetization directions are alternately successively reversed along the arc length of the circle about the central longitudinal axis, and wherein the excitation coils are wound such that the salient poles can operate as electromagnets whose magnetization directions are alternately successively reversed along the arc length of the circle about the central longitudinal axis, and wherein in the rectifier circuit, some of the induction coils whose current phases of the induction currents are the same are connected in series with a rectifying element.

A rotary electric machine according to claim 2, wherein the rectifier circuit comprises a first series circuit and a second series circuit, and the first and second series circuits are connected in parallel to form a parallel circuit, and wherein in the first series connection, some of the induction coils whose current phases of the induction currents are the same are connected to a rectifying element in series, and in the second series connection, some of the induction coils whose current phases of the induction currents are the same but different from the current phases of the first series circuit are connected in series to a rectifying element.

The rotary electric machine according to claim 3, wherein some of the exciting coils are connected to the parallel connection of the first and second series circuits so that induced electromotive forces generated at the exciting coils cancel each other.