DE102016219831A1 - Rotating electrical machine - Google Patents

Rotating electrical machine Download PDF

Info

Publication number
DE102016219831A1
DE102016219831A1 DE102016219831.9A DE102016219831A DE102016219831A1 DE 102016219831 A1 DE102016219831 A1 DE 102016219831A1 DE 102016219831 A DE102016219831 A DE 102016219831A DE 102016219831 A1 DE102016219831 A1 DE 102016219831A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
stator
coils
teeth
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102016219831.9A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016219831B4 (en
Inventor
Kazukiyo Nakajima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
Publication of DE102016219831A1 publication Critical patent/DE102016219831A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016219831B4 publication Critical patent/DE102016219831B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/182Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to stators axially facing the rotor, i.e. with axial or conical air gap
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/10Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/12Synchronous motors for multi-phase current characterised by the arrangement of exciting windings, e.g. for self-excitation, compounding or pole-changing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/26Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
    • H02K19/28Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings for self-excitation

Abstract

Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine. Ein Stator (100) der Maschine umfasst einen Statorkern (110) mit Statorzähnen (130) und eine Vielzahl von Ankerspulen (140). Ein Rotor (200) der Maschine umfasst: einen Rotorkern (210) mit Rotorzähnen (230), wobei jeder Rotorzahn (230) ein Satz aus einem ersten Rotorzahn (231), einem zweiten Rotorzahn (232) und einem dritten Rotorzahn (233) ist, die axial ausgerichtet sind, so dass der erste Rotorzahn (231) und der zweite Rotorzahn (232) axial voneinander getrennt sind, um dazwischen den Stator (100) anzuordnen, und so dass sie angeordnet sind, um nacheinander der einen und der gegenüberliegenden axialen Endfläche von jedem Statorzahn (130) gegenüberzuliegen, und so dass der dritte Rotorzahn (233) angeordnet ist, um aufeinanderfolgend der radial inneren Umfangsfläche von jedem Statorzahn (130) gegenüberzuliegen; Induktionsspulen (I), von denen jede um einen Rotorzahn gewickelt ist; und Erregerspulen (F), von denen jede um einen Rotorzahn gewickelt ist. Die Erregerspulen (F) weisen Abschnitte (Fi) auf, die zu der Seite der Außenfläche (211B) zurückgefaltet sind. Der Rotorkern (210) umfasst Rotorzähne (241) an der Außenfläche (211B), um welche die zurückgefalteten Abschnitte oder Erregerspulen (Fi) gewickelt sind. Ein Erregerstator (400) ist angeordnet, um den zurückgefalteten Erregerspulen (Fi) gegenüberzuliegen, und ist konfiguriert, ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit den zurückgefalteten Erregerspulen koppelt.The invention relates to a rotating electrical machine. A stator (100) of the machine includes a stator core (110) having stator teeth (130) and a plurality of armature coils (140). A rotor (200) of the machine comprises: a rotor core (210) having rotor teeth (230), each rotor tooth (230) being a set of a first rotor tooth (231), a second rotor tooth (232) and a third rotor tooth (233) axially aligned such that the first rotor tooth (231) and the second rotor tooth (232) are axially separated from one another to sandwich the stator (100) therebetween and arranged one after the other in axial and axial directions Opposite end surface of each stator tooth (130), and so that the third rotor tooth (233) is arranged to oppose, in succession, the radially inner circumferential surface of each stator tooth (130); Induction coils (I), each wound around a rotor tooth; and excitation coils (F), each wound around a rotor tooth. The exciting coils (F) have portions (Fi) folded back to the side of the outer surface (211B). The rotor core (210) includes rotor teeth (241) on the outer surface (211B) around which the folded-back portions or exciting coils (Fi) are wound. An exciter stator (400) is disposed to oppose the folded-back excitation coil (Fi) and is configured to generate a magnetic field that couples with the folded-back exciter coils.

Description

[Technisches Fachgebiet][Technical Field]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, die eine Vielzahl von Drehmoment erzeugenden Flächen eines Rotors relativ zu einem Stator aufweist.The present invention relates to a rotary electric machine having a plurality of torque generating surfaces of a rotor relative to a stator.

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

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. JP 2010-226808A (called Patent Literature 1) discloses a rotary electric machine comprising three torque generating surfaces of a rotor relative to a stator. The known rotary electric machine includes an annular stator including a stator core and armature windings wound toroidally around the stator core, a radial rotor spaced radially inward from and facing the stator, and two axial rotors, one of which axially spaced from and facing one side of the stator, and the other of which is axially spaced from and opposite the other side of the stator.

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.In this known rotary electric machine, a plurality of permanent magnets are distributed on each of the radial rotor and the two axial rotors circumferentially about an axis of rotation. A rotating magnetic field emanating from the stator and guided to the rotors interacts with the field magnetic flux of the permanent magnets, thereby generating a torque which is applied to the rotors.

[Stand der Technik][State of the art]

[Patentliteratur][Patent Literature]

  • Patentliteratur 1: JP 2010-226808A Patent Literature 1: JP 2010-226808A

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

[Technisches Problem][Technical problem]

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.However, the known rotary electric machine used in JP 2010-226808A Permanent magnets are described to form magnetic polarities on the radial rotor and the axial rotors. This can cause an increase in material costs and make the supply of raw materials unstable if rare earth magnets, which are in a small amount underground and unevenly distributed, are used as permanent magnets on the radial and axial rotors.

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.It is an object of the present invention to provide a rotary electric machine configured to improve the torque density by increasing the torque generating areas without causing an increase in the material cost and without making the raw material supply unstable.

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

Gemäß einem Aspekt ist eine rotierende elektrische Maschine mit einer Mittenlängsachse bereitgestellt. Die rotierende elektrische Maschine umfasst: einen Stator; einen Rotor, der konfiguriert ist, um die Mittenlängsachse rotierbar zu sein, wenn von dem Stator ausgehender Magnetfluss durch den Rotor fließt; und einen Erregerstator, 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, 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, wobei der Rotorkern ein Paar von Außenflächen umfasst, die auf der gegenüberliegenden Seite zu denjenigen Innenflächen sind, welche axial, relativ zu der Mittenlängsachse, dem Statorkern gegenüberliegen; wobei die Vielzahl der Erregerspulen Abschnitte aufweist, die zu der Seite von einem aus dem Paar der Außenflächen zurückgefaltet sind; und wobei der Rotorkern eine Vielzahl von Rotorzähnen an der einen Außenfläche aufweist, um welche die zurückgefalteten Abschnitte der Vielzahl der Erregerspulen gewickelt sind, und wobei der Erregerstator angeordnet ist, um den zurückgefalteten Abschnitten der Vielzahl der Erregerspulen gegenüberzuliegen, und konfiguriert ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit den zurückgefalteten Abschnitten der Vielzahl der Erregerspulen koppelt.In one aspect, a rotary electric machine having a central longitudinal axis is provided. The rotary electric machine includes: a stator; a rotor configured to be rotatable about the center longitudinal axis when magnetic flux from the stator flows through the rotor; and an exciter stator, the stator comprising: a stator core having a plurality of stator teeth distributed circumferentially and uniformly about the central longitudinal axis; and a plurality of armature coils, each toroidally wound around the stator core between two adjacent stator teeth, the rotor comprising: a rotor core having a plurality of rotor teeth distributed circumferentially about the central longitudinal axis, each of the rotor teeth one set of a first rotor tooth, a second rotor tooth and a third rotor tooth, which are axially aligned so that the first rotor tooth and the second rotor tooth are axially separated from each other to sandwich the stator and arranged to sequentially connect the one and facing the opposite axial end surface of each of the stator teeth, and so that the third rotor tooth is arranged to oppose, in succession, the radially inner peripheral surface of each of the stator teeth; a plurality of induction coils, each wound around one of the plurality of rotor teeth; and a plurality of exciting coils each wound around one of the plurality of rotor teeth, the rotor core including a pair of outer surfaces that are on the opposite side to those inner surfaces that are axially opposed to the stator core relative to the central longitudinal axis; the plurality of exciting coils having portions folded back to the side of one of the pair of outer surfaces; and wherein the rotor core has a plurality of rotor teeth on the one outer surface around which the folded-back portions of the plurality of exciting coils are wound, and wherein the exciting stator is arranged to oppose the folded-back portions of the plurality of exciting coils and configured to form a magnetic field which couples with the folded-back portions of the plurality of exciting coils.

[Vorteilhafte Wirkung der Erfindung] [Advantageous Effect of the Invention]

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.Accordingly, there is provided a rotary electric machine configured to improve the torque density by increasing the torque generating areas without causing an increase in the material cost and without making the raw material supply unstable.

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

1 ist eine perspektivische Ansicht einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform mit einem ausgeschnittenen Abschnitt, um einen Stator innerhalb eines Rotors zu zeigen. 1 FIG. 15 is a perspective view of a rotary electric machine according to an embodiment having a cut-out portion to show a stator within a rotor. FIG.

2 ist eine Querschnittsansicht, geschnitten durch eine Rotationsachse, der rotierenden elektrischen Maschine, die in 1 gezeigt ist. 2 is a cross-sectional view, cut through a rotation axis, of the rotating electric machine, in 1 is shown.

3 ist eine perspektivische Ansicht des Stators mit Ankerspulen, die um einen Statorkern gewickelt sind. 3 FIG. 12 is a perspective view of the stator with armature coils wound around a stator core. FIG.

4 ist eine perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten Statorkerns ohne Ankerspulen. 4 is a perspective view of the in 3 shown stator core without armature coils.

5 ist eine Explosionsansicht des in 4 gezeigten Statorkerns. 5 is an exploded view of the in 4 shown stator core.

6 ist eine teilweise Ansicht der 5. 6 is a partial view of the 5 ,

7 ist eine perspektivische Ansicht einer Ankerspule. 7 is a perspective view of an armature coil.

8 ist eine perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten Stators mit einem ringförmigen elektrischen Verbindungsstück. 8th is a perspective view of the in 3 shown stator with an annular electrical connector.

9 veranschaulicht Draufsichten auf den in 3 gezeigten Stator mit Ankerspulen, die einen durch Pfeile dargestellten Magnetfluss erzeugen. 9 Illustrates top views of the in 3 shown stator with armature coils that produce a magnetic flux represented by arrows.

10 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Rotors. 10 is a perspective view of the in 1 shown rotor.

11 ist eine perspektivische Ansicht des in 10 gezeigten Rotors ohne die Induktionsspulen und Erregerspulen. 11 is a perspective view of the in 10 shown rotor without the induction coils and excitation coils.

12 ist eine perspektivische Ansicht einer Induktionsspule. 12 is a perspective view of an induction coil.

