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[Technisches Fachgebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, die eine Vielzahl von Drehmoment erzeugenden Flächen eines Rotors relativ zu einem Stator aufweist.
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[Allgemeiner Stand der Technik]
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JP 2010-226808A (genannt Patentliteratur 1) offenbart eine rotierende elektrische Maschine, die drei Drehmoment erzeugende Flächen eines Rotors relativ zu einem Stator umfasst. Die bekannte rotierende elektrische Maschine umfasst einen ringförmigen Stator, der einen Statorkern und Ankerwicklungen umfasst, die toroidal um den Statorkern gewickelt sind, einen radialen Rotor, der radial nach innen von dem Stator beabstandet ist und diesem gegenüberliegt, und zwei axiale Rotoren, von denen einer axial von der einen Seite des Stators weg beabstandet ist und dieser gegenüberliegt und von denen der andere axial von der anderen Seite des Stators weg beabstandet ist und dieser gegenüberliegt.
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In dieser bekannten rotierenden elektrischen Maschine ist eine Vielzahl von Permanentmagneten an jedem des radialen Rotors und der zwei axialen Rotoren in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse verteilt. Ein rotierendes Magnetfeld, das von dem Stator ausgeht und zu den Rotoren geführt wird, wechselwirkt mit dem Feldmagnetfluss der Permanentmagnete, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird, das auf die Rotoren aufgebracht wird.
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Dokument
GB 2 408 154 A bezieht sich auf eine Stator/Rotor-Anordnung für eine Axialfluss-Drehstrommaschine. Die Drehstrommaschine weist stationäre Wicklungen auf, welche auf einer stationären Rückplatte angeordnet sind. Benachbart zu den stationären Wicklungen sind Dreiphasenwicklungen auf einer Rotorscheibe angeordnet. Strom, welcher in den stationären Wicklungen fließt, induziert einen Stromfluss in den Dreiphasenwicklungen. Der Ausgang der Dreiphasenwicklungen wird in einem Gleichrichter gleichgerichtet und der gleichgerichtete Strom wird Rotorwicklungen zugeführt, welche auf der Rotorscheibe angeordnet sind, und zwar auf einer Seite der Rotorscheibe, welche von den stationären Wicklungen abgewandt und einem Statorkern zugewandt ist.
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[Stand der Technik]
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[Patentliteratur]
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Patentliteratur 1:
JP 2010-226808A -
[Kurzdarstellung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Jedoch verwendet die bekannte rotierende elektrische Maschine, die in
JP 2010-226808A beschrieben wird, Permanentmagnete, um magnetische Polaritäten an dem radialen Rotor und den axialen Rotoren auszubilden. Dies kann eine Erhöhung der Materialkosten verursachen und die Rohstoffversorgung instabil machen, falls Magnete mit seltenen Erden, welche in kleinen Menge im Untergrund liegen und ungleich verteilt sind, als Permanentmagnete an dem radialen und den axialen Rotoren verwendet werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine bereitzustellen, die konfiguriert ist, die Drehmomentdichte durch eine Erhöhung der Drehmoment erzeugenden Flächen zu verbessern, ohne einen Anstieg der Materialkosten zu verursachen und ohne die Rohstoffversorgung instabil zu machen.
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[Lösung des Problems]
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Gemäß einem Aspekt wird eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt. Die rotierende elektrische Maschine mit einer Mittenlängsachse umfasst: einen Stator; und einen Rotor, der konfiguriert ist, um die Mittenlängsachse rotierbar zu sein, wenn von dem Stator ausgehender Magnetfluss durch den Rotor fließt, wobei der Stator umfasst: einen Statorkern, der eine Vielzahl von Statorzähnen aufweist, die in Umfangsrichtung und gleichmäßig um die Mittenlängsachse verteilt sind; und eine Vielzahl von Ankerspulen, von denen jede toroidal um den Statorkern zwischen zwei benachbarten Statorzähnen gewickelt ist, und wobei der Rotor umfasst: einen Rotorkern, der eine Vielzahl von Rotorzähnen aufweist, die in Umfangsrichtung um die Mittenlängsachse verteilt sind, wobei jeder der Rotorzähne ein Satz von einem ersten Rotorzahn, einem zweiten Rotorzahn und einem dritten Rotorzahn ist, die axial ausgerichtet sind, so dass der erste Rotorzahn und der zweite Rotorzahn axial voneinander getrennt sind, um den Stator dazwischen anzuordnen, und so dass diese angeordnet sind, um aufeinanderfolgend der einen und der gegenüberliegenden axialen Endfläche von jedem der Statorzähne gegenüberzuliegen, und so dass der dritte Rotorzahn angeordnet ist, um aufeinanderfolgend der radial inneren Umfangsfläche von jedem der Statorzähne gegenüberzuliegen; eine Vielzahl von Induktionsspulen, von denen jede um einen aus der Vielzahl der Rotorzähne gewickelt ist; und eine Vielzahl von Erregerspulen, von denen jede um einen aus der Vielzahl der Rotorzähne gewickelt ist.
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[Vorteilhafte Wirkung der Erfindung]
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Dementsprechend ist eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt, die konfiguriert ist, die Drehmomentdichte durch eine Erhöhung der Drehmoment erzeugenden Flächen zu verbessern, ohne einen Anstieg der Materialkosten zu verursachen und ohne die Rohstoffversorgung instabil zu machen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform mit einem ausgeschnittenen Abschnitt, um einen Stator innerhalb eines Rotors zu zeigen.
- 2 ist eine Querschnittsansicht, geschnitten durch eine Rotationsachse, der rotierenden elektrischen Maschine, die in 1 gezeigt ist.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht des Stators mit Ankerspulen, die um einen Statorkern gewickelt sind.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten Statorkerns ohne Ankerspulen.
- 5 ist eine Explosionsansicht des in 4 gezeigten Statorkerns.
- 6 ist eine teilweise Ansicht der 5.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Ankerspule.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten Stators mit einem ringförmigen elektrischen Verbindungsstück.
- 9 veranschaulicht Draufsichten auf den in 3 gezeigten Stator mit Ankerspulen, die einen durch Pfeile dargestellten Magnetfluss erzeugen.
- 10 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Rotors, die Induktionsspulen und Erregerspulen zeigt.
- 11 ist eine perspektivische Ansicht des in 10 gezeigten Rotors ohne die Induktionsspulen und Erregerspulen.
- 12 ist eine Explosionsansicht des in 10 gezeigten Rotors, bevor der Zusammenbau mit dem Stator abgeschlossen ist.
- 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Induktionsspule.
- 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Isolators, der getrennt von einer Induktionsspule und einer Erregerspule ist.
- 15 ist eine Explosionsansicht eines Rotors mit einem Isolator, der eine Induktionsspule und eine Erregerspule trägt.
- 16 ist eine perspektivische Ansicht eines modifizierten Stators.
- 17 ist eine perspektivische Ansicht eines Statorkerns des in 16 gezeigten Stators ohne Ankerspulen.
- 18 zeigt Jochsegmente des in 17 gezeigten Statorkerns, die zusammen gekoppelt werden.
- 19 ist eine perspektivische Ansicht eines Statorjochs des in 17 gezeigten Statorkerns, die den vollständigen Zusammenbau der Jochsegmente zeigt.
- 20 zeigt, wie eine Ankerspule und ein Statorzahn montiert werden.
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[Beschreibung von Ausführungsformen]
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Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung im Folgenden detailliert beschrieben. Die 1 bis 13 zeigen eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform.
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(Konfiguration der rotierenden elektrischen Maschine)
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Bezug nehmend auf die 1 und 2 umfasst die rotierende elektrische Maschine 1 einen Stator 100 und einen Rotor 200. Der Stator 100 ist konfiguriert, Magnetfluss zu erzeugen, wenn Spulen erregt werden, und der Rotor 200 ist um eine Rotationsachse (oder eine Mittenlängsachse) 1C in Reaktion auf den Durchfluss des Magnetflusses durch diesen rotierbar. Der Stator 100 ist radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) nach innen von dem Rotor 200 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Mittenlängsachse 1C die Rotationsachse des Rotors 200 ist.
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Des Weiteren umfasst die rotierende elektrische Maschine 1 eine Welle 20, die an der Mittenlängsachse 1C liegt und sich mit einer Länge entlang dieser erstreckt. Die Welle 20 ist an dem inneren Umfangsrand des Rotors 200 zur einheitlichen Rotation um die Mittenlängsachse 1C befestigt.
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Bei der Ansicht der rotierenden elektrische Maschine 1 in den 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11 und 13, ist eine Seite der rotierenden elektrische Maschine 1 relativ zu der Mittenlängsachse 1C die Unterseite, während die andere Seite der rotierenden elektrischen Maschine 1 die Oberseite ist.
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Die rotierende elektrische Maschine 1 ist konfiguriert, die Induktionsspulen I um den Rotor 200 zu veranlassen, beim Erhalt eines rotierenden Magnetfelds, das von Ankerspulen 140 um den Stator 100 erzeugt wird, wenn die Ankerspulen 140 erregt werden, Induktionsstrom zu erzeugen. Des Weiteren erzeugt die rotierende elektrische Maschine 1 ein Drehmoment, indem dieser Induktionsstrom als Erregerstrom durch Erregerspulen F geführt wird, um den Rotor 200 zu veranlassen, als Elektromagnete zu fungieren. Aus der vorstehenden Beschreibung wird verständlich, dass die rotierende elektrische Maschine 1 als ein Erregerwicklungs-Synchronmotor des Selbsterregertyps ohne Permanentmagnete konfiguriert ist.