13 ist eine perspektivische Ansicht einer Erregerspule. 13 is a perspective view of an excitation coil.

14 ist eine perspektivische Ansicht eines Erregerspulenstators. 14 Fig. 10 is a perspective view of an exciting coil stator.

[Beschreibung von Ausführungsformen][Description of Embodiments]

Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung im Folgenden detailliert beschrieben. Die 1 bis 14 zeigen eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform.Referring to the attached drawings, the present invention will be described in detail below. The 1 to 14 show a rotating electrical machine according to one embodiment.

(Konfiguration der rotierenden elektrischen Maschine)(Configuration of the rotating electric machine)

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.Referring to the 1 and 2 includes the rotating electrical machine 1 a stator 100 and a rotor 200 , The stator 100 is configured to generate magnetic flux when coils are energized and the rotor 200 is about a rotation axis (or a center longitudinal axis) 1C rotatable in response to the flow of magnetic flux therethrough. The stator 100 is radial (relative to the central longitudinal axis 1C ) inside of the rotor 200 arranged. It should be noted that the center longitudinal axis 1C the axis of rotation of the rotor 200 is.

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.Furthermore, the rotating electric machine includes 1 a wave 20 at the middle longitudinal axis 1C lies and extends with a length along this. The wave 20 is at the inner peripheral edge of the rotor 200 for uniform rotation around the center longitudinal axis 1C attached.

Bei der Ansicht der rotierenden elektrische Maschine 1 in den 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11 und 14, 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.When viewing the rotating electrical machine 1 in the 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 8th . 10 . 11 and 14 , is a side of the rotating electric machine 1 relative to the central longitudinal axis 1C the bottom, while the other side of the rotating electric machine 1 the top is.

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.The rotating electric machine 1 is configured, the inductors I to the rotor 200 upon receiving a rotating magnetic field, that of armature coils 140 around the stator 100 is generated when the armature coils 140 be energized to generate induction current. Furthermore, the rotating electrical machine generates 1 a torque by this induction current is passed as excitation current through excitation coils F to the rotor 200 to act as electromagnets. From the foregoing description, it will be understood that the rotary electric machine 1 is configured as a self-excitation type exciter winding synchronous motor without permanent magnets.

(Stator)(Stator)

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.Referring to the 1 . 2 , and 3 includes the stator 100 a stator core 110 and armature coils 140 around the stator core 110 are wound. The stator core 110 is out made of high permeability magnetic material and is an annular ring structure whose axis is the central longitudinal axis 1C is.

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.Also referring to 4 includes the stator core 110 a core base or a stator yoke 120 and a plurality of stator teeth 130 at the Statorjoch 120 , The Stator yoke 120 is a toroid whose axis of rotation is the central longitudinal axis 1C is. The variety of stator teeth 130 is in the circumferential direction at regular intervals around the central longitudinal axis 1C distributed. The cross section of the stator yoke 120 is formed as a rectangular cross section.

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. 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.Each of the stator teeth 130 is a channel-shaped structure extending axially (relative to the central longitudinal axis 1C ) in one and the other direction from two axially spaced end surfaces of the stator yoke 120 extends outward and radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from an inner peripheral surface of the stator yoke 120 extends inwards. In the view of the stator core 110 the rotating electric machine 1 along the center longitudinal axis 1C has the stator tooth 130 the shape of a trapezoid. In the view of the stator core 110 the rotating electric machine 1 in the circumferential direction about the central longitudinal axis 1C has the cross-sectional profile of the stator tooth 130 the shape of a canal. The number of stator teeth 130 is 12. Therefore there are 12 stator teeth 130 at the Statorjoch 120 in the circumferential direction and evenly around the central longitudinal axis 1C distributed.

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.More specifically, each of the stator teeth includes 130 a first stator tooth 131 , a second stator tooth 132 and a third stator tooth 133 , The first stator tooth 131 extends axially from the stator yoke 120 in one direction (down) along the central longitudinal axis 1C outward.

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.The second stator tooth 132 extends axially from the stator yoke 120 in the other direction (upwards) along the central longitudinal axis 1C outward. The third stator tooth 133 extends radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the stator yoke 120 inside.

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.In this embodiment, the stator includes 100 several pieces 135 , With these pieces elements 135 is the stator 100 attached to a motor housing, not shown. The piece elements 135 are made of non-magnetic material, such as stainless steel or an aluminum alloy. At a portion near a radially outer end is each of the piece elements 135 with a through hole 135a formed, which allows the insertion of a fastener.

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.In this embodiment, the stator 100 firmly attached to a motor housing, not shown, by not shown fastening elements in the through holes 135a the piece elements 135 are used and the fasteners are attached to brackets of the inner wall of the motor housing or by attaching the fasteners directly to the inner wall of the motor housing.

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.Referring next to FIGS 4 . 5 and 6 points in the stator 100 a stator core 110 a split structure using a stator yoke (or a stator core base) 120 , Stator teeth 130 and piece elements 135 has and can be divided into these.

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.As in particular in the 5 and 6 shown includes the stator yoke or core base 120 twelve (12) yoke segments 121 around the middle longitudinal axis 1C and is divided in the circumferential direction in this. In the exemplary embodiment, the yoke segments are 121 , the stator teeth 130 and the piece elements 135 together by at least a plurality of fasteners 136 coupled. How best in 6 You can see an exemplary connection between one of the yoke segments 121 and the adjacent yoke segment 121 educated. The connection comprises a first structure, which is a first recess 121 from one of the two circumferentially spaced ends of the one yoke segment 121 around the middle longitudinal axis 1C includes, and a second structure having a second recess 121b from the other of the two circumferentially spaced ends of the adjacent yoke segment 121 around the middle longitudinal axis 1C includes. Furthermore, the first recess 121 in a direction axially upward, as seen in 6 , along the center longitudinal axis 1C cut inwardly from one of the two axially spaced sides of the one yoke segment 121 while the second recess 121b in a direction axially downward, as seen in 6 , along the center longitudinal axis 1C is cut from the other of the two axially spaced sides of the adjacent yoke segment 121 , In other words, each of the yoke segments includes 121 the first structure, which is the first recess 121 from one of the two circumferentially spaced ends of the yoke segment 121 includes, and the second structure, which is the second recess 121b from the other of the two circumferentially spaced ends of the same yoke segment 121 includes. As in 6 to see is the first recess 121 of the yoke segment 121 inward in a direction axially upward along the central longitudinal axis 1C cut from a bottom of the yoke segment 121 while the second recess 121b inward in a direction axially downwards along the central longitudinal axis 1C is cut from a top of the same yoke segment 121 ,

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.With reference to the 5 and 6 is the first structure comprising the first recess 121 with the second structure comprising the second recess 121b axially aligned when the two adjacent yoke segments 121 are aligned in the circumferential direction. If the first structure comprising the first recess 121 with the second structure comprising the second recess 121b axially aligned, the first and second structures are held in close contact with each other in the circumferential direction, but the first and second structures are separated from each other by a predetermined air gap 121c axially separated.

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.One of the piece elements 135 is in this predetermined air gap 121c used and fills this. The predetermined air gap 121c is at the midpoint between one of the two axially spaced sides of the one yoke segment 121 and the other of the two axially spaced sides of the adjacent yoke segment 121 arranged. The first structure comprising the first recess 121 , the piece element 135 and the second structure comprising the second recess 121b are held axially in close contact one after the other when the piece element 135 in the given air gap 121c is used. The 9 illustrates the simulation result of the magnetic circuits through the stator yoke 121 , How out 9 As can be seen, the center point at which each of the predetermined air gaps 121c through the Stator yoke 120 is formed, not in the path of the magnetic circuit, but in the smallest disturbance with the magnetic circuit.

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.This minimizes the disturbance of the piece elements 135 in the given air gaps 121c be used, with the through the stator yoke 120 passing magnetic circuits. This allows the stator 100 on the motor housing without a power loss of the rotating electrical current 1 to fix.

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.How best in 6 Furthermore, it is a through hole 121d formed through the first structure, which is the first recess 121 from each of the yoke segments 121 includes, and a through hole 121e passing through the second structure, which is the second recess 121b from each of the yoke segments 121 includes, trained. These through holes 121d and 121e are used so that fasteners 136 extend through them.

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. Each of the piece elements 135 is with a through hole 135b designed to make it the corresponding one of the fasteners 135 to allow it to extend. The fasteners 135 are made of non-magnetic material, such as an aluminum alloy or the like.

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.As in 6 shown, has each of the stator teeth 130 a channel-shaped cross section and is an integral structure of a first stator tooth 131 , a second stator tooth 132 and a third stator tooth 133 ,

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.The stator tooth 130 is with the stator yoke 120 coupled so that it covers a coupling portion, wherein the first structure comprising the first recess 121 from a yoke segment 121 and comprising the second structure 121b of the adjacent yoke segment 121 axially and circumferentially relative to the central longitudinal axis 1C are aligned. This causes the coupling portion between the two adjacent yoke segments 121 inside the stator tooth 130 lies. This configuration prevents the interference of the coupling portion between two adjacent yoke segments 121 through the adjacent excitation coils 140 ,

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.A through hole 132a is through the second stator tooth 132 from each of the stator teeth 130 adapted to the insertion of one of the fasteners 136 to enable. The first stator tooth 131 of the stator tooth 130 is with a mounting hole 131 formed, in conjunction with the fastener 136 is used.

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. The stator core configured as described 110 is made in the following steps. The two adjacent yoke segments 121 are held aligned with each other in the circumferential direction by the first structure comprising the first recess 121 from one of the two adjacent yoke segments 121 and the second structure comprising the second recess 121b of the other yoke segment 121 be coupled with each other. Starting from this, first one of the piece elements 135 in the gap 121c used, and that radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the outer circumference of the yoke segment 121 inside.

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.Subsequently, one of the stator teeth 130 radially from the inner circumference of the yoke segments 121 pushed outwardly to cover the coupling portion, wherein the first structure comprising the first recess 121 one of the two adjacent yoke segments 121 and the second structure comprising the second recess 121b of the other yoke segment 121 coupled together. Then the two adjacent yoke segments 121 fastened together, with the stator tooth 130 and the piece element 135 be integrated by one of the fasteners 136 through the through holes 132a . 121d . 135b and 121e inserted and in the mounting hole 131 is screwed in.

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 toroidale 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.The stator core 110 is accomplished by successively performing these clutch operations on the other yoke segments 121 educated. armature coils 140 each of which has been previously formed in a toroidal winding form, every two adjacent yoke segments 121 paired together, installed. Finally, as in 3 shown the annular stator 100 formed when all yoke segments 121 are coupled together in the circumferential direction.

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.In the present embodiment, the stator is 100 attached to a motor housing, not shown, in a magnetically isolated manner, because the piece elements 135 , which are used for mounting the stator to the motor housing, are formed of non-magnetic material. This limits the generation of, for example, magnetic leakage flux.

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.Referring to the 1 . 3 . 4 and 7 is each of the armature coils 140 toroidal around the Statorjoch 120 wound, using a space between two adjacent of the stator teeth 130 of the stator core 110 as a groove (s. 4 ). A ring winding is a method of winding a wire around a toroid over alternating the radial inside and the outside of the stator yoke 120 ,

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.In the illustrated embodiment, as in FIG 7 shown the armature coils 140 each of which has been previously formed in a form prepared for the toroidal winding, at each of the yoke segments 121 (S. 6 ) of the stator yoke 120 Installed. After the armature coils 140 at the yoke segment 121 have been installed, the circumferentially adjacent other yoke segment 121 to this yoke segment 121 together with one of the stator teeth 130 coupled. This causes the armature coils 140 toroidal around the slots of the stator core 110 are wrapped, as in 3 shown.

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.In the illustrated embodiment, the insulating property of the armature coils becomes 140 and the assembling property of the stator 100 improved, because it is no longer necessary, the stator yoke 120 Wrap directly with wires around the armature coils 140 to install.

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.The armature coils 140 , each in spaces between one of the stator teeth 130 and the circumferentially adjacent stator tooth 130 are subdividable into three groups for the U-phase, the V-phase and the W-phase of a three-phase alternating current.

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.The winding direction and the excitation direction of the armature coils 140 is set so that the magnetic flux flowing from one of a pair of armature coils 140 goes out, directly over one of the stator teeth 130 is arranged, and the magnetic flux, which emanates from the other of the pair, are oriented in the circumferential direction in opposite directions.

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.This allows the pair of armature coils 140 For example, one for the U + phase and the other for the U phase, magnetic fluxes generated to the stator tooth 130 are directed between the pair of armature coils 140 is arranged.

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).Referring to 7 is the wire 141 for the armature coils 140 a rectangular flat conductor wire whose cross-section has the shape of a rectangle. Each of the armature coils 140 results from the toroidal winding of the wire or rectangular wire 141 around the Statorjoch 120 of the stator core 110 with edgewise winding. The edgewise winding is the process by which the winding is started by the wire 141 at the Statorjoch 120 is set so that its short edges are radially aligned (relative to the central longitudinal axis 1C the rotating electric machine 1 ).

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.Regarding its long edge are the sections of the wire 141 , which adjoin one another in succession at points which are aligned in winding step direction, in surface contact with each other. Therefore, the number of rotations of each of the armature coils 140 be increased within a limited space while ensuring a cross-section that is wide enough for the amount of current passing through the armature coil 140 flows, whereby the winding fill factor is improved, and this leads to an increase in the magnetomotive force of the stator 100 ,

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.Because the sections of the wire 141 which are consecutively adjoined to each other at positions oriented in the winding-step direction, are in face-to-face contact with each other at their long edge as described above, heat is transferred from one portion to the adjacent portion of the wire 141 passed through a large area. This causes an increase in the effective area through which heat is conducted, thereby increasing the emission power.

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.Both end sections 141A and 141B of the wire 141 which serve as a winding start and as a winding end are radially outward of the stator 100 arranged, whereby the connection of the armature coils 140 is simplified.

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.The connection of the armature coils 140 can be further simplified by, for example, the both end sections 141A and 141B of the wire 141 from each of the armature coils 140 with the inner circumferential surface of an annular electrical connection piece of conductive material, a so-called "connecting ring", 150 be connected as in 8th shown. The connection can be performed by soldering or welding, as a method of connecting the two end portions 141A and 141B of the wire 141 from each of the armature coils 140 with the inner peripheral surface of the connecting ring 150 ,

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.In addition, after attaching one of a socket and a plug to each of the two end portions 141A and 141B of the wire 141 and after the attachment of the other of the socket and the plug to the inner peripheral surface of the connecting ring 150 , the armature coils can 140 with the connecting ring 150 be connected using the socket and the plug. In this case, the socket and the plug are preferably configured to be axially spaced along the central longitudinal axis 1C to fit. By the described use of the socket and the plug is the connection of the armature coils 140 further simplified.

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.The connecting ring 150 is fixed to the motor housing, not shown, by the connecting ring 150 is integrated into the motor housing or by the connecting ring 150 is inserted into the inner wall surface of the motor housing. This limits an increase in the size of the motor housing.

(Magnetflussverteilung des Stators)(Magnetic flux distribution of the stator)

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. 9 is a simulation result of the electromagnetic field analysis, which is the magnetic flux distribution of the stator 100 shows. For ease of illustration, the stator core 110 and the rotor 200 illustrated in a linear manner. Furthermore, in 9 not between the first tooth 131 , the second tooth 132 and the third tooth 113 These are distinguished by the stator teeth 130 represents. The simulation result in 9 1, the magnitude of the V-phase current is 1, the magnitude of the U-phase current is -0.5, and the magnitude of the W-phase current is -0.5.

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 bedeutet, 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.Referring to 9 will be a pair of armature coils 140 , one for the V + phase and the other for the V phase, which is directly via a stator tooth 130 is arranged, wherein the magnetic flux flowing from the one armature coil 140 of the pair means, and the magnetic flux coming from the other armature coil 140 of the pair emanates to the stator tooth 130 is directed, which is arranged between the pair, so that the magnetic fluxes within the stator tooth 130 to meet. Each of the magnetic flux entering the stator tooth 130 enters, becomes the direction orthogonal to the stator yoke 120 steered and to the rotor 200 guided.

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.Part of the magnetic flux leading to the rotor 200 is guided to the one circumferentially adjacent stator tooth 130 led between another pair of armature coils 140 which is arranged one for W + phase and the other for the W phase, after passing through a rotor core described later 210 of the rotor 200 flowed. The remaining part of the magnetic flux going to the rotor 200 is guided to the other circumferentially adjacent stator tooth 230 guided between another another pair of armature coils, one for the U + phase and the other for the U phase, after passing through the rotor core 21 of the rotor 200 flowed.

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.On a surface where the stator teeth are 130 and the rotor 200 opposite to each other, a magnetic circuit is formed through which the magnetic flux flowing from the pair of armature coils 140 flows. In the rotating electric machine 1 is the area where the stator teeth are located 130 and the rotor 200 opposite, a torque-generating surface.

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.For this reason, the torque density is increased by the use of magnetic flux generated by a pair of armature coils 140 be generated, the higher the more torque generating surfaces there are. The torque density means the size of the torque per volume.

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.Therefore, the torque density is increased by having three torque generating surfaces on both axially (relative to the central longitudinal axis 1C ) removed surface sides of the rotor 200 and at a radial (relative to the central longitudinal axis 1C ) inner peripheral surface side of the rotor 200 to be provided. Because it has a small size but can generate high torque by increasing the number of torque generating surfaces, the rotary electric machine is suitable 1 excellent as a rotating electric machine for vehicles, especially for hybrid electric vehicles and the like.

(Rotor)(Rotor)

Bezug nehmend auf die 1, 2, 10 und 11 umfasst der Rotor 200 den Rotorkern 210, Induktionsspulen I und Erregerspulen F.Referring to the 1 . 2 . 10 and 11 includes the rotor 200 the rotor core 210 , Induction coils I and excitation coils F.

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.The rotor core 210 includes two disc-shaped disc parts 211 and 212 and one cylindrical cylinder part 213 , the continuous inner extender sections of the disc parts 211 and 212 combines.

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.The disc parts 211 and 212 are arranged on two axially spaced parallel imaginary planes which are orthogonal to the central longitudinal axis 1C the rotating electric machine 1 are, so the disc part 211 the stator core 110 covering from one side and leaving the disc part 212 the stator core 110 from the opposite side, looking at the stator core 110 in a direction along the central longitudinal axis 1C , The cylinder part 213 is with a central insertion hole 213A educated. The insertion hole 213A and the wave 20 extend through the through holes 211A and 212A ,

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.The cylinder part 213 is arranged so that he has the stator core 110 from a radial (relative to the central longitudinal axis 1C ) inner side covers. The rotor core 210 is made of magnetic material with a high magnetic permeability.

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 Mittenlängsahse 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.As described, the rotor core 210 formed in a so-called. "Bobinen-like shape", the flanges at both axial ends of the cylinder part 213 includes, so that the rotor core 210 those three surfaces of the stator 100 opposite, which on the one and the opposite side, if one the stator core 110 in the direction along the center longitudinal axis 1C considered, and at the radial (relative to the Mittenlängsahse 1C ) inner side of the stator core 110 lie. In other words, the rotor core 210 formed in an annular continuous shape resulting from the rotation of a rectangle about an axis of the insertion hole 213A results, the rectangle whose outside was removed and the other three sides through the two disc parts 211 and 212 and through the cylinder part 213 are defined so that the rotor core 210 the stator core 110 covering from the inner peripheral side toward the outer peripheral side thereof.

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.Furthermore, the rotor core includes 210 a variety of rotor teeth 230 which are distributed in the circumferential direction, wherein each of the rotor teeth 230 is a set of three axially arranged rotor teeth, namely a first rotor tooth 231 , a second rotor tooth 232 and a third rotor tooth 233 , Each of the first, second and third rotor teeth 231 . 232 and 233 One set forms a torque generating surface with one of the circumferentially oriented first, second and third stator teeth 131 . 132 and 133 of the stator 100 when this is the circumferentially aligned stator teeth 131 or 132 or 133 one after the other.

Wie aus den 1 und 8 ersichtlich, sind die ersten Rotorzähne 231 an einer Innenfläche 211A 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.Like from the 1 and 8th can be seen, are the first rotor teeth 231 on an inner surface 211A of the disc part 211 arranged and in the circumferential direction about the central longitudinal axis 1C , which is a rotation axis, distributed. The first rotor teeth 231 extend axially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the inside of the disc part 211 to the stator core 110 inside, around the first stator teeth 131 but they are axial from the first stator teeth 131 separated over a given air gap.

Die zweiten Rotorzähne 232 sind an einer Innenfläche 212A 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.The second rotor teeth 232 are on an inner surface 212A of the disc part 212 arranged and in the circumferential direction about the central longitudinal axis 1C distributed. The second rotor teeth 232 extend axially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the inside of the disc part 212 to the stator core 110 inside, around the second stator teeth 132 but they are axially opposite from the second stator teeth 132 separated over a given air gap.

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.The third rotor teeth 233 are on the outside of the cylindrical part 213 arranged and in the circumferential direction about the central longitudinal axis 1C distributed. The third rotor teeth 233 extend radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the outside of the cylinder part 213 to the stator core 110 outward to the third stator teeth 133 however, they are radially from the third stator teeth 133 separated over a given air gap.