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(Stator)
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Bezug nehmend auf die 1, 2, und 3 umfasst der Stator 100 einen Statorkern 110 und Ankerspulen 140, die um den Statorkern 110 gewickelt sind. Der Statorkern 110 ist aus magnetischem Material mit hoher Permeabilität hergestellt und ist eine ringförmige Ringstruktur, dessen Achse die Mittenlängsachse 1C ist.
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Auch Bezug nehmend auf 4 umfasst der Statorkern 110 eine Kernbasis oder ein Statorjoch 120 und eine Vielzahl von Statorzähnen 130 an dem Statorjoch 120. Das Statorjoch 120 ist ein Toroid, dessen Rotationsachse die Mittenlängsachse 1C ist. Die Vielzahl der Statorzähne 130 ist in Umfangsrichtung mit regelmäßigen Abständen um die Mittenlängsachse 1C verteilt. Der Querschnitt des Statorjochs 120 ist als ein rechteckiger Querschnitt ausgebildet.
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Jeder der Statorzähne 130 ist eine kanalförmige Struktur, die sich axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) in eine und die andere Richtung von zwei axial beabstandeten Endflächen des Statorjochs 120 nach außen erstreckt und die sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von einer inneren Umfangsfläche des Statorjochs 120 nach innen erstreckt. In der Ansicht des Statorkerns 110 der rotierenden elektrischen Maschine 1 entlang der Mittenlängsachse 1C hat der Statorzahn 130 die Form eines Trapezoids. In der Ansicht des Statorkerns 110 der rotierenden elektrischen Maschine 1 in Umfangsrichtung um die Mittenlängsachse 1C hat das Querschnittprofil des Statorzahns 130 die Form eines Kanals, wie in 2 gezeigt. Die Anzahl der Statorzähne 130 ist 12. Daher sind 12 Statorzähne 130 an dem Statorjoch 120 in Umfangsrichtung und gleichmäßig um die Mittenlängsachse 1C verteilt.
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Genauer gesagt umfasst jeder der Statorzähne 130 einen ersten Statorzahn 131, einen zweiten Statorzahn 132 und einen dritten Statorzahn 133. Der erste Statorzahn 131 erstreckt sich axial von dem Statorjoch 120 in die eine Richtung (nach unten) entlang der Mittenlängsachse 1C nach außen.
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Der zweite Statorzahn 132 erstreckt sich axial von dem Statorjoch 120 in der anderen Richtung (nach oben) entlang der Mittenlängsachse 1C nach außen. Der dritte Statorzahn 133 erstreckt sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von dem Statorjoch 120 nach innen.
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In dieser Ausführung umfasst der Stator 100 mehrere Stückelemente 135. Mit diesen Stückelementen 135 ist der Stator 100 an einem nicht dargestellten Motorgehäuse angebracht. Die Stückelemente 135 sind aus nicht magnetischem Material, beispielsweise Edelstahl oder eine Aluminiumlegierung. An einem Abschnitt nahe einem radial äußeren Ende ist jedes der Stückelemente 135 mit einem Durchgangsloch 135a ausgebildet, das das Einstecken eines Befestigungselements ermöglicht.
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In dieser Ausführung wird der Stator 100 fest an einem nicht dargestellten Motorgehäuse befestigt, indem nicht dargestellte Befestigungselemente in die Durchgangslöcher 135a der Stückelemente 135 eingesetzt werden und die Befestigungselemente an Klammern der inneren Wand des Motorgehäuses befestigt werden oder indem die Befestigungselemente direkt an der inneren Wand des Motorgehäuses befestigt werden.
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Als nächstes bezugnehmend auf die 4, 5 und 6 weist in dem Stator 100 ein Statorkern 110 eine aufgeteilte Struktur auf, die ein Statorjoch (oder eine Statorkernbasis) 120, Statorzähne 130 und Stückelemente 135 aufweist und in diese aufteilbar ist.
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Wie insbesondere in den 5 und 6 gezeigt, umfasst das Statorjoch oder die Kernbasis 120 zwölf (12) Jochsegmente 121 um die Mittenlängsachse 1C und ist in Umfangsrichtung in diese aufgeteilt. In der beispielhaften Ausführung sind die Jochsegmente 121, die Statorzähne 130 und die Stückelemente 135 miteinander durch zumindest eine Vielzahl von Befestigungselementen 136 gekoppelt. Wie am besten in 6 zu sehen ist eine beispielhafte Verbindung zwischen einem der Jochsegmente 121 und dem benachbarten Jochsegment 121 ausgebildet. Die Verbindung umfasst eine erste Struktur, die eine erste Aussparung 121a von einem der zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Enden des einen Jochsegments 121 um die Mittenlängsachse 1C umfasst, und eine zweite Struktur, die eine zweite Aussparung 121b von dem anderen der zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Enden des benachbarten Jochsegments 121 um die Mittenlängsachse 1C umfasst. Des Weiteren ist die erste Aussparung 121a in einer Richtung axial nach oben, gesehen in 6, entlang der Mittenlängsachse 1C nach innen geschnitten, von einer der zwei axial beabstandeten Seiten des einen Jochsegments 121, während die zweite Aussparung 121b in einer Richtung axial nach unten, gesehen in 6, entlang der Mittenlängsachse 1C nach innen ausgeschnitten ist, von der anderen der zwei axial beabstandeten Seiten des benachbarten Jochsegments 121. Mit anderen Worten umfasst jedes der Jochsegmente 121 die erste Struktur, die die erste Aussparung 121a von einem der zwei in der Umfangsrichtung beabstandeten Enden des Jochsegments 121 umfasst, und die zweite Struktur, die die zweite Aussparung 121b von dem anderen der zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Enden desselben Jochsegments 121 umfasst. Wie in 6 zu sehen, ist die erste Aussparung 121a des Jochsegments 121 nach innen in einer Richtung axial nach oben entlang der Mittenlängsachse 1C geschnitten, von einer Unterseite des Jochsegments 121, während die zweite Aussparung 121b nach innen in einer Richtung axial nach unten entlang der Mittenlängsachse 1C geschnitten ist, von einer Oberseite des gleichen Jochsegments 121.
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Unter Rückbezug auf die 5 und 6 ist die erste Struktur umfassend die erste Aussparung 121a mit der zweiten Struktur umfassend die zweite Aussparung 121b axial ausgerichtet, wenn die zwei benachbarten Jochsegmente 121 in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Wenn die erste Struktur umfassend die erste Aussparung 121a mit der zweiten Struktur umfassend die zweite Aussparung 121b axial ausgerichtet ist, werden die erste und die zweite Struktur in Umfangsrichtung in engem Kontakt miteinander gehalten, jedoch sind die erste und die zweite Struktur voneinander über einen vorgegebenen Luftspalt 121c axial getrennt.
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Eines der Stückelemente 135 wird in diesen vorgegebenen Luftspalt 121c eingesetzt und füllt diesen aus. Der vorgegebene Luftspalt 121c ist an dem Mittelpunkt zwischen einer der zwei axial beabstandeten Seiten des einen Jochsegments 121 und der anderen der zwei axial beabstandeten Seiten des benachbarten Jochsegments 121 angeordnet. Die erste Struktur umfassend die erste Aussparung 121a, das Stückelement 135 und die zweite Struktur umfassend die zweite Aussparung 121b werden axial in engem Kontakt nacheinander gehalten, wenn das Stückelement 135 in den vorgegebenen Luftspalt 121c eingesetzt ist. Die 9 veranschaulicht das Simulationsergebnis der Magnetkreise durch das Statorjoch 121. Wie aus 9 ersichtlich, ist der Mittelpunkt, an dem jeder der vorgegebenen Luftspalte 121c durch das Statorjoch 120 hindurch ausgebildet ist, nicht in dem Pfad des Magnetkreises, sondern in der kleinsten Störung mit dem Magnetkreis.
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Dies minimiert die Störung der Stückelemente 135, die in die vorgegebenen Luftspalte 121c eingesetzt werden, mit den durch das Statorjoch 120 hindurchgehenden Magnetkreisen. Dies ermöglicht es, den Stator 100 an dem Motorgehäuse ohne einen Leistungsabfall der rotierenden elektrischen Strom 1 zu befestigen.
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Wie am besten in 6 zu sehen, ist des Weiteren ein Durchgangsloch 121d durch die erste Struktur hindurch ausgebildet, die die erste Aussparung 121a von jedem der Jochsegmente 121 umfasst, und ein Durchgangsloch 121e ist durch die zweite Struktur hindurch, die die zweite Aussparung 121b von jedem der Jochsegmente 121 umfasst, ausgebildet. Diese Durchgangslöcher 121d und 121e werden verwendet, sodass sich Befestigungselemente 136 durch diese erstrecken.
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Jedes der Stückelemente 135 ist mit einem Durchgangsloch 135b ausgebildet, um es dem entsprechenden einen der Befestigungselemente 135 zu ermöglichen, sich dadurch zu erstrecken. Die Befestigungselemente 135 sind aus nicht-magnetischem Material hergestellt, wie einer Aluminiumlegierung oder dergleichen.
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Wie in 6 gezeigt, hat jeder der Statorzähne 130 einen kanalförmigen Querschnitt und ist eine integrale Struktur eines ersten Statorzahns 131, eines zweiten Statorzahns 132 und eines dritten Statorzahns 133.