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.The radial (relative to the central longitudinal axis 1C ) inner end of the first rotor tooth 231 of each set is continuous with one axial end of the third rotor tooth 233 connected to the same sentence. Furthermore, the radially inner end of the second rotor tooth 232 the same set continuously with the other axial end of the third rotor tooth 233 connected to the same sentence.

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.As described, form in the rotor core 210 the first rotor tooth 231 and that portion of the third rotor tooth 233 at the side of the first rotor core described later 210A is an integrated structure, whereas the second rotor tooth 232 and that portion of the third rotor tooth 233 at the side of the later-described second rotor core 210B is, forms an integrated structure. When in the later-described split structure of the rotor core 210 the first rotor core 210A and the second rotor core 210B attached to each other form the first rotor tooth 231 , the second rotor tooth 232 and the third rotor tooth 233 an integral structure, thereby forming one of the rotor teeth 230 out. At the rotor core 210 is the multiplicity of rotor teeth 230 in the circumferential direction and evenly around the central longitudinal axis 1C distributed.

Bezug nehmend auf die 1, 10 und 11 umfasst des Weiteren der Rotorkern 210 ein Paar von axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) äußeren Endflächen 211B und 212B, die auf der gegenüberliegenden Seite zu Oberflächen sind, die dem Statorkern 110 gegenüberliegen. Genauer gesagt, ist in dem Rotorkern 210 die Außenfläche 211B an der Seite angeordnet, die der Innenfläche 211A des Scheibenteils 211 gegenüberliegt. Die andere Außenfläche 212B ist an der Seite angeordnet, die gegenüber der Innenfläche 212A des anderen Scheibenteils 212 liegt. Referring to the 1 . 10 and 11 further includes the rotor core 210 a pair of axially (relative to the central longitudinal axis 1C ) outer end surfaces 211B and 212B that are on the opposite side to surfaces that are the stator core 110 are opposite. More precisely, is in the rotor core 210 the outer surface 211B arranged on the side of the inner surface 211A of the disc part 211 opposite. The other outer surface 212B is located on the side opposite the inner surface 212A of the other disc part 212 lies.

Wie aus den 10 und 11 ersichtlich, weist die Außenfläche 211B eine Vielzahl von Erregerrotorzähnen 241 auf, die axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) von dem Scheibenteil 211 hervorstehen. In der vorliegenden Ausführung sind acht (8) Erregerrotorzähne 241 in Umfangsrichtung und gleichmäßig um die Mittenlängsachse 1C angeordnet. Die Erregerrotorzähne 241 sind axial zu den ersten Rotorzähnen 231 ausgerichtet.Like from the 10 and 11 can be seen, the outer surface 211B a variety of exciter rotor teeth 241 on, the axially (relative to the central longitudinal axis 1C ) from the disc part 211 protrude. In the present embodiment, eight (8) exciter rotor teeth 241 in the circumferential direction and evenly around the central longitudinal axis 1C arranged. The exciter rotor teeth 241 are axial to the first rotor teeth 231 aligned.

Eine Erregerspule Fi, die zu der Seite der Außenfläche 211B zurückgefaltet ist, welche später beschrieben wird, ist um jeden der Erregerrotorzähne 241 gewickelt. Die Erregerspule Fi, die zu der Seite der Außenfläche 211B zurückgefaltet ist, ist derjenige Abschnitt der Erregerspule F, der zu der Seite der Außenfläche 211B zurückgefaltet ist, wie später beschrieben wird.An excitation coil Fi leading to the side of the outer surface 211B folded back, which will be described later, is around each of the exciter rotor teeth 241 wound. The excitation coil Fi, leading to the side of the outer surface 211B folded back, that portion of the excitation coil F, which is to the side of the outer surface 211B folded back, as will be described later.

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.The rotor core configured in this way 210 is at the shaft 20 attached, leaving the rotor core 210 and the wave 20 rotate integrally. How best in 1 To see, in particular, includes the rotating electric machine 1 Snap rings 4B , The rotor core 210 is at the shaft 20 fastened by the circlips 4B into the wave 20 used or screwed into this.

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.The inner circumference of the insertion hole 213A of the rotor core 210 and the outer circumference of the shaft 20 are each formed with not shown keyways. The rotor core 210 is for an integral rotation of the relative rotation to the shaft 20 held by a wedge is inserted into the keyways.

In der vorliegenden Ausführung wird der Zusammenbau des Stators 100 an den Rotor 200 durch die Aufteilung der Struktur des Rotorkerns 210 ermöglicht.In the present embodiment, the assembly of the stator 100 to the rotor 200 by splitting the structure of the rotor core 210 allows.

Insbesondere, wie in 11 gezeigt, 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.In particular, as in 11 shown is the rotor core 210 axially at the midpoint between its axial ends into the first rotor core 210A and the second rotor core 210B divided. Therefore, each of the rotor teeth 223 into the side of the first rotor core 210A and the side of the second rotor core 210B divided.

Des Weiteren ist der zweite Rotorkern 210B mit vier Durchgangslöchern 216, um das Einsetzloch 213A herum, ausgebildet, um den Durchgang von (nicht gezeigten) Befestigungselementen zu ermöglichen, während der erste Rotorkern 210A mit vier nicht dargestellten Befestigungslöchern, um das Einsetzloch 213A herum, ausgebildet ist, um mit den Befestigungselementen, die durch die Durchgangslöcher 216 hindurch geführt wurden, ineinander zu greifen.Furthermore, the second rotor core 210B with four through holes 216 to the insertion hole 213A formed to allow the passage of fasteners (not shown) while the first rotor core 210A with four mounting holes, not shown, around the insertion hole 213A around, is designed to with the fasteners passing through the through holes 216 passed through each other.

Dies ermöglicht den Zusammenbau der rotierenden elektrischen Maschine 1, indem der erste Rotorkern 210A und der zweite Rotorkern 21 OB 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 miteinander befestigt werden.This allows the assembly of the rotating electrical machine 1 by putting the first rotor core 210A and the second rotor core 21 OB are coupled together such that between these the stator core 110 is arranged, and by the first rotor core 210A and the second rotor core 210B be fastened together by means of the four fasteners.

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.The simplicity of assembling the rotating electric machine 1 is without any performance degradation of the rotating electrical machine 1 improves, because the through holes described above 216 and the mounting holes around the insertion hole 213A are formed, which at this radially inner portion of the rotor core 210 is formed, which has a small effect on magnetic circuits.

Zusätzlich ist es erwünscht, ein nicht-magnetisches Material, beispielsweise Edelstahl, als ein Material für die vorstehend erwähnten Befestigungselemente zu verwenden. Dies stellt die strukturelle Festigkeit der rotierenden elektrischen Maschine 1 sicher und beschränkt die Leistungsverschlechterung aufgrund des Einflusses des Magnetkreises.In addition, it is desirable to use a non-magnetic material such as stainless steel as a material for the above-mentioned fasteners. This represents the structural strength of the rotating electrical machine 1 safe and limits the performance degradation due to the influence of the magnetic circuit.

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.An integral (one-piece) annular structure, which is not divisible into segments, may be used for the stator core 110 are adopted when the above-described split structure for the rotor core 210 is taken over. This increases the structural strength of the stator core 110 compared to the case where the stator core 110 has a structure that can be divided into segments. Furthermore, the improved structural strength of the stator core provides 110 an increased resistance to excited vibrations ready. In the case of an integral stator core 110 which is not divisible into segments, the rotating electrical machine 1 be assembled by the first rotor core 210A and the second rotor core 210B be coupled with each other, the stator core 110 which was previously wrapped with the inductors I and the excitation coils F, is arranged between them.

(Induktionsspulen, Erregerspulen) (Induction coils, excitation coils)

Wie aus den 10, 12 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. 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.Like from the 10 . 12 and 13 2, the wire Iw for induction coils I and the wire Fw for exciting coils F are each a rectangular copper wire wire wire having a rectangular cross section, which is covered by an insulating material. Each of the inductors I is formed with alpha winding of the wire Iw while each of the exciting coils F is formed with alpha winding of the wire Fw. The alpha winding is a process of winding the wire Iw or Fw with a winding start and a winding end brought out in the same outward direction.

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.This end of each of the wires Iw and Fw, which is a winding start, is not left inward in the case of the alpha-wound induction and excitation coils I and F, thereby improving the winding fill factor. The two end portions of each of the wires Iw and Fw are guided outward by the induction and excitation coils I and F in the same outward direction, thereby simplifying the connection of the coils.

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. Wie aus 13 ersichtlich, ist diejenige der zwei Säulen, die direkt dem Statorkern 110 gegenüberliegt, die erste Säule des Drahts Iw, während diejenige der zwei Säulen, welche direkt der Erregerspule F gegenüberliegt, die zweite Säule des Drahts Iw ist.In the present embodiment, the wire Iw of the induction coil I is wound in two columns in a winding step direction of the winding, with one end portion of the wire Iw laid in the first of the two columns and the other end portion of the wire Iw in the second of the two columns in the same plane inside the rotor 200 to lie. How out 13 As can be seen, the one of the two pillars is directly the stator core 110 opposite to the first pillar of the wire Iw, while that of the two pillars which directly faces the exciting coil F is the second pillar of the wire Iw.

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. Wie aus der 14 ersichtlich, ist diejenige der zwei Säulen, die direkt der Induktionsspule I gegenüberliegt, die erste Säule des Drahts Fw, während diejenige Säule der zwei Säulen, die direkt dem Rotorkern 210 gegenüberliegt, die zweite Säule des Drahts Fw ist.Further, the wire Fw of the exciting coil F is wound in two columns in a winding step direction of the winding, one end portion of the wire Fw being laid in the first of the two pillars and the other end portion of the wire Fw being laid in the second of the two pillars so as to be in the same level within the rotor 200 to lie. Like from the 14 As can be seen, the one of the two pillars directly opposite the induction coil I is the first pillar of the wire Fw, while that pillar of the two pillars directly facing the rotor core 210 opposite, the second column of wire Fw is.

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.As described, the end portions of each of the wires Iw and Fw of the alpha-wound induction and excitation coils I and F can be laid and arranged at the same plane extending along the inner circumference (called the "inner peripheral surface") of the rotor 200 extends, wherein connections are simplified at the same level, using a (not shown) connecting part, such. As a connection substrate or the like, on the inner peripheral surface of the rotor 200 is arranged.

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.Further, the induction and excitation coils I and F are wound so that the short edges of the rectangular cross sections of the wires Iw and Fw are orthogonal to the flux lines of the generated magnetic field.

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. This reduces the eddy current loss generated within the induction and excitation coils I and F because the cross sections of the wires Iw and Fw are orthogonal to the flux lines of the magnetic flux entering the rotor core 210 entry.

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.Each of the induction and excitation coils I and F is formed such that a radial portion resulting from the bending of the alpha coil Iw or Fw has a rectangular shape with its radially inner edge removed.

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. Wie aus 10 ersichtlich, ist von jeder der Erregerspulen F ein Abschnitt zu der Seite der Außenfläche 211B des Rotorkerns 210 zurückgefaltet.In particular, the exciting coils F are along the surface within the rotor core 210 bent so that each of the excitation coils F one of the rotor teeth 230 surrounds to the base section of the rotor core 230 to walk around. How out 10 As can be seen, from each of the exciting coils F is a portion to the side of the outer surface 211B of the rotor core 210 folded back.

Genauer gesagt ist der Draht oder die Wicklung Fw in der zweiten Säule der Erregerspule F zu der Seite der Außenfläche 211B des Rotorkerns 210 zurückgefaltet. Die Wicklung Fw in der zweiten Säule weist einen Abschnitt auf, der sich radial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) entlang der Innenfläche 211A des Scheibenteils 210A des Rotorkerns 210 erstreckt und an dieser liegt. Dieser Abschnitt der Wicklung Fw in der zweiten Säule ist um den Umfangsrand des Scheibenteils 210A gebogen und zu der Außenfläche 211B des Scheibenteils 210A zurückgefaltet, um sich von dem inneren Umfangsrand nach innen zu erstrecken (siehe 10).More specifically, the wire or the winding Fw in the second column of the exciting coil F is to the side of the outer surface 211B of the rotor core 210 folded back. The coil Fw in the second column has a portion extending radially (relative to the central longitudinal axis 1C ) along the inner surface 211A of the disc part 210A of the rotor core 210 extends and lies at this. This portion of the winding Fw in the second column is around the peripheral edge of the disk part 210A bent and to the outer surface 211B of the disc part 210A folded back to extend inwardly from the inner peripheral edge (see 10 ).

Wie am besten in 13 ersichtlich, umfasst die Erregerspule F einen kanalförmigen Abschnitt, d. h. einen Abschnitt mit einem kanalförmigen Querschnitt, und einen zurückgefalteten Abschnitt, der zu der Seite der Außenfläche 211B des Scheibenteils 210A des Rotorkerns 200 zurückgefaltet ist, und ist in diese aufteilbar. Nachfolgend wird der kanalförmige Abschnitt, der nicht zu der Seite der Außenfläche 211 zurückgefaltet ist, „Erregerspule Ff” genannt und der zurückgefaltete Abschnitt, der zu der Seite der Außenfläche 211B zurückgefaltet ist, wird „Erregerspule Fi” genannt.How best in 13 As can be seen, the excitation coil F comprises a channel-shaped portion, ie a portion with a channel-shaped cross-section, and a folded-back portion which is to the side of the outer surface 211B of the disc part 210A of the rotor core 200 folded back, and is divisible into this. Hereinafter, the channel-shaped portion which does not become the side of the outer surface 211 folded back, called "excitation coil Ff" and the folded-back section leading to the side of the outer surface 211B folded back, is called "exciter coil Fi".

Andererseits ist jede der Induktionsspulen I gebogen, um einen kanalförmigen Querschnitt aufzuweisen, so dass die Induktionsspule I sich entlang der Innenfläche des kanalförmigen Abschnitts der zugeordneten einen der Erregerspulen F erstreckt und einen der Rotorzähne 230 umgibt, um um den Vorderkantenabschnitt des Rotorzahns 230 herumzulaufen.On the other hand, each of the inductors I is bent to have a channel-shaped cross section, so that the inductor I extends along the Inner surface of the channel-shaped portion of the associated one of the exciting coils F extends and one of the rotor teeth 230 surrounds around the leading edge portion of the rotor tooth 230 walk around.

Wie beschrieben, ist jede der Induktionsspulen I und die zugeordnete eine der Erregerspulen F an dem gleichen einen der Rotorzähne 230 in mehreren Schichten angeordnet, wobei die Induktionsspule I und die Erregerspule 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.As described, each of the inductors I and the associated one of the exciting coils F is on the same one of the rotor teeth 230 arranged in multiple layers, wherein the induction coil I and the excitation coil F at a leading edge portion and a base portion of the rotor tooth 230 are arranged. This causes an arrangement in which the inductors I less isolated from the stator 100 when the exciting coils F are.

Wenn die Ankerspulen 140 ein rotierendes Magnetfeld erzeugen, koppelt der von dem Stator 100 ausströmende Magnetfluss mit der Induktionsspule I, wodurch die Induktionsspule 1 zur Erzeugung von Induktionsstrom veranlasst wird.When the armature coils 140 generate a rotating magnetic field that couples from the stator 100 outflowing magnetic flux with the induction coil I, whereby the induction coil 1 is caused to generate induction current.

Die Erregerspule Fi, die ein Abschnitt ist, der zu der Seite der Außenfläche 211B des Scheibenteils 210A des Rotorkerns 200 zurückgefaltet ist, ist bereitgestellt, um Induktionsstrom zu erzeugen, der durch die Kopplung von Magnetfluss verursacht wird, welcher durch einen nachstehend beschriebenen Erregerstator 400 erzeugt wird.The excitation coil Fi, which is a section leading to the side of the outer surface 211B of the disc part 210A of the rotor core 200 is folded back, is provided to generate induction current, which is caused by the coupling of magnetic flux, which by an exciter stator described below 400 is produced.

(Erregerstator)(Exciter)

Bezug nehmend auf die 1, 2 und 14 umfasst die rotierende elektrische Maschine 1 den Erregerstator 400. Der Erregerstator 400 ist ringförmig und ist angeordnet, um der Vielzahl der zu der Außenfläche 211B des Rotorkerns 200 zurückgefalteten Erregerspulen Fi gegenüberzuliegen. Der Erregerstator 400 ist konfiguriert, ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit den zu der Außenfläche 211B des Rotors 200 zurückgefalteten Erregerspulen Fi koppelt.Referring to the 1 . 2 and 14 includes the rotating electrical machine 1 the exciter stator 400 , The exciter stator 400 is annular and is arranged to the plurality of to the outer surface 211B of the rotor core 200 folded back exciting coils Fi to face. The exciter stator 400 is configured to generate a magnetic field with that to the outer surface 211B of the rotor 200 folded back excitation coils Fi coupled.

Betreffend den Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine 1 nimmt nun die induzierte Spannung über den Induktionsspulen I in einem niedertourigen Bereich der rotierenden elektrischen Maschine 1 aufgrund eines Abfalls der Variationsgeschwindigkeit des Magnetflusses der dritten Zeitoberschwingung ab, welcher von den Ankerspulen 140 des Stators 100 ausgeht und mit den Induktionsspulen I koppelt. Dies verursacht eine Reduktion des von den Induktionsspulen I erzeugten Induktionsstroms, was zu einer Reduktion des Erregerstroms führt, der während des Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine 1 in einem niedertourigen Bereich durch die Erregerspulen F fließt. Infolgedessen reduziert dies das in dem Rotor 200 auftretende Magnetfeld und bewirkt eine Reduktion des Drehmoments, das in den Drehmoment erzeugenden Flächen zwischen dem Stator 100 und dem Rotor 200 auftritt.Regarding the operation of the rotary electric machine 1 now takes the induced voltage across the induction coil I in a low-speed range of the rotating electrical machine 1 due to a drop in the rate of variation of the magnetic flux of the third time upper harmonic, which of the armature coils 140 of the stator 100 goes out and coupled with the induction coil I. This causes a reduction in the induction current generated by the induction coils I, resulting in a reduction of the excitation current generated during operation of the rotary electric machine 1 flows through the excitation coils F in a low-speed range. As a result, this reduces that in the rotor 200 occurring magnetic field and causes a reduction of the torque in the torque generating areas between the stator 100 and the rotor 200 occurs.

Also wird in der vorliegenden Ausführung Induktionsstrom zu den Erregerspulen F von außerhalb zugeführt, zusätzlich zu dem von den Induktionsspulen I erzeugten Induktionsstrom, um eine Reduktion des Drehmoments während des Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine 1 in einem niedertourigen Bereich nicht zuzulassen. Genauer gesagt umfasst die rotierende elektrische Maschine 1 den Erregerstator 400, der angeordnet ist, um zu bewirken, dass die Erregerspulen Fi Induktionsstrom erzeugen.Thus, in the present embodiment, induction current is supplied to the exciting coils F from outside, in addition to the induction current generated by the induction coils I, to reduce the torque during operation of the rotary electric machine 1 not to allow in a low-speed area. More specifically, the rotary electric machine includes 1 the exciter stator 400 which is arranged to cause the exciting coils Fi to generate induction current.

Wie am besten in 2 zu sehen, weist der Erregerstator 400 einen inneren Umfangsrand auf, der von der Welle 20 über ein Kugellager 25 gehalten wird. Des Weiteren weist der Erregerstator 400 einen äußeren Umfangsrand auf, der direkt an nicht dargestellten Klammern an einer Innenwand des Motorgehäuses oder an der Innenwand des Motorgehäuses befestigt ist. Mit dieser Konfiguration ist der Erregerstator 400 an dem Motorgehäuse befestigt, ohne zusammen mit der Welle 20 zu rotieren.How best in 2 to see, the exciter stator 400 an inner peripheral edge of the shaft 20 over a ball bearing 25 is held. Furthermore, the exciter stator 400 an outer peripheral edge which is fixed directly to unillustrated brackets on an inner wall of the motor housing or on the inner wall of the motor housing. With this configuration is the exciter stator 400 attached to the motor housing, without together with the shaft 20 to rotate.

Der Erregerstator 400 kann eine axiale (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) Endfläche aufweisen, die mittels Befestigungselementen an einer Seitenwand des Motorgehäuses oder an Klammern an der Seitenwand des Motorgehäuses befestigt ist. In diesem Fall ist ein Kugellager nicht notwendig.The exciter stator 400 can be an axial (relative to the central longitudinal axis 1C ) End surface which is secured by fasteners on a side wall of the motor housing or on brackets on the side wall of the motor housing. In this case, a ball bearing is not necessary.