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Der Statorzahn 130 ist mit dem Statorjoch 120 gekoppelt, so dass er einen Kopplungsabschnitt abdeckt, bei dem die erste Struktur umfassend die erste Aussparung 121a von einem Jochsegment 121 und die zweite Struktur umfassend 121b des benachbarten Jochsegments 121 axial und in Umfangsrichtung relativ zu der Mittenlängsachse 1C ausgerichtet sind. Dies bewirkt, dass der Kopplungsabschnitt zwischen den zwei benachbarten Jochsegmenten 121 innerhalb des Statorzahns 130 liegt. Diese Konfiguration verhindert die Störung des Kopplungsabschnitts zwischen zwei benachbarten Jochsegmenten 121 durch die benachbarten Erregerspulen 140.
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Ein Durchgangsloch 132a ist durch den zweiten Statorzahn 132 von jedem der Statorzähne 130 ausgebildet, um das Einsetzen von einem der Befestigungselemente 136 zu ermöglichen. Der erste Statorzahn 131 des Statorzahns 130 ist mit einem Befestigungsloch 131a ausgebildet, das in Verbindung mit dem Befestigungselement 136 verwendet wird.
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Der wie beschrieben konfigurierte Statorkern 110 wird in den folgenden Schritten hergestellt. Die zwei benachbarten Jochsegmente 121 werden zueinander in Umfangsrichtung ausgerichtet gehaltenen, indem die erste Struktur umfassend die erste Aussparung 121a von einem der zwei benachbarten Jochsegmente 121 und die zweite Struktur umfassend die zweite Aussparung 121b des anderen Jochsegments 121 miteinander gekoppelt werden. Ausgehend davon wird zuerst eines der Stückelemente 135 in den Spalt 121c eingesetzt, und zwar radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von dem äußeren Umfang des Jochsegments 121 nach innen.
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Nachfolgend wird einer der Statorzähne 130 radial von dem inneren Umfang der Jochsegmente 121 nach außen gedrückt, um den Kopplungsabschnitt abzudecken, bei dem die erste Struktur umfassend die erste Aussparung 121a des einen der zwei benachbarten Jochsegmente 121 und die zweite Struktur umfassend die zweite Aussparung 121b des anderen Jochsegments 121 miteinander gekoppelt sind. Dann werden die zwei benachbarten Jochsegmente 121 miteinander befestigt, wobei der Statorzahn 130 und das Stückelement 135 integriert werden, indem eines der Befestigungselemente 136 durch die Durchgangslöcher 132a, 121d, 135b und 121e eingesetzt und in das Befestigungsloch 131a eingeschraubt wird.
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Der Statorkern 110 wird durch das aufeinander folgende Durchführen dieser Kupplungsarbeitsgänge an den anderen Jochsegmenten 121 ausgebildet. Ankerspulen 140, von denen jede im Vorhinein in einer Form für eine torodiale Wicklung ausgebildet wurde, werden jedes Mal, wenn zwei benachbarte Jochsegmente 121 zusammen gekoppelt wurden, installiert. Schließlich wird, wie in 3 gezeigt, der ringförmige Stator 100 ausgebildet, wenn alle Jochsegmente 121 in Umfangsrichtung zusammen gekoppelt sind.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Stator 100 an einem nicht dargestellten Motorgehäuse auf magnetisch isolierte Art und Weise angebracht, weil die Stückelemente 135, die zur Anbringung des Stators an dem Motorgehäuse verwendet werden, aus nicht magnetischem Material gebildet sind. Dies beschränkt die Erzeugung von beispielsweise magnetischem Streufluss.
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Bezugnehmend auf die 1, 3, 4 und 7 ist jede der Ankerspulen 140 toroidal um das Statorjoch 120 gewickelt, unter Verwendung von einem Raum zwischen zwei benachbarten der Statorzähne 130 des Statorkerns 110 als eine Nut (s. 4). Eine Ringwicklung ist ein Verfahren zur Wicklung eines Drahts um einen Toroid über abwechselnd die radiale Innenseite und die Außenseite des Statorjochs 120.
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In der veranschaulichten Ausführung sind, wie in 7 gezeigt, die Ankerspulen 140, von denen jede im Vorhinein in einer für die toroidale Wicklung vorbereiteten Form ausgebildet wurde, an jedem der Jochsegmente 121 (s. 6) des Statorjochs 120 installiert. Nachdem die Ankerspulen 140 an dem Jochsegment 121 installiert wurden, wird das in Umfangsrichtung benachbarte andere Jochsegment 121 an dieses Jochsegment 121 zusammen mit einem der Statorzähne 130 gekoppelt. Dies bewirkt, dass die Ankerspulen 140 toroidal um die Nuten des Statorkerns 110 gewickelt sind, wie in 3 gezeigt.
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In der veranschaulichten Ausführung wird die Isolationseigenschaft der Ankerspulen 140 und die Zusammenbaueigenschaft des Stators 100 verbessert, weil es nicht länger notwendig ist, das Statorjoch 120 direkt mit Drähten zu umwickeln, um die Ankerspulen 140 zu installieren.
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Die Ankerspulen 140, die jede in Räumen zwischen einem der Statorzähne 130 und dem in Umfangsrichtung benachbarten Statorzahn 130 liegen, sind aufteilbar in drei Gruppen für die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase eines Dreiphasenwechselstroms.
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Die Wicklungsrichtung und die Erregungsrichtung der Ankerspulen 140 ist derart festgesetzt, dass der Magnetfluss, der von einem aus einem Paar von Ankerspulen 140 ausgeht, das direkt über einen der Statorzähne 130 angeordnet ist, und der Magnetfluss, der von dem anderen von dem Paar ausgeht, in Umfangsrichtung in entgegengesetzten Richtungen orientiert sind.
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Dies ermöglicht es, dass das Paar der Ankerspulen 140, beispielsweise eine für die U+-Phase und die andere für die U--Phase, Magnetflüsse erzeugt, die zu dem Statorzahn 130 gerichtet sind, der zwischen dem Paar der Ankerspulen 140 angeordnet ist.
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Bezug nehmend auf 7 ist der Draht 141 für die Ankerspulen 140 ein rechteckiger Flachleiterdraht, dessen Querschnitt die Form eines Rechtecks hat. Jede der Ankerspulen 140 resultiert aus dem toroidalen Wickeln des Drahts oder Rechtseckdrahts 141 um das Statorjoch 120 des Statorkerns 110 mit Hochkant-Wicklung. Die Hochkant-Wicklung ist der Vorgang, bei dem die Wicklung angefangen wird, indem der Draht 141 an dem Statorjoch 120 so festgesetzt ist, dass dessen kurze Kanten radial ausgerichtet sind (relativ zu der Mittenlängsachse 1C der rotierenden elektrischen Maschine 1).
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Bezüglich dessen langer Kante sind die Abschnitte des Drahts 141, die nacheinander an Stellen, die in Wickelschrittrichtung ausgerichtet sind, angrenzen, in flächigem Kontakt miteinander. Daher kann die Anzahl der Drehungen von jeder der Ankerspulen 140 innerhalb eines begrenzten Raums erhöht werden, während ein Querschnitt sichergestellt wird, der breit genug für die Strommenge ist, die durch die Ankerspule 140 fließt, wodurch der Wicklungs-Füllfaktor verbessert wird, und dies führt zu einem Anstieg der magnetomotorischen Kraft des Stators 100.
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Weil die Abschnitte des Drahts 141, die nacheinander an Stellen, die in Wickelschrittrichtung ausgerichtet sind, aneinander grenzen, an ihrer langen Kante, wie vorstehend beschrieben, miteinander in einem flächigen Kontakt sind, wird Wärme von einem Abschnitt zu dem angrenzenden Abschnitt des Drahts 141 durch eine große Fläche geleitet. Dies bewirkt einen Anstieg der effektiven Fläche, durch welche Wärme geleitet wird, wodurch die Abstrahlleistung erhöht wird.
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Beide Endabschnitte 141A und 141B des Drahts 141, die als ein Wicklungsstart und als ein Wicklungsende dienen, sind radial nach außen von dem Stator 100 angeordnet, wodurch die Verbindung der Ankerspulen 140 vereinfacht wird.
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Die Verbindung der Ankerspulen 140 kann weiter vereinfacht werden, indem beispielsweise die beiden Endabschnitte 141A und 141B des Drahts 141 von jeder der Ankerspulen 140 mit der inneren Umfangsfläche eines ringförmigen elektrischen Verbindungsstücks aus leitendem Material, einem sog. „Verbindungsring“, 150 verbunden werden, wie in 8 gezeigt. Die Verbindung kann durch Löten oder Schweißen durchgeführt werden, als ein Verfahren zur Verbindung der beiden Endabschnitte 141A und 141B des Drahts 141 von jeder der Ankerspulen 140 mit der inneren Umfangsfläche des Verbindungsrings 150.
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Zusätzlich, nach der Anbringung von einem von einer Buchse und einem Stecker mit jedem der beiden Endabschnitte 141A und 141B des Drahts 141 und nach der Anbringung des anderen der Buchse und des Steckers an der inneren Umfangsfläche des Verbindungsrings 150, können die Ankerspulen 140 mit dem Verbindungsring 150 unter Verwendung der Buchse und des Steckers verbunden werden. In diesem Fall sind die Buchse und der Stecker bevorzugt konfiguriert, um axial zueinander entlang der Mittenlängsachse 1C zu passen. Durch die beschriebene Verwendung der Buchse und des Steckers wird die Verbindung der Ankerspulen 140 weiter vereinfacht.