Bezug nehmend auf 14 umfasst der Erregerstator 400 eine Vielzahl von Kernsegmenten 401, die axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C der rotierenden elektrischen Maschine 1) hervorstehen und derart angeordnet sind, dass die Kernsegmente 410 der Außenfläche 211B des Rotokerns 210 gegenüberliegen. Vierundzwanzig Kernsegmente 401 an dem Erregerstator 400 sind in Umfangsrichtung und gleichmäßig um die Mittenlängsachse 1C verteilt.Referring to 14 includes the exciter stator 400 a variety of core segments 401 axially (relative to the central longitudinal axis 1C the rotating electric machine 1 ) and are arranged such that the core segments 410 the outer surface 211B of the red core 210 are opposite. Twenty-four core segments 401 at the exciter stator 400 are in the circumferential direction and evenly around the central longitudinal axis 1C distributed.

Wie später detailliert beschrieben wird, wird Induktionsstrom, der durch die Erregerspulen Fi erzeugt wird, als Erregerstrom den Erregerspulen Ff zusätzlich zu dem Induktionsstrom, der von den Induktionsspulen I erzeugt wird, zugeführt. Um den durch die Erregerspulen Ff fließenden Erregerstrom zu maximieren, ist es daher nötig, dass der von den Induktionsspulen I erzeugte Induktionsstrom und der von den Erregerspulen Fi erzeugte Induktionsstrom in ihrer Phase übereinstimmen.As will be described later in detail, induction current generated by the exciting coils Fi is supplied as exciting current to the exciting coils Ff in addition to the induction current generated by the induction coils I. In order to maximize the excitation current flowing through the exciting coils Ff, it is therefore necessary that the induction current generated by the induction coils I and the induction current generated by the exciting coils Fi coincide in phase.

Damit der von den Induktionsspulen I erzeugte Induktionsstrom und der von den Erregerspulen Fi erzeugte Induktionsstrom in ihrer Phase übereinstimmen, stimmen der Magnetfluss, der von dem Erregerstator 400 ausströmt und mit den Erregerspulen Fi koppelt, und der Magnetfluss der dritten Zeitoberschwingung, der bewirkt, dass die Induktionsspulen I Induktionsstrom erzeugen, in ihrer Periodendauer überein. Die Periodendauer des Magnetflusses der dritten Zeitoberschwingung ist ein Drittel (1/3) der Periodendauer des rotierenden Magnetfelds, das in dem Stator 100 auftritt.In order for the induction current generated by the induction coils I and the induction current generated by the excitation coils Fi to coincide in phase, the magnetic flux coming from the exciter stator is correct 400 flows out and coupled to the exciting coils Fi, and the magnetic flux of the third time upper harmonic, which causes the induction coil I generate induction current, in their period coincide. The period of the magnetic flux of the third time harmonic is one-third (1/3) of Period of the rotating magnetic field in the stator 100 occurs.

Damit der von den Induktionsspulen I erzeugte Induktionsstrom und der von den Erregerspulen Fi erzeugte Induktionsstrom in ihrer Phase übereinstimmen, kann daher die Anzahl der Kernsegmente 401 24 sein, was aus der Multiplikation der Anzahl der Pole P (= 8) des Rotors 200 mit 3 resultiert.In order for the induction current generated by the induction coils I and the induction current generated by the excitation coils Fi to coincide in their phase, therefore, the number of core segments 401 24, resulting from the multiplication of the number of poles P (= 8) of the rotor 200 with 3 results.

In der vorliegenden Ausführung ist die Anzahl der Kernsegmente 401 24, was aus der Multiplikation der Anzahl der Pole P (= 8) des Rotors 200 mit 3 resultiert, sodass der von den Induktionsspulen I erzeugte Induktionsstrom und der von den Erregerspulen Fi erzeugte Induktionsstrom in ihrer Phase übereinstimmen. Dies dient zur Maximierung des Erregerstroms, der durch die Erregerspulen Ff fließt.In the present embodiment, the number of core segments 401 24, resulting from multiplying the number of poles P (= 8) of the rotor 200 3, so that the induction current generated by the induction coils I and the induction current generated by the exciting coils Fi coincide in phase. This serves to maximize the exciting current flowing through the exciting coils Ff.

Gleichstromspulen 402 sind um die Umfänge der Kernsegmente 401 gewickelt, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Der Draht für die Gleichstromspulen 402 ist ein rechteckiger Flachleiterdraht, dessen Querschnitt eine rechteckige Form aufweist. Jede der Gleichstromspulen 402 resultiert aus dem Wickeln des Drahts um eines der Kernsegmente 402 mit Hochkantwicklung. Der Draht für die Gleichstromspulen 402 ist nicht auf einen rechteckigen Flachdraht beschränkt und kann ein runder Draht sein.DC coils 402 are around the perimeters of the core segments 401 wound to create a magnetic field. The wire for the DC coils 402 is a rectangular flat conductor wire whose cross section has a rectangular shape. Each of the DC coils 402 results from winding the wire around one of the core segments 402 with upright winding. The wire for the DC coils 402 is not limited to a rectangular flat wire and may be a round wire.

Die Gleichstromspulen 402 werden mit Gleichstrom aus einer nicht dargestellten Stromquelle beaufschlagt. Die Beaufschlagung der Gleichstromspulen 402 mit Gleichstrom bewirkt daher, dass die Gleichstromspulen 402 ein Magnetfeld erzeugen, das mit den zurückgefalteten Erregerspulen Fi koppelt.The DC coils 402 are subjected to direct current from a power source, not shown. The application of DC coils 402 with DC therefore causes the DC coils 402 generate a magnetic field which couples with the folded-back exciting coils Fi.

(Gleichrichterschaltung)(Rectifier circuit)

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.The rotor 200 has diodes as rectifier elements, not shown. The diodes, the inductors I and the exciting coils F are connected to form rectifier circuits. In the rectifier circuits, induction alternating current generated from each of the inductors I is rectified by the diodes, and the rectified direct current is supplied as the exciting current to the exciting coils F. The exciting coils F generate magnetic fields when the rectified direct current is supplied as the exciting current to excite the exciting coils F.

Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführung eine nicht dargestellte Gleichrichterschaltung, wie eine Diodenbrücken-Schaltung, zwischen den Erregerspulen Ff und den Erregerspulen Fi verschaltet. Induktionsstrom, der von den Erregerspulen Fi erzeugt wird, wenn der von dem Erregerstator 400 erzeugte Magnetfluss mit den Erregerspulen Fi koppelt, wird von der Gleichrichterschaltung, wie der Diodenbrücken-Schaltung, gleichgerichtet. Der gleichgerichtete Gleichstrom wird als Erregerstrom den Erregerspulen Ff zugeführt. Daher wird der von den Erregerspulen Fi erzeugte Induktionsstrom den Erregerspulen Ff zusätzlich zu dem von den Induktionsspulen I erzeugten Induktionsstrom zugeführt.Furthermore, in the present embodiment, a rectifier circuit, not shown, such as a diode bridge circuit, connected between the exciting coils Ff and the excitation coils Fi. Induction current generated by the excitation coils Fi, when that of the exciter stator 400 generated magnetic flux coupled to the excitation coils Fi is rectified by the rectifier circuit, such as the diode bridge circuit. The rectified direct current is supplied as exciting current to the exciting coils Ff. Therefore, the induction current generated by the exciting coils Fi is supplied to the exciting coils Ff in addition to the induction current generated by the induction coils I.

Dies bewirkt keine Reduktion des Drehmoments, das an den Drehmoment erzeugenden Flächen zwischen dem Stator 100 und dem Rotor 200 auftritt, selbst während des Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine 1 in einem niedertourigen Bereich, weil das in dem Rotor 200 auftretende Magnetfeld nicht reduziert wird. In der vorliegenden Ausführung verbessert die rotierende elektrische Maschine 1 die Drehmomentdichte in dem niedertourigen Bereich im Vergleich zu der rotierenden elektrischen Maschine ohne den Erregerstator 400.This does not cause a reduction in the torque generated at the torque generating surfaces between the stator 100 and the rotor 200 occurs even during operation of the rotary electric machine 1 in a low-speed area, because that's in the rotor 200 occurring magnetic field is not reduced. In the present embodiment, the rotary electric machine improves 1 the torque density in the low-speed range compared to the rotary electric machine without the exciting stator 400 ,

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.In the case of an alpha-wound induction coil I and an alpha-wound exciting coil F, a winding start and a winding end of each of the wires Iw and Fw are arranged outside the induction and excitation coils I and F. In all of the inductors I and excitation coils F, it is possible for the winding starts and winding ends of all the wires Iw and Fw to be along the outer circumference of the rotor 200 are arranged.

Weil die Wicklungsanfänge und die Wicklungsenden aller Drähte Iw und Fw der Induktionsspulen I und der Erregerspulen F sich radial nach außen von dem äußeren Umfang des Rotors 200 oder radial nach außen von dem äußeren Umfang des Rotors und dann axial hin 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 dem äußeren Umfang des Rotors 200 oder nahe der einen Oberflächenseite angeordnet ist.Because the winding starts and the winding ends of all the wires Iw and Fw of the inductors I and the exciting coils F are radially outward from the outer circumference of the rotor 200 or radially outwardly from the outer circumference of the rotor and then axially toward a surface side, it is possible to perform the connection within the same plane using a connection member such as a non-illustrated terminal board provided on the outer circumference of the rotor 200 or disposed near the one surface side.

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.Because the induction coils I and the excitation coils F around the rotor teeth 230 Furthermore, the induction coils I and the excitation coils F are uniform in their thermal conductivity, whereby the heat radiation from the rotor 200 is improved.

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.Further, the induction and excitation coils I and F are wound such that the short edges of the rectangular cross sections of the wires Iw and Fw are orthogonal to flux lines of the generated magnetic field. This reduces the generation of eddy current within the induction and excitation coils I and F.

(Erregerenergie) (Excitation energy)

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.The rotating electric machine 1 includes twelve (12) stator teeth and eight (8) rotor teeth 230 , Therefore, the composition ratio becomes S / P between the number of slots S of the stator 100 and the number of magnetic poles P to 3/2 because S = 12 and P = 8 in the rotary electric machine 1 is.

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%.In the illustrated rotating electric machine 1 are the toroidally wound armature coils 140 installed with concentrated winding, and so the second spatial harmonic in the space in the rest reference system is superimposed on the flow of fundamental frequency as leakage flux, up to about 50%.

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.Therefore, the third time harmonic enters the rotor in time in the rotating reference frame 200 because the composition ratio is S / P 3/2. The third time harmonic in the rotating reference system has an asynchronous frequency relative to the speed of the rotor 200 on.

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.To effectively use the third time harmonic, the inductors I are around the rotor teeth 230 , the salient poles of the rotor 200 are, wrapped. This causes each of the inductors I to generate induction current when the third time harmonic couples to the inductors I, and this causes the excitation coils F to generate magnetic fields by using the DC current given by the rectification of the induction current as the exciting current, thereby enabling that the rotor 200 acts as electromagnets.