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Der Verbindungsring 150 ist an dem nicht dargestellten Motorgehäuse fixiert, indem der Verbindungsring 150 in das Motorgehäuse integriert wird oder indem der Verbindungsring 150 in die Innenwandoberfläche des Motorgehäuses eingesetzt wird. Dies beschränkt einen Größenanstieg des Motorgehäuses.
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(Magnetflussverteilung des Stators)
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9 ist ein Simulationsergebnis der elektromagnetischen Feldanalyse, das die Magnetflussverteilung des Stators 100 zeigt. Zur vereinfachten Veranschaulichung sind der Statorkern 110 und der Rotor 200 auf lineare Weise veranschaulicht. Des Weiteren wird in 9 nicht zwischen dem ersten Zahn 131, dem zweiten Zahn 132 und dem dritten Zahn 113 unterschieden, und diese werden durch die Statorzähne 130 repräsentiert. Das Simulationsergebnis, das in 9 gezeigt ist, ergibt sich aus der Ausführung der elektromagnetischen Feldanalyse mit den Einstellungen, dass die Größe des V-Phasenstroms 1 ist, die Größe des U-Phasenstroms -0,5 ist und die Größe des W-Phasenstroms -0,5 ist.
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Bezug nehmend auf 9 wird ein Paar von Ankerspulen 140, die eine für die V+-Phase und die andere für die V- -Phase, welches direkt über einen Statorzahn 130 angeordnet ist, beschrieben, wobei der Magnetfluss, der von der einen Ankerspule 140 des Paars ausströmt, und der Magnetfluss, der von der anderen Ankerspule 140 des Paars ausströmt, zu dem Statorzahn 130 gelenkt wird, der zwischen dem Paar angeordnet ist, so dass sich die Magnetflüsse innerhalb des Statorzahns 130 treffen. Jeder der Magnetflüsse, der in den Statorzahn 130 eintritt, wird zu der Richtung orthogonal zu dem Statorjoch 120 gelenkt und zu dem Rotor 200 geführt.
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Ein Teil des Magnetflusses, der zu dem Rotor 200 geführt wird, wird zu dem einen in Umfangsrichtung benachbarten Statorzahn 130 geführt, der zwischen einem anderen Paar von Ankerspulen 140, die eine für W+-Phase und die andere für die W- -Phase, angeordnet ist, nachdem dieser durch einen später beschriebenen Rotorkern 210 des Rotors 200 geflossen ist. Der verbleibende Teil des Magnetflusses, der zu dem Rotor 200 geführt wird, wird zu dem anderen in Umfangsrichtung benachbarten Statorzahn 230 geführt, der zwischen einem weiteren anderen Paar von Ankerspulen, die eine für die U+-Phase und die andere für die U- -Phase, angeordnet ist, nachdem dieser durch den Rotorkern 21 des Rotors 200 geflossen ist.
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An einer Fläche, an der sich die Statorzähne 130 und der Rotor 200 gegenüberliegen, wird ein Magnetkreis ausgebildet, durch welchen der Magnetfluss fließt, der von dem Paar der Ankerspulen 140 ausströmt. In der rotierenden elektrischen Maschine 1 ist die Fläche, an der sich die Statorzähne 130 und der Rotor 200 gegenüberliegen, eine Drehmoment erzeugende Fläche.
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Aus diesem Grund wird die Drehmomentdichte durch die Verwendung der Magnetflüsse, die von einem Paar von Ankerspulen 140 erzeugt werden, umso höher, je mehr Drehmoment erzeugende Flächen es gibt. Die Drehmomentdichte bedeutet die Größe des Drehmoments pro Volumen.
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Daher wird die Drehmomentdichte erhöht, indem drei Drehmoment erzeugende Flächen an beiden axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) entfernten Oberflächenseiten des Rotors 200 und an einer radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) inneren Umfangsflächenseite des Rotors 200 bereitgestellt werden. Weil sie eine kleine Größe hat, jedoch ein hohes Drehmoment durch die Erhöhung der Anzahl der Drehmoment erzeugenden Flächen erzeugen kann, eignet sich die rotierende elektrische Maschine 1 exzellent als eine rotierende elektrische Maschine für Fahrzeuge, insbesondere für elektrische Hybridfahrzeuge und dergleichen.
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(Rotor)
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Bezug nehmend auf die 1, 2, 10 und 11 umfasst der Rotor 200 den Rotorkern 210, Induktionsspulen I und Erregerspulen F.
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Der Rotorkern 210 umfasst zwei scheibenförmige Scheibenteile 211 und 212 und einen zylinderförmigen Zylinderteil 213, der kontinuierlich innere Erstreckungsabschnitte der Scheibenteile 211 und 212 verbindet.
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Die Scheibenteile 211 und 212 sind an zwei axial beabstandeten parallelen imaginären Ebenen angeordnet, die orthogonal zu der Mittenlängsachse 1C der rotierenden elektrischen Maschine 1 sind, so dass der Scheibenteil 211 den Statorkern 110 von einer Seite abdeckt und so dass der Scheibenteil 212 den Statorkern 110 von der gegenüberliegenden Seite abdeckt, und zwar beim Blick auf den Statorkern 110 in einer Richtung entlang der Mittenlängsachse 1C. Der Zylinderteil 213 ist mit einem mittigen Einsetzloch 213A ausgebildet. Das Einsetzloch 213A und die Welle 20 erstrecken sich durch die Durchgangslöcher 211A und 212A.
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Der Zylinderteil 213 ist so angeordnet, dass er den Statorkern 110 von einer radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) inneren Seite abdeckt. Der Rotorkern 210 ist aus magnetischem Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität hergestellt.
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Wie beschrieben, ist der Rotorkern 210 in einer sog. „Bobinen-artigen Form“ ausgebildet, die Flansche an beiden axialen Enden des Zylinderteils 213 umfasst, so dass der Rotorkern 210 jenen drei Oberflächen des Stators 100 gegenüberliegt, welche an der einen und der entgegengesetzten Seite, wenn man den Statorkern 110 in der Richtung entlang der Mittenlängsachse 1C betrachtet, und an der radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) inneren Seite des Statorkerns 110 liegen. Mit anderen Worten ist der Rotorkern 210 in einer ringförmigen durchgehenden Form ausgebildet, die aus der Rotation eines Rechtecks um eine Achse des Einsetzlochs 213A resultiert, wobei von dem Rechteck dessen Außenseite entfernt wurde und dessen andere drei Seiten durch die zwei Scheibenteile 211 und 212 und durch den Zylinderteil 213 definiert sind, so dass der Rotorkern 210 den Statorkern 110 von dessen inneren Umfangsseite hin zu dessen äußeren Umfangsseite abdeckt.
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Des Weiteren umfasst der Rotorkern 210 eine Vielzahl von Rotorzähnen 230, die in Umfangsrichtung verteilt sind, wobei jeder der Rotorzähne 230 ein Satz aus drei axial angeordneten Rotorzähnen ist, nämlich ein erster Rotorzahn 231, ein zweiter Rotorzahn 232 und ein dritter Rotorzahn 233. Jeder der ersten, zweiten und dritten Rotorzähne 231, 232 und 233 eines Satzes bildet eine Drehmoment erzeugende Fläche mit einem der in Umfangsrichtung ausgerichteten ersten, zweiten und dritten Statorzähne 131, 132 und 133 des Stators 100, wenn dieser den in Umfangsrichtung ausgerichteten Statorzähnen 131 oder 132 oder 133 nacheinander gegenüberliegt.
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Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, sind die ersten Rotorzähne 231 an der Innenseite des Scheibenteils 211 angeordnet und in Umfangsrichtung um die Mittenlängsachse 1C, die eine Rotationsachse ist, verteilt. Die ersten Rotorzähne 231 erstrecken sich axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von der Innenseite des Scheibenteils 211 zu dem Statorkern 110 nach innen, um den ersten Statorzähnen 131 gegenüberzuliegen, jedoch sind sie axial von den ersten Statorzähnen 131 über einen vorgegebenen Luftspalt getrennt.
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Die zweiten Rotorzähne 232 sind an der Innenseite des Scheibenteils 212 angeordnet und in Umfangsrichtung um die Mittenlängsachse 1C verteilt. Die zweiten Rotorzähne 232 erstrecken sich axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von der Innenseite des Scheibenteils 212 zu dem Statorkern 110 nach innen, um den zweiten Statorzähnen 132 gegenüberzuliegen, jedoch sind sie axial von den zweiten Statorzähnen 132 über einen vorgegebenen Luftspalt getrennt.
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Die dritten Rotorzähne 233 sind an der Außenseite des zylindrischen Teils 213 angeordnet und in Umfangsrichtung um die Mittenlängsachse 1C verteilt. Die dritten Rotorzähne 233 erstrecken sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von der Außenseite des Zylinderteils 213 zu dem Statorkern 110 nach außen, um den dritten Statorzähnen 133 gegenüberzuliegen, jedoch sind sie radial von den dritten Statorzähnen 133 über einen vorgegebenen Luftspalt getrennt.
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Das radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) innere Ende von dem ersten Rotorzahn 231 von jedem Satz ist kontinuierlich mit einem axialen Ende des dritten Rotorzahns 233 desselben Satzes verbunden. Des Weiteren ist das radial innere Ende des zweiten Rotorzahns 232 desselben Satzes kontinuierlich mit dem anderen axialen Ende des dritten Rotorzahns 233 desselben Satzes verbunden.
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Wie beschrieben, bilden in dem Rotorkern 210 der erste Rotorzahn 231 und derjenige Abschnitt des dritten Rotorzahns 233, der an der Seite des später beschriebenen ersten Rotorkerns 210A ist, eine integrierte Struktur, wohingegen der zweite Rotorzahn 232 und derjenige Abschnitt des dritten Rotorzahns 233, der an der Seite des später beschriebenen zweiten Rotorkerns 210B ist, eine integrierte Struktur bildet. Wenn in der später beschriebenen aufgeteilten Struktur des Rotorkerns 210 der erste Rotorkern 210A und der zweite Rotorkern 210B miteinander befestigt werden, bilden der erste Rotorzahn 231, der zweite Rotorzahn 232 und der dritte Rotorzahn 233 eine integrale Struktur und bilden dadurch einen der Rotorzähne 230 aus. An dem Rotorkern 210 ist die Vielzahl der Rotorzähne 230 in Umfangsrichtung und gleichmäßig um die Mittenlängsachse 1C verteilt.
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Der so konfigurierte Rotorkern 210 ist an der Welle 20 befestigt, so dass der Rotorkern 210 und die Welle 20 integral rotieren. Wie am besten in 1 zu sehen, umfasst insbesondere die rotierende elektrische Maschine 1 Sprengringe 4B. Der Rotorkern 210 ist an der Welle 20 befestigt, indem die Sprengringe 4B in die Welle 20 eingesetzt oder in diese eingeschraubt werden.
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Der innere Umfang des Einsetzlochs 213A des Rotorkerns 210 und der äußere Umfang der Welle 20 sind jeweils mit nicht dargestellten Keilnuten ausgebildet. Der Rotorkern 210 wird für eine integrale Rotation von der relativen Rotation zu der Welle 20 abgehalten, indem ein Keil in die Keilnuten eingesetzt wird.
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In der vorliegenden Ausführung wird der Zusammenbau des Stators 100 an den Rotor 200 durch die Aufteilung der Struktur des Rotorkerns 210 ermöglicht.
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In der vorliegenden Ausführung ist der Rotorkern 210 axial an dem Mittelpunkt zwischen dessen axialen Enden in den ersten Rotorkern 210A und den zweiten Rotorkern 210B geteilt. Daher ist jeder der Rotorzähne 223 in die Seite des ersten Rotorkerns 210A und die Seite des zweiten Rotorkerns 210B geteilt.
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Bezug nehmend auf 12 ist des Weiteren der zweite Rotorkern 210B mit vier Durchgangslöchern 216, um das Einsetzloch 213A herum, ausgebildet, um den Durchgang von Befestigungselementen 215 zu ermöglichen, während der erste Rotorkern 210A mit vier nicht dargestellten Befestigungslöchern, um das Einsetzloch 213A herum, ausgebildet ist, um mit den Befestigungselementen 215, die durch die Durchgangslöcher 216 hindurch geführt wurden, ineinander zu greifen.
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Dies ermöglicht den Zusammenbau der rotierenden elektrischen Maschine 1, indem der erste Rotorkern 210A und der zweite Rotorkern 210B miteinander derart gekoppelt werden, dass zwischen diesen der Statorkern 110 angeordnet ist, und indem der ersten Rotorkern 210A und der zweite Rotorkern 210B mittels der vier Befestigungselemente 215 miteinander befestigt werden.
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Die Einfachheit des Zusammenbaus der rotierenden elektrischen Maschine 1 wird ohne jede Leistungsverschlechterung der rotierenden elektrischen Maschine 1 verbessert, weil die vorstehend beschriebenen Durchgangslöcher 216 und die Befestigungslöcher um das Einsetzloch 213A ausgebildet sind, welches an diesem radial inneren Abschnitt des Rotorkerns 210 ausgebildet ist, welcher einen kleinen Effekt auf Magnetkreise hat.
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Zusätzlich ist es erwünscht, ein nicht-magnetisches Material, beispielsweise Edelstahl, als ein Material für die vorstehend erwähnten Befestigungselemente 215 zu verwenden. Dies stellt die strukturelle Festigkeit der rotierenden elektrischen Maschine 1 sicher.
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Zusätzlich können die Herstellungsvorgänge des ersten Rotors 210A und des zweiten Rotors 210B ganz oder teilweise gemeinsam durchgeführt werden, weil der erste Rotor 210A und der zweite Rotor 210B in der gleichen Form ausgebildet sind, indem der Rotorkern 210 an seinem Mittelpunkt zwischen seinen axialen Enden geteilt wird.
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Eine integrale (einstückige) ringförmige Struktur, die nicht in Segmente aufteilbar ist, kann für den Statorkern 110 übernommen werden, wenn die vorstehend beschriebene aufgeteilte Struktur für den Rotorkern 210 übernommen wird. Dies erhöht die strukturelle Festigkeit des Statorkerns 110 im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Statorkern 110 eine Struktur aufweist, die in Segmente aufteilbar ist. Des Weiteren stellt die verbesserte strukturelle Festigkeit des Statorkerns 110 einen erhöhten Widerstand gegenüber angeregten Vibrationen bereit. In dem Fall eines integralen Statorkerns 110, der nicht in Segmente aufteilbar ist, kann die rotierende elektrische Maschine 1 zusammengebaut werden, indem der erste Rotorkern 210A und der zweite Rotorkern 210B miteinander gekoppelt werden, wobei der Statorkern 110, der im Vorhinein mit den Induktionsspulen I und den Erregerspulen F umwickelt wurde, zwischen diesen angeordnet ist.
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(Induktionsspulen, Erregerspulen)
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Wie aus den 10 und 13 ersichtlich, ist der Draht Iw für Induktionsspulen I und der Draht Fw für Erregerspulen F jeweils ein rechteckiger Flachdraht aus Kupferdraht mit einem rechteckigen Querschnitt, der von einem Isolationsmaterial ummantelt wird. Die 13 zeigt eine der Induktionsspulen I. Die Erregerspulen F und die Induktionsspulen I haben die gleiche, in 13 gezeigte Konfiguration. Jede der Induktionsspulen I ist mit Alphawicklung des Drahts Iw ausgebildet, während jede der Erregerspulen F mit Alphawicklung des Drahts Fw ausgebildet ist. Die Alphawicklung ist ein Vorgang der Wicklung des Drahts Iw oder Fw mit einem Wicklungsstart und einem Wicklungsende, die in die gleiche Auswärtsrichtung herausgeführt sind.
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Dieses Ende von jedem der Drähte Iw und Fw, welches ein Wicklungsanfang ist, wird in dem Fall der Alpha-gewickelten Induktions- und Erregerspulen I und F nicht nach innen stehen gelassen, wodurch der Wicklungs-Füllfaktor verbessert wird. Die beiden Endabschnitte von jedem der Drähte Iw und Fw werden von den Induktions- und Erregerspulen I und F in die gleiche Auswärtsrichtung nach außen geführt, wodurch die Verbindung der Spulen vereinfacht wird.
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In der vorliegenden Ausführung ist der Draht Iw der Induktionsspule I in zwei Säulen in einer Wickelschrittrichtung der Wicklung gewickelt, wobei ein Endabschnitt des Drahts Iw in der ersten der zwei Säulen und der andere Endabschnitt des Drahts Iw in der zweiten der zwei Säulen verlegt ist, um in der gleichen Ebene innerhalb des Rotors 200 zu liegen.
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Des Weiteren ist der Draht Fw der Erregerspule F in zwei Säulen in einer Wickelschrittrichtung der Wicklung gewickelt, wobei ein Endabschnitt des Drahts Fw in der ersten der zwei Säulen und der andere Endabschnitt des Drahts Fw in der zweiten der zwei Säulen verlegt ist, um in der gleichen Ebene innerhalb des Rotors 200 zu liegen.
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Wie beschrieben, können die Endabschnitte von jedem der Drähte Iw und Fw der Alpha-gewickelten Induktions- und Erregerspulen I und F an derselben Ebene verlegt und angeordnet werden, die sich entlang des inneren Umfangs (genannt „innere Umfangsfläche“) des Rotors 200 erstreckt, wobei Verbindungen an derselben Ebene vereinfacht werden, unter Verwendung eines (nicht dargestellten) Verbindungsteils, wie z.B. ein Verbindungssubstrat oder dergleichen, das an der inneren Umfangsfläche des Rotors 200 angeordnet ist.
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Des Weiteren sind die Induktions- und Erregerspulen I und F gewickelt, so dass die kurzen Kanten der rechteckigen Querschnitte der Drähte Iw und Fw orthogonal zu den Flusslinien des erzeugten Magnetfelds sind.
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Dies reduziert den Wirbelstromverlust, der innerhalb der Induktions- und Erregerspulen I und F erzeugt wird, weil die Querschnitte der Drähte Iw und Fw orthogonal zu den Flusslinien des Magnetflusses liegen, der in den Rotorkern 210 eintritt.
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Jede der Induktions- und Erregerspulen I und F ist derart ausgebildet, dass ein radialer Abschnitt, der aus dem Biegen der Alphawicklung Iw oder Fw resultiert, eine rechteckige Form aufweist, wobei dessen radial innerer Rand entfernt ist.