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.A high order time upper harmonic such as the fourth or fifth time harmonic is nothing more than a wave only in the vicinity of the surface of the rotor core 210 vibrates, and so the inductors I can not generate induction current efficiently. A low-order spatial harmonic, such as the third time harmonic, enters the interior of the rotor core 210 because it is a relatively low frequency magnetic flux.

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.In the present embodiment, within the space harmonics superimposed on the magnetic flux of the fundamental frequency, the third time harmonic is restored. This third time harmonic has a higher frequency than the fundamental frequency or the second time harmonic frequency and pulses with a short period.

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.This efficiently restores the energy loss caused by space harmonic components and causes an increase in the amount of the induction current by increasing the time variation of the magnetic flux coupling with the inductors I, thereby providing an increase in the torque.

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 toroidal gewickelten Ankerspulen 140, von denen jede zwischen zwei benachbarten der Statorzähne 130 des Statorkerns 110 ist.The effects of the rotating electrical machine 1 according to the embodiments will be described. In the rotating electric machine 1 includes the stator 100 the stator core 110 with the stator teeth 130 which are circumferentially and evenly distributed, and the toroidally wound armature coils 140 each of which is between two adjacent ones of the stator teeth 130 of the stator core 110 is.

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.Furthermore, the rotor includes 200 the rotor core 210 , The rotor core 210 includes a plurality of rotor teeth 230 in the circumferential direction about the central longitudinal axis 1C are distributed, each of the rotor teeth 230 a sentence from the first rotor tooth 231 , the second rotor tooth 232 and the third rotor tooth 233 which are axially aligned. The first rotor tooth 231 and the second rotor tooth 232 are axially separated from each other to the stator 100 between them, and they are arranged to sequentially connect the one and the opposite axial end surfaces of each of the stator teeth 130 to lie opposite. The third rotor tooth 233 is arranged to successively the inner peripheral surface of each of the stator teeth 130 to lie opposite.

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.The rotor 200 further comprises the induction coils I and the excitation coils F, which surround the rotor teeth 230 are wound. The inductors I are arranged such that each of the inductors I generates induction current when from the stator 100 outgoing magnetic flux with the induction coil I coupled. The exciting coils F are arranged such that the exciting coils F generate magnetic field (s) when energized in response to generation of induction currents.

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.According to the embodiments, each of the inductors I is caused to generate induction current when that of the stator 100 outgoing magnetic flux is coupled to the induction coils I, and the exciting coils F are capable of generating magnetic fields by using a direct current given by the rectification of the induction current as the exciting current. Therefore, the rotor 200 able to act as electromagnets, whereby the generation of a torque for driving the rotor 200 is caused.

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.Therefore, now the increase in material costs and the unstable raw material supply, which results from the use of rare earth magnets as permanent magnets, avoided because a torque to drive the rotor 200 is generated without such permanent magnets. Accordingly, a rotary electric machine 1 configured to generate a torque without causing an increase in material costs and without making the raw material supply unstable.

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.Further, according to the embodiments, the torque generating areas are increased and the torque density is improved because that of the stator 100 generated magnetic flux with the rotor teeth 230 inwardly from the three surfaces, ie the first, second and third rotor teeth 231 . 232 and 233 coupled.

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.Further, according to the embodiments, within the space harmonics superimposed on the magnetic flux of the fundamental frequency, the third time harmonic is recovered. This allows the harmonics that are at the stator 100 be generated, effectively with the rotor teeth 230 couple, thereby providing more magnetic energy.

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.In the rotating electric machine 1 Further, according to the embodiments, each of the inductors I and the associated one of the armature coils F thereon are one of the rotor teeth 230 arranged in several layers. This leads to an arrangement in which the inductors I less of the stator 100 are separated as the excitation coils F.

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.Because according to the embodiments, the inductors I less of the stator 100 are separated as the exciting coils F, the induction coils I are caused to generate a large current by allowing more harmonics to couple to the induction coils I. The winding fill factor is improved because each of the inductors I and one of the exciting coils F are one of the rotor teeth around the same 230 wrapped in several layers so that they are located close.

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.In the rotating electric machine 1 According to the embodiments, the rotor core is 210 axially in the first rotor core 210A and the second rotor core 210B divided up.

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.According to the embodiments, this allows the assembly of the rotary electric machine 1 by putting the first rotor core 210A and the second rotor core 210B axially connected so that they the stator core 110 to arrange between themselves. This simplifies the installation of the stator 100 on the rotor 200 ,

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.As described, is in the rotating electric machine 1 the rotor core 210 formed in a so-called. "Bobinen-like shape", which the disc parts 211 and 212 which is integral with both axial ends of the cylinder part 213 are connected. In the rotor core 210 are the disc part 211 and the disc part 212 over the cylinder part 213 integrally connected to form an integral structure. This represents the concentricity between the rotor core 210 and the wave 20 sure, in the insertion hole 213A of the cylinder part 213 is used.

Des Weiteren umfasst in der vorliegenden Ausführung der Rotorkern 210 das Paar der Außenflächen 211B und 212B, die axial (relativ zu der Mittenlängsachse 1C) dem Statorkern 110 gegenüberliegen.Furthermore, in the present embodiment, the rotor core includes 210 the pair of outer surfaces 211B and 212B axially (relative to the central longitudinal axis 1C ) the stator core 110 are opposite.

Wie am besten in 10 zu sehen, weist des Weiteren jede der Erregerspulen F einen Abschnitt auf, der zu der Seite der Außenfläche 211B des Rotorkerns 210 zurückgefaltet ist. Die Außenfläche 211B des Rotorkerns 210 weist die Erregerrotorzähne 241 auf, um welche die Erregerspulen Fi gewickelt sind.How best in 10 Further, each of the exciting coils F has a portion that faces the side of the outer surface 211B of the rotor core 210 folded back. The outer surface 211B of the rotor core 210 has the exciter rotor teeth 241 on which the excitation coils Fi are wound.

In der vorliegenden Ausführung umfasst die rotierende elektrische Maschine 1 den Erregerstator 400, der angeordnet ist, um der Vielzahl der zurückgefalteten Erregerspulen Fi gegenüberzuliegen, welche zu der Seite der Außenfläche 211B des Rotorkerns 200 zurückgefaltet sind. Der Erregerstator 400 ist konfiguriert, ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit den zurückgefalteten Erregerspulen Fi des Rotorkerns 200 koppelt.In the present embodiment, the rotary electric machine includes 1 the exciter stator 400 which is arranged to oppose the plurality of folded-back exciting coils Fi which face to the side of the outer surface 211B of the rotor core 200 folded back. The exciter stator 400 is configured to generate a magnetic field associated with the reflowed excitation coils Fi of the rotor core 200 coupled.

In der vorliegenden Ausführung bewirkt der Erregerstator 400, dass die Erregerspulen Fi Induktionsstrom erzeugen. Dies bewirkt, dass der von den Erregerspulen Fi erzeugte Induktionsstrom den Erregerspulen Ff zusätzlich zu dem von den Induktionsspulen I erzeugten Induktionsstrom zugeführt wird. Dies maximiert den Erregerstrom, der den Erregerspulen F zugeführt wird.In the present embodiment, the exciter stator causes 400 in that the excitation coils Fi generate induction current. This causes the induction current generated by the exciting coils Fi to be supplied to the exciting coils Ff in addition to the induction current generated by the induction coils I. This maximizes the exciting current supplied to the exciting coils F.

Daher bewirkt die rotierende elektrische Maschine 1 in der vorliegenden Ausführung einen Anstieg der magnetomotorischen Kraft, die durch den Rotor 200 erzeugt wird, selbst beim Betrieb in einem niedertourigen Bereich, im Vergleich zu der rotierenden elektrischen Maschine ohne den Erregerstator 400. Dies bewirkt keine Reduktion des Drehmoments, das an den Drehmoment erzeugenden Flächen zwischen dem Stator 100 und dem Rotor 200 auftritt, selbst während des Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine 1 in einem niedertourigen Bereich. In der vorliegenden Ausführung verbessert die rotierende elektrische Maschine 1 die Drehmomentdichte in dem niedertourigen Bereich im Vergleich zu der rotierenden elektrischen Maschine ohne den Erregerstator 400.Therefore, the rotating electric machine causes 1 in the present embodiment, an increase in the magnetomotive force passing through the rotor 200 is generated even when operating in a low-speed range, compared to the rotating electric machine without the exciter stator 400 , This does not cause a reduction in the torque generated at the torque generating surfaces between the stator 100 and the rotor 200 occurs even during operation of the rotary electric machine 1 in a low-speed area. In the present embodiment, the rotary electric machine improves 1 the torque density in the low-speed range compared to the rotary electric machine without the exciting stator 400 ,

(Modifikation) (Modification)

Die vorliegende Ausführung umfasst ein Beispiel, bei dem der Erregerstator 400 die Gleichstromspulen 402 verwendet, um die Erzeugung von Magnetfeld zu bewirken, jedoch ist diese nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Ausführung kann eine Konfiguration verwenden, bei der der Stator 400 Permanentmagnete nutzen kann, um die Erzeugung des Magnetfelds zu bewirken.The present embodiment includes an example in which the exciter stator 400 the DC coils 402 used to cause the generation of magnetic field, but this is not limited thereto. The present embodiment may use a configuration in which the stator 400 Permanent magnets can use to cause the generation of the magnetic field.

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.The yoke segments 121 the present embodiment and the yoke segments 321 The modification can be made of a powder magnetic core formed by molding ferromagnetic powder. The larger the size of a mold component, the larger the press machine required for molding such mold component becomes, and moreover, such a mold component is difficult to mold. The yoke segments 121 in the present embodiment and the yoke segments 321 in the modification are smaller in size than the conventional stator yoke having no split structure. Therefore, the yoke segments become 121 and the yoke segments 321 formed simply from a magnetic powder core by compression molding ferromagnetic powder without a large pressing machine. This improves the productivity of the stator yokes.

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.The wire for the armature coils 140 , the inductors I and excitation coils F is not limited to a copper wire, and the wire may be an aluminum conductor or a stranded wire made of a stranded wire for high-frequency current.

Zusätzlich kann eine rotierende elektrische Maschine 1 als ein Hybriderregungstyp (oder ein Hybridtyp) modifiziert werden, so dass Permanentmagnete an einemIn addition, a rotating electrical machine 1 be modified as a hybrid excitation type (or a hybrid type), so that permanent magnets on a

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.Rotor are arranged in addition to excitation coils I. In this case, the exciting coils F serving as electromagnets are provided to effectively cooperate with the permanent magnets to generate a torque. Substantially equivalent power output can be obtained without an increase in size while suppressing the amount of use of rare earth magnets causing an increase in material cost.