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Insbesondere sind die Erregerspulen F entlang der Oberfläche innerhalb des Rotorkerns 210 gebogen, so dass jede der Erregerspulen F einen der Rotorzähne 230 umgibt, um um den Basisabschnitt des Rotorkerns 230 herum zu laufen.
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Andererseits sind die Induktionsspulen I entlang der Oberfläche innerhalb des Rotorkerns 210 gebogen, so dass jede der Induktionsspulen I einen der Rotorzähne 230 umgibt, um um den Vorderkantenabschnitt des Rotorzahns 230 herum zu laufen.
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Wie beschrieben, ist jede der Induktionsspulen I und die zugeordnete eine der Ankerspulen F an dem gleichen einen der Rotorzähne 230 in mehreren Schichten angeordnet, wobei die Induktionsspule I und die Ankerspule F an einem Vorderkantenabschnitt und einem Basisabschnitt des Rotorzahns 230 angeordnet sind. Dies bewirkt eine Anordnung, bei der die Induktionsspulen I weniger getrennt von dem Stator 100 als die Erregerspulen F sind.
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Wenn die Ankerspulen 140 ein rotierendes Magnetfeld erzeugen, koppelt der von dem Stator 100 ausströmende Magnetfluss mit der Induktionsspule I, wodurch die Induktionsspule I zur Erzeugung von Induktionsstrom veranlasst wird.
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(Gleichrichterschaltung)
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Der Rotor 200 weist Dioden als nicht dargestellte Gleichrichterelemente auf. Die Dioden, die Induktionsspulen I und die Erregerspulen F sind verbunden, um Gleichrichterschaltungen zu bilden. In den Gleichrichterschaltungen wird Induktionswechselstrom, der von jeder der Induktionsspulen I erzeugt wird, durch die Dioden gleichgerichtet, und der gleichgerichtete Gleichstrom wird als Erregerstrom den Erregerspulen F zugeführt. Die Erregerspulen F erzeugen Magnetfelder, wenn der gleichgerichtete Gleichstrom als Erregerstrom zugeführt wird, um die Erregerspulen F zu erregen.
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Im Falle einer Alpha-gewickelten Induktionsspule I und einer Alpha-gewickelten Erregerspule F ist ein Wicklungsanfang und ein Wicklungsende von jedem der Drähte Iw und Fw außerhalb der Induktions- und Erregerspulen I und F angeordnet. In allen Induktionsspulen I und Erregerspulen F ist es möglich, dass die Wicklungsanfänge und Wicklungsenden aller Drähte Iw und Fw entlang des äußeren Umfangs des Rotors 200 angeordnet sind.
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Weil die Wicklungsanfänge und die Wicklungsenden aller Drähte Iw und Fw der Induktionsspulen I und der Erregerspulen F sich axial von dem äußeren Umfang des Rotors 200 zu einer Oberflächenseite erstrecken können, ist es möglich, die Verbindung innerhalb derselben Ebene durchzuführen, wobei ein Verbindungsteil, wie eine nicht dargestellte Anschlussplatine, verwendet wird, das an oder nahe der einen Flächenseite angeordnet ist.
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Weil die Induktionsspulen I und die Erregerspulen F um die Rotorzähne 230 Alpha-gewickelt sind, werden des Weiteren die Induktionsspulen I und die Erregerspulen F einheitlich in ihrer Wärmeleitfähigkeit, wodurch die Wärmeabstrahlung von dem Rotor 200 verbessert wird.
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Des Weiteren sind die Induktions- und Erregerspulen I und F derart gewickelt, dass die kurzen Kanten der rechteckigen Querschnitte der Drähte Iw und Fw orthogonal zu Flusslinien des erzeugten Magnetfeldes sind. Dies reduziert die Erzeugung von Wirbelstrom innerhalb der Induktions- und Erregerspulen I und F.
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(Erregerenergie)
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Die rotierende elektrische Maschine 1 umfasst zwölf (12) Statorzähne und acht (8) Rotorzähne 230. Daher wird das Kompositionsverhältnis S/P zwischen der Anzahl von Nuten S des Stators 100 und der Anzahl der Magnetpole P zu 3/2, weil S = 12 und P = 8 in der rotierenden elektrischen Maschine 1 ist.
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In der veranschaulichten rotierenden elektrischen Maschine 1 sind die toroidal gewickelten Ankerspulen 140 mit konzentrierter Wicklung installiert, und so ist die zweite Raumoberschwingung im Raum im Ruhebezugssystem auf dem Fluss der Grundwellenfrequenz als Streufluss überlagert, und zwar bis ungefähr 50 %.
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Daher tritt die dritte Zeitoberschwingung in der Zeit im rotierenden Bezugssystem in den Rotor 200 ein, weil das Kompositionsverhältnis S/P 3/2 ist. Die dritte Zeitoberschwingung im rotierenden Bezugssystem weist eine asynchrone Frequenz relativ zu der Drehzahl des Rotors 200 auf.
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Um effektiv die dritte Zeitoberschwingung zu nutzen, sind die Induktionsspulen I um die Rotorzähne 230, die Schenkelpole des Rotors 200 sind, gewickelt. Dies bewirkt, dass jede der Induktionsspulen I Induktionsstrom erzeugt, wenn die dritte Zeitoberschwingung mit den Induktionsspulen I koppelt, und dies bewirkt, dass die Erregerspulen F Magnetfelder erzeugen, indem sie den durch die Gleichrichtung des Induktionsstroms gegebenen Gleichstrom als Erregerstrom nutzen, wodurch ermöglicht wird, dass der Rotor 200 als Elektromagnete fungiert.
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Eine Zeitoberschwingung hoher Ordnung, wie die vierte oder fünfte Zeitoberschwingung, ist nichts weiteres als eine Welle, die nur in der Nachbarschaft der Oberfläche des Rotorkerns 210 vibriert, und so können die Induktionsspulen I nicht effizient Induktionsstrom erzeugen. Eine Raumoberschwingung niedriger Ordnung, wie die dritte Zeitoberschwingung, tritt in das Innere des Rotorkerns 210 ein, weil diese ein Magnetfluss mit relativ geringer Frequenz ist.
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In der vorliegenden Ausführung wird innerhalb der Raumoberschwingungen, die auf dem Magnetfluss der Grundfrequenz überlagert sind, die dritte Zeitoberschwingung wiederhergestellt. Diese dritte Zeitoberschwingung weist eine höhere Frequenz als die Grundfrequenz oder die Frequenz der zweiten Zeitoberschwingung auf und pulsiert mit einer kurzen Periode.
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Dies stellt effizient den Energieverlust wieder her, der durch Raumoberschwingungskomponenten verursacht wird, und bewirkt einen Anstieg des Betrags des Induktionsstroms, indem die zeitliche Variation des Magnetflusses, der mit den Induktionsspulen I koppelt, erhöht wird, wodurch ein Anstieg des Drehmoments bereitgestellt wird.
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Die Wirkungen der rotierenden elektrischen Maschine 1 gemäß den Ausführungsformen werden beschrieben. In der rotierenden elektrischen Maschine 1 umfasst der Stator 100 den Statorkern 110 mit den Statorzähnen 130, die in Umfangsrichtung und gleichmäßig verteilt sind, und die torodial gewickelten Ankerspulen 140, von denen jede zwischen zwei benachbarten der Statorzähne 130 des Statorkerns 110 ist.
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Des Weiteren umfasst der Rotor 200 den Rotorkern 210. Der Rotorkern 210 umfasst eine Vielzahl von Rotorzähnen 230, die in Umfangsrichtung um die Mittenlängsachse 1C verteilt sind, wobei jeder der Rotorzähne 230 ein Satz aus dem ersten Rotorzahn 231, dem zweiten Rotorzahn 232 und dem dritten Rotorzahn 233 ist, welche axial ausgerichtet sind. Der erste Rotorzahn 231 und der zweite Rotorzahn 232 sind axial voneinander getrennt, um den Stator 100 zwischen sich anzuordnen, und sie sind angeordnet, um aufeinanderfolgend der einen und der gegenüberliegenden axialen Endfläche von jedem der Statorzähne 130 gegenüber zu liegen. Der dritte Rotorzahn 233 ist angeordnet, um aufeinanderfolgend der inneren Umfangsfläche von jedem der Statorzähne 130 gegenüber zu liegen.
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Der Rotor 200 umfasst ferner die Induktionsspulen I und die Erregerspulen F, die um die Rotorzähne 230 gewickelt sind. Die Induktionsspulen I sind derart angeordnet, dass jede der Induktionsspulen I Induktionsstrom erzeugt, wenn von dem Stator 100 ausgehender Magnetfluss mit der Induktionsspule I koppelt. Die Erregerspulen F sind derart angeordnet, dass die Erregerspulen F Magnetfeld(er) erzeugen, wenn sie in Reaktion auf die Erzeugung von Induktionsströmen erregt werden.
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Gemäß den Ausführungsformen wird jede der Induktionsspulen I zur Erzeugung von Induktionsstrom veranlasst, wenn der von dem Stator 100 ausgehende Magnetfluss mit den Induktionsspulen I koppelt, und die Erregerspulen F sind zur Erzeugung von Magnetfeldern in der Lage, indem sie einen Gleichstrom, der durch die Gleichrichtung des Induktionsstroms gegeben ist, als Erregerstrom verwenden. Daher ist der Rotor 200 in der Lage, als Elektromagnete zu fungieren, wodurch die Erzeugung eines Drehmoments zum Antrieb des Rotors 200 verursacht wird.
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Daher werden nun der Anstieg der Materialkosten und die instabile Rohstoffversorgung, die von der Verwendung von Magneten mit seltenen Erden als Permanentmagnete herrührt, vermieden, weil ein Drehmoment zum Antrieb des Rotors 200 ohne solche Permanentmagnete erzeugt wird. Dementsprechend ist eine rotierende elektrische Maschine 1 bereitgestellt, die konfiguriert ist, ein Drehmoment zu erzeugen, ohne einen Anstieg der Materialkosten zu verursachen und ohne die Rohstoffversorgung instabil zu machen.
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Des Weiteren werden gemäß den Ausführungsformen die Drehmoment erzeugenden Flächen erhöht und die Drehmomentdichte verbessert, weil der von dem Stator 100 erzeugte Magnetfluss mit den Rotorzähnen 230 nach innen von den drei Flächen, d.h. den ersten, zweiten und dritten Rotorzähnen 231, 232 und 233 koppelt.
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Des Weiteren wird gemäß den Ausführungsformen innerhalb der Raumoberschwingungen, die auf dem Magnetfluss der Grundfrequenz überlagert sind, die dritte Zeitoberschwingung wiedergewonnen. Dies ermöglicht es den Oberschwingungen, die bei dem Stator 100 erzeugt werden, effektiv mit den Rotorzähnen 230 zu koppeln, wodurch mehr Magnetenergie bereitgestellt wird.
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In der rotierenden elektrischen Maschine 1 gemäß den Ausführungsformen sind des Weiteren jede der Induktionsspulen I und die zugeordnete eine der Ankerspulen F an denselben einen der Rotorzähne 230 in mehreren Schichten angeordnet. Dies führt zu einer Anordnung, in der die Induktionsspulen I weniger von dem Stator 100 getrennt sind als die Erregerspulen F.
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Weil gemäß den Ausführungsformen die Induktionsspulen I weniger von dem Stator 100 getrennt sind als die Erregerspulen F, werden die Induktionsspulen I zur Erzeugung eines großen Stroms veranlasst, indem es ermöglicht wird, dass mehr Oberschwingungen mit den Induktionsspulen I koppeln. Der Wicklungs-Füllfaktor wird verbessert, weil jede der Induktionsspulen I und eine der Erregerspulen F um denselben einen der Rotorzähne 230 in mehreren Schichten gewickelt sind, so dass sie nahe angeordnet sind.
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In der rotierenden elektrischen Maschine 1 gemäß den Ausführungsformen ist der Rotorkern 210 axial in den ersten Rotorkern 210A und den zweiten Rotorkern 210B aufgeteilt.
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Gemäß den Ausführungsformen ermöglicht dies den Zusammenbau der rotierenden elektrischen Maschine 1, indem der erste Rotorkern 210A und der zweiten Rotorkern 210B axial derart verbunden werden, dass sie den Statorkern 110 zwischen sich anordnen. Dies vereinfacht die Installation des Stators 100 an dem Rotor 200.
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Wie beschrieben, ist in der rotierenden elektrischen Maschine 1 der Rotorkern 210 in einer sog. „Bobinen-artigen Form“ ausgebildet, die die Scheibenteile 211 und 212 umfasst, die integral mit beiden axialen Enden des Zylinderteils 213 verbunden sind. In dem Rotorkern 210 sind das Scheibenteil 211 und das Scheibenteil 212 über den Zylinderteil 213 integral verbunden, um eine integrale Struktur auszubilden. Dies stellt die Konzentrizität zwischen dem Rotorkern 210 und der Welle 20 sicher, die in das Einsetzloch 213A des Zylinderteils 213 eingesetzt ist.
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(Modifikation des Rotors)
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Die vorliegende Ausführungsform ist mit der Konfiguration beschrieben, dass die Induktionsspule I und die Erregerspule F in eine Kanalform gebogen und direkt an dem Rotorzahn 230 platziert sind, jedoch ist diese nicht darauf beschränkt. Die Induktionsspule I und die Erregerspule F können über einen Isolator 240 aus Harz an dem Rotorzahn 230 installiert sein, wie in den 14 und 15 gezeigt.
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Bezug nehmend auf die 14 und 15 umfasst der Isolator 240 einen Innenwandabschnitt 240a und einen Flanschabschnitt 240b. Der Innenwandabschnitt 240a des Isolators 240 hat eine Form, die sich entlang einer Umfangsseitenfläche von einem aus der Vielzahl der Rotorzähne 130 erstreckt, von denen jeder eine integrale Struktur eines ersten Rotorzahns 231, eines zweiten Rotorzahns 232 und eines dritten Rotorzahns 233 ist. Der erste Rotorzahn 231, der zweite Rotorzahn 232 und der dritte Rotorzahn 233 liegen über den Innenwandabschnitt 240a der Induktionsspule I und der Erregerspule F gegenüber, um diese zu umwickeln. Der Innenwandabschnitt 240a erstreckt sich von einer ersten Kante zu einer zweiten Kante. Die erste und die zweite Kante sind von dem Stator 100 getrennt (siehe 15 zusammen mit 1), jedoch ist die erste Kante weniger von dem Stator 100 entfernt als die zweite Kante. Der Flanschabschnitt 240b ist integral mit dem Innenwandabschnitt 240a über die erste Kante verbunden und erstreckt sich von der ersten Kante, so dass sich der Flanschabschnitt 240b zwischen dem Stator 100 und der Induktionsspule I erstreckt und so dass er dem Stator 100 gegenüberliegt.
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Der Isolator 240, die Induktionsspule I und die Erregerspule F sind vor der Installation an dem Rotorzahn 230 integriert. Mit anderen Worten wird die Induktionsspule I und die Erregerspule F in den Isolator 240 eingesetzt. Nachfolgend wird der Isolator 240 mit der Induktionsspule I und der Erregerspule F an den Rotorzahn 230 eingesetzt.
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Gemäß dieser Modifikation sind die Induktionsspulen I und die Erregerspulen F an den Rotorzähnen 230 mit den Isolatoren 240 installiert, von denen jeder die Kanalform im Querschnitt von jeder der Induktionsspule I und der Erregerspule F hält, wodurch die Installationsarbeit vereinfacht wird. Nach der Kopplung der Isolatoren 240, von denen an jedem die Induktionsspule I und die Erregerspule F angebracht ist, an dem ersten Rotorkern 210A in axialer Ausrichtung mit den jeweiligen ersten Rotorzähnen 231 und den dritten Rotorzähnen 233 an der Seite des ersten Rotorkerns 210A, wird der zweite Rotorkern 210B an den ersten Rotorkern 210A gekoppelt, wie in 15 zu sehen. Dies vereinfacht die Installation der Induktionsspulen I und der Erregerspulen F, wodurch der Zusammenbau des Rotors 200 verbessert wird.
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Zusätzlich wird gemäß dieser Modifikation die Isolationseigenschaft sichergestellt, indem der Isolator 230 aus Harz zwischen dem Rotorzahn 230 und jeder der Induktionsspule I und der Erregerspule F angeordnet wird.
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Zusätzlich wird gemäß dieser Modifikation die Isolationseigenschaft verbessert, indem diese Oberfläche der Induktionsspule I, welche dem Stator 100 gegenüberliegt, durch den Flansch 240b des Isolators 240 gehalten wird. Des Weiteren verhindert der Isolator 240, dass die Induktionsspule I und die Erregerspule F von dem Rotor 200 fallen.
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(Modifikation des Stators)
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Die rotierende elektrische Maschine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet den Stator 100, wie er in den 3 bis 6 gezeigt ist, jedoch ist diese nicht darauf beschränkt. Ein Stator 300, wie er in den 16 bis 20 gezeigt ist, kann anstelle des Stators 100 verwendet werden.
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Bezug nehmend auf 16 umfasst der Stator 300 gemäß dieser Modifikation einen Statorkern 310 und Ankerspulen 140. Wie später unter Bezugnahme auf die 17 bis 20 beschrieben wird, umfasst der Statorkern 310 ein Statorjoch (oder eine Statorkernbasis) 320 mit einer aufgeteilten Struktur und Statorzähne 330, von denen jeder eine aufgeteilte Struktur aufweist.
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Wie insbesondere aus den 18 und 19 ersichtlich, umfasst das Statorjoch oder die Kernbasis 320 zwölf (12) Jochsegmente 321 und ist in Umfangsrichtung (um die Mittenlängsachse IC) in diese aufgeteilt. In der beispielhaften Ausführung sind die Jochsegmente 321 miteinander durch zumindest eine Vielzahl von Befestigungselementen 322 gekoppelt. Wie am besten in 18 ersichtlich, ist eine beispielhafte Verbindung zwischen einem der Jochsegmente 321 und dem benachbarten Jochsegment 321 ausgebildet. Die Verbindung umfasst eine erste Struktur, die einen hervorstehenden Abschnitt 321a von einem von zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Enden des Jochsegments 321 umfasst, und eine zweite Struktur, die einen konkaven Abschnitt 321b umfasst, der von dem anderen der zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Enden des benachbarten Jochsegments 321 nach innen ausgespart ist. Mit anderen Worten umfasst jedes der Jochsegmente 321 die erste Struktur, die den hervorstehenden Abschnitt 321a von einem der zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Enden des Jochsegments 321 umfasst, und die zweite Struktur, die den konkaven Abschnitt 321b umfasst, der von dem anderen der zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Enden desselben Jochsegments 321 nach innen ausgespart ist.