Des Weiteren sind die Gleichrichterelemente nicht auf Dioden beschränkt.Furthermore, the rectifier elements are not limited to diodes.

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.Semiconductor elements, such as other switching elements, may be used. The rectifier elements are not limited to the type in which they are stored in diode housings or holders, but they can be inside the rotor 200 be mounted.

Zusätzlich kann die rotierende elektrische Maschine 1 nicht nur in elektrischen Hybridfahrzeugen, sondern auch bei der Windkrafterzeugung und in Werkzeugmaschinen zur Anwendung kommen.In addition, the rotating electric machine 1 Not only in hybrid electric vehicles, but also in wind power generation and machine tools are used.

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.Although embodiments of the present invention have been described, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made without departing from the scope of the present invention. All such modifications and their equivalents are intended to be covered by the following claims, which are described in the scope of the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
rotierende elektrische Maschinerotating electrical machine
100, 300100, 300
Statorstator
110, 310110, 310
Statorkernstator core
120, 320120, 320
Statorjochstator yoke
130, 330130, 330
Statorzähnestator teeth
131, 331131, 331
erste Statorzähnefirst stator teeth
132, 332132, 332
zweite Statorzähnesecond stator teeth
133, 333133, 333
dritte Statorzähnethird stator teeth
140140
Ankerspulearmature coil
200200
Rotorrotor
210210
Rotorkernrotor core
210A210A
erster Rotorkernfirst rotor core
210B210B
zweiter Rotorkernsecond rotor core
211B, 212B211B, 212B
Außenflächeouter surface
230230
Rotorzähnerotor teeth
231231
erste Rotorzähnefirst rotor teeth
232232
zweite Rotorzähnesecond rotor teeth
233233
dritte Rotorzähnethird rotor teeth
FF
Erregerspuleexcitation coil
II
Induktionsspule.Induction coil.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2010-226808 A [0002, 0005] JP 2010-226808 A [0002, 0005]

Claims (4)

Rotierende elektrische Maschine mit einer Mittenlängsachse, umfassend: einen Stator; einen Rotor, der konfiguriert ist, um die Mittenlängsachse rotierbar zu sein, wenn von dem Stator ausgehender Magnetfluss durch den Rotor fließt; und einen Erregerstator, 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, 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, wobei der Rotorkern ein Paar von Außenflächen umfasst, die auf der gegenüberliegenden Seite zu denjenigen Innenflächen sind, welche axial, relativ zu der Mittenlängsachse, dem Statorkern gegenüberliegen; die Vielzahl der Erregerspulen Abschnitte aufweist, die zu der Seite von einem aus dem Paar der Außenflächen zurückgefaltet sind; und der Rotorkern eine Vielzahl von Rotorzähnen an der einen Außenfläche aufweist, um welche die zurückgefalteten Abschnitte der Vielzahl der Erregerspulen gewickelt sind, und wobei der Erregerstator angeordnet ist, um den zurückgefalteten Abschnitten der Vielzahl der Erregerspulen gegenüberzuliegen, und konfiguriert ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit den zurückgefalteten Abschnitten der Vielzahl der Erregerspulen koppelt.Rotary electric machine having a central longitudinal axis, comprising: a stator; a rotor configured to be rotatable about the center longitudinal axis when magnetic flux from the stator flows through the rotor; and an exciter stator, in which the stator includes: a stator core having a plurality of stator teeth distributed circumferentially and uniformly about the central longitudinal axis; and a plurality of armature coils, each toroidally wound around the stator core between two adjacent stator teeth, in which the rotor includes: a rotor core having a plurality of rotor teeth distributed circumferentially about the central longitudinal axis, each of the rotor teeth being a set of a first rotor tooth, a second rotor tooth and a third rotor tooth aligned axially such that the first rotor tooth and the second rotor teeth are axially separated from each other to sandwich the stator and arranged to sequentially face the one and the opposite axial end surfaces of each of the stator teeth, and so that the third rotor teeth are arranged to be radially inner ones Facing peripheral surface of each of the stator teeth; a plurality of induction coils, each wound around one of the plurality of rotor teeth; and a plurality of exciting coils, each wound around one of the plurality of rotor teeth, in which the rotor core comprises a pair of outer surfaces which are on the opposite side to those inner surfaces which are axially opposed to the stator core relative to the central longitudinal axis; the plurality of exciting coils has portions folded back to the side of one of the pair of outer surfaces; and the rotor core has a plurality of rotor teeth on the one outer surface around which the folded-back portions of the plurality of exciting coils are wound, and where the exciter stator is arranged to oppose the refolded portions of the plurality of excitation coils and configured to generate a magnetic field that couples with the refolded portions of the plurality of excitation coils. Rotierende elektrische Maschine gemäß Anspruch 1, wobei der Erregerstator Spulen umfasst, welche bei Beaufschlagung mit Gleichstrom ein Magnetfeld erzeugen, das mit dem zurückgefalteten Abschnitt von jeder der Vielzahl der Erregerspulen koppelt.The rotary electric machine according to claim 1, wherein the exciter stator comprises coils which generate a magnetic field when coupled with direct current, which couples with the folded-back portion of each of the plurality of exciting coils. Rotierende elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Induktionsspulen und die zugeordnete eine der Ankerspulen an dem gleichen einen der Rotorzähne in mehreren Schichten angeordnet sind, und die Induktionsspulen weniger getrennt von dem Stator als die Erregerspulen sind.A rotary electric machine according to claim 1 or 2, wherein each of the induction coils and the associated one of the armature coils are arranged on the same one of the rotor teeth in a plurality of layers, and the induction coils are less separated from the stator than the exciting coils. Rotierende elektrische Maschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotorkern axial in einen ersten Rotorkern und einen zweiten Rotorkern aufgeteilt ist.The rotary electric machine according to one of the preceding claims 1 to 3, wherein the rotor core is axially divided into a first rotor core and a second rotor core.
DE102016219831.9A 2015-10-16 2016-10-12 Rotating electrical machine Active DE102016219831B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015204766A JP6485316B2 (en) 2015-10-16 2015-10-16 Rotating electric machine
JP2015-204766 2015-10-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016219831A1 true DE102016219831A1 (en) 2017-04-20
DE102016219831B4 DE102016219831B4 (en) 2022-06-15

Family

ID=58456729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016219831.9A Active DE102016219831B4 (en) 2015-10-16 2016-10-12 Rotating electrical machine

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6485316B2 (en)
CN (1) CN106602825B (en)
DE (1) DE102016219831B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800010056A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-06 Texa Dynamics S R L "Construction method for electric motor stator"

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6800475B2 (en) * 2016-08-08 2020-12-16 学校法人加計学園 Superconducting rotating machine
JP7228963B2 (en) * 2018-04-27 2023-02-27 住友重機械工業株式会社 rotary electric motor
JP7101531B2 (en) * 2018-04-27 2022-07-15 株式会社エクセディ Rotating electric machine
JP6969529B2 (en) * 2018-09-25 2021-11-24 株式会社デンソー Field winding type rotary electric machine
CN111458402B (en) * 2020-03-31 2023-08-29 中国航发动力股份有限公司 Induced current device
CN112510946B (en) * 2020-11-20 2021-09-24 哈尔滨工业大学 High-power-density axial transverse flux outer rotor permanent magnet motor for aerospace field
KR102528273B1 (en) * 2020-12-29 2023-05-02 이충헌 Coil with through hole and electric and power generation device including the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010226808A (en) 2009-03-19 2010-10-07 Toyota Central R&D Labs Inc Rotating electric machine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5620374U (en) * 1979-07-21 1981-02-23
JP2002369473A (en) * 2001-06-07 2002-12-20 Nippon Steel Corp Synchronous motor using permanent magnet
GB2408154A (en) * 2003-11-07 2005-05-18 Newage Int Ltd Stator/rotor arrangement and exciter for an axial flux AC machine
JP4577068B2 (en) * 2005-03-31 2010-11-10 株式会社エクォス・リサーチ Rotating electric machine
JP2010246367A (en) * 2009-03-18 2010-10-28 Tdk Corp Core member of rotating machine, and rotating machine
CN102655363B (en) * 2011-03-02 2014-11-26 株式会社丰田自动织机 Rotary electric machine
JP5782850B2 (en) * 2011-06-15 2015-09-24 トヨタ自動車株式会社 Electromagnetic rotating electric machine
CN103683768B (en) * 2012-09-06 2017-12-12 德昌电机(深圳)有限公司 Transverse flux permanent magnetic motor
JP2014230390A (en) * 2013-05-22 2014-12-08 成田 憲治 Permanent magnet type synchronous motor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010226808A (en) 2009-03-19 2010-10-07 Toyota Central R&D Labs Inc Rotating electric machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800010056A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-06 Texa Dynamics S R L "Construction method for electric motor stator"
EP3651325A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-13 Texa Dynamics S.R.L. Method to make the stator of an electric motor

Also Published As

Publication number Publication date
CN106602825B (en) 2019-01-15
JP2017077136A (en) 2017-04-20
CN106602825A (en) 2017-04-26
DE102016219831B4 (en) 2022-06-15
JP6485316B2 (en) 2019-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016219831B4 (en) Rotating electrical machine
DE102016204445A1 (en) Rotary electric machine of the axial gap type
DE102016204444B4 (en) Axial gap type rotating electric machine
DE102016219828B4 (en) Rotating electrical machine
DE102015226105A1 (en) AXIS BALL TYPE ROTATING ELECTRIC MACHINE
DE4334932A1 (en) Rotary electric machine with three=phase star and delta stator coils - has grooved stator core into which star-connected two-part windings and delta-connected windings are embedded in succession
DE112018006725T5 (en) Rotating electric machine
DE102016204154B4 (en) Rotating electric machine
DE102013103665A1 (en) Electric machine
DE102019215015A1 (en) Transverse flux machine
DE102015219708B4 (en) engine
DE102016215661A1 (en) Rotating electrical machine
DE102016216181A1 (en) Rotating electrical machine
WO2019215097A1 (en) Mehtod for producing a winding for a stator of an electrical machine and electrical machine
DE102020115642B3 (en) Electric motor and circuit board
EP2319164B1 (en) Rotor for an electric machine with a reduced cogging torque
DE3320805C2 (en)
DE102016219826B4 (en) Rotating electrical machine
DE102016216166A1 (en) ROTATING ELECTRIC MACHINE
DE102016216180A1 (en) Rotating electrical machine
DE102016216179A1 (en) Rotating electrical machine
DE102012103731A1 (en) electric motor
DE102016219829B4 (en) Rotating electrical machine
EP2319160B1 (en) Hybrid-excited electric machine
DE102014118406A1 (en) Rotating electrical machine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final