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Der hervorstehende Abschnitt 321a und der konkave Abschnitt 321b von jedem der Jochsegmente 321 sind derart konfiguriert, dass der hervorstehende Abschnitt 321a von einem der Jochsegmente 321a in den konkaven Abschnitt 321b des in Umfangsrichtung benachbarten Jochsegments 321 eingesetzt ist.
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Die erste Struktur von jedem der Rotorsegmente 321, die den hervorstehenden Abschnitt 321a umfasst, ist mit einem Durchgangsloch 321c ausgebildet. Das Durchgangsloch 321c erstreckt sich axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C der rotierenden elektrischen Maschine 1) durch den hervorstehenden Abschnitt 321a hindurch. Das Durchgangsloch 321c ist an einer radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) äußeren Stelle innerhalb des hervorstehenden Abschnitts 321a und in der Nachbarschaft des äußeren Umfangs des Statorjochs 320 ausgebildet.
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Die zweite Struktur von jedem der Rotorsegmente 321, die den konkaven Abschnitt 321b umfasst, ist mit einem Durchgangsloch 321d und einem Befestigungsloch 321 e ausgebildet. Das Durchgangsloch 321d und das Befestigungsloch 321 e sind axial ausgerichtet und erstrecken sich von dem konkaven Abschnitt 321b innerhalb des Rotorsegmentes 321 in die eine und die entgegengesetzte Richtung entlang der Mittenlängsachse 1C. Das Durchgangsloch 321d erstreckt sich axial durch das Rotorsegment 321, bis es mit der Außenseite in Verbindung steht, so dass der konkave Abschnitt 321b mit der Außenseite in Verbindung steht. Das Befestigungsloch 321e erstreckt sich axial in das Rotorsegment 321 bis zu einer vorgegebenen Tiefe oder durch das Rotorsegment hindurch, bis es mit der Außenseite in Verbindung steht.
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Das Durchgangsloch 321d und das Befestigungsloch 321e sind an einer radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) äußeren Stelle innerhalb des hervorstehenden Abschnitts 321a und in der Nachbarschaft des äußeren Umfangs des Statorjochs 320 ausgebildet. Die Beziehung ist dergestalt, dass, wenn der hervorstehende Abschnitt 321a der ersten Struktur von einem der Rotorsegmente 321 in den konkaven Abschnitt 321b der zweiten Struktur des in Umfangsrichtung benachbarten Rotorsegments 321 eingesetzt ist, das Durchgangsloch 321 c, das in der ersten Struktur des einen Rotorsegments 321 ausgebildet ist, axial mit dem Durchgangsloch 321d und dem Befestigungsloch 321e ausgerichtet ist, welche in der zweiten Struktur des benachbarten Rotorsegments 321 ausgebildet sind.
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Wie zuvor erwähnt, sind die Jochsegmente 321 miteinander durch die Vielzahl der Befestigungselemente 322 gekoppelt. In der vorliegenden Ausführung werden die Befestigungselemente in der Form von Passstiften 322 verwendet, um die Jochsegmente 321 nacheinander zu koppeln. Genauer gesagt, mit dem hervorstehenden Abschnitt 321a der ersten Struktur von jedem der Rotorsegmente 321 eingesetzt in den konkaven Abschnitt 321b der zweiten Struktur des in Umfangsrichtung benachbarten Rotorsegments 321, sind die Rotorsegmente 321 miteinander durch das Einsetzen von jedem der Passstifte 322 in das Durchgangsloch 321d und das Durchgangsloch 321c und durch das folgende Presspassen dieser in das Befestigungsloch 321e gekoppelt. Das Statorjoch 320 wird durch das Koppeln der Jochsegmente 321 miteinander wie auf vorstehende beschriebene Weise durch die Passstifte 322 in eine in 19 gezeigte ringförmige Form gebracht.
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In der vorliegenden Ausführung ist jeder der Passstifte 322 durch Presspassung an dem Befestigungsloch 321e befestigt, jedoch kann dieser auch in das Befestigungsloch 321 e fest eingeschraubt werden, indem der Passstift 322 mit einem Außengewinde und das Befestigungsloch 321 e mit einem Innengewinde ausgebildet werden.
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Nun Bezug nehmend auf 20 umfasst jeder der Statorzähne 330 ein Paar von Zahnsegmenten 330A und 330B und ist in diese aufteilbar. Die Zahnsegmente 330A und 330B von jedem Paar werden miteinander in einander gegenüberliegenden Richtungen entlang der Mittenlängsachse 1C in Kontakt gebracht, wobei das Statorjoch 320 zwischen diesen angeordnet ist und wobei diese miteinander durch Adhäsion oder dergleichen befestigt sind.
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In dem Stator 300 gemäß dieser Modifikation werden Ankerspulen 140, von denen jede im Vorhinein in einer Form für toroidale Wicklung ausgebildet wurde, installiert, nachdem die zwei benachbarten Jochsegmente 321 miteinander gekoppelt wurden. Nachfolgend werden die Zahnsegmente 330A und 330B an dem Statorjoch 320 befestigt, so dass die in Umfangsrichtung benachbarten zwei Statorzähne 330 die Ankerspulen 140 zwischen sich anordnen. Daher sind die Ankerspulen 140 toroidal um das Statorjoch 320 gewickelt, wobei sie einen Nuten-ähnlichen Raum zwischen den zwei benachbarten Statorzähnen 330 nutzen.
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Wie beschrieben, ist es gemäß dieser Modifikation nicht länger notwendig, die Wicklung eines Drahts direkt um das Statorjoch 320 auszuführen, um die Ankerspulen 140 zu installieren, wodurch die Isolationseigenschaft der Ankerspulen 140 und der Zusammenbau des Stators 300 verbessert wird.
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Weil das Statorjoch 320 die aufgeteilte Struktur aufweist, ist es nun des Weiteren möglich, den Stator 300 zusammenzubauen, um den Rotor 200 zu umgeben. Dies verbessert den Zusammenbau der rotierenden elektrischen Maschine 1.
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Die Jochsegmente 121 der vorliegenden Ausführungsform und die Jochsegmente 321 der Modifikation können aus einem Magnetpulverkern hergestellt werden, der durch das Formpressen von ferromagnetischem Pulver ausgebildet wird. Je größer die Abmessung einer Formkomponente ist, desto größer wird die für das Formpressen einer solchen Formkomponente benötigte Pressmaschine, und überdies ist eine solche Formkomponente schwierig zu formen. Die Jochsegmente 121 in der vorliegenden Ausführungsform und die Jochsegmente 321 in der Modifikation sind in ihren Abmessungen kleiner als das herkömmliche Statorjoch, das keine aufgeteilte Struktur aufweist. Daher werden die Jochsegmente 121 und die Jochsegmente 321 einfach aus einem Magnetpulverkern geformt, indem ferromagnetisches Pulver ohne eine große Pressmaschine formgepresst wird. Dies verbessert die Produktivität der Statorjoche.
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Der Draht für die Ankerspulen 140, die Induktionsspulen I und Erregerspulen F ist nicht auf einen Kupferdraht beschränkt und der Draht kann ein Aluminiumleiter oder ein Litzendraht aus einem verseilten Draht für Hochfrequenzstrom sein.
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Zusätzlich kann eine rotierende elektrische Maschine 1 als ein Hybriderregungstyp (oder ein Hybridtyp) modifiziert werden, so dass Permanentmagnete an einem Rotor zusätzlich zu Erregerspulen I angeordnet sind. In diesem Fall sind die als Elektromagneten dienenden Erregerspulen F geschaffen, um effektiv mit den Permanentmagneten zusammenzuwirken, um ein Drehmoment zu erzeugen. Eine im Wesentlichen gleichwertige Leistungsabgabe kann ohne eine Zunahme der Abmessung erhalten werden, während die Menge der Verwendung von Magneten mit seltenen Erden, die einen Anstieg der Materialkosten verursacht, unterdrückt wird.
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Des Weiteren sind die Gleichrichterelemente nicht auf Dioden beschränkt. Halbleiterelemente, wie andere Schaltelemente, können verwendet werden. Die Gleichrichterelemente sind nicht auf den Typ beschränkt, bei dem sie in Diodengehäusen oder Halterungen gelagert sind, sondern sie können innerhalb des Rotors 200 montiert sein.
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Zusätzlich kann die rotierende elektrische Maschine 1 nicht nur in elektrischen Hybridfahrzeugen, sondern auch bei der Windkrafterzeugung und in Werkzeugmaschinen zur Anwendung kommen.
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Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es dem Fachmann offensichtlich, dass Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle solchen Modifikationen und deren Äquivalente sollen von den folgenden Ansprüchen, die im Umfang der Ansprüche beschrieben sind, abgedeckt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- rotierende elektrische Maschine
- 100, 300
- Stator
- 110, 310
- Statorkern
- 120, 320
- Statorjoch
- 130, 330
- Statorzähne
- 131, 331
- erste Statorzähne
- 132, 332
- zweite Statorzähne
- 133, 333
- dritte Statorzähne
- 140
- Ankerspule
- 200
- Rotor
- 210
- Rotorkern
- 210A
- erster Rotorkern
- 210B
- zweiter Rotorkern
- 230
- Rotorzähne
- 231
- erste Rotorzähne
- 232
- zweite Rotorzähne
- 233
- dritte Rotorzähne
- F
- Erregerspule
- I
- Induktionsspule.
