DE102017105483A1

DE102017105483A1 - Stator für eine rotierende elektrische maschine

Info

Publication number: DE102017105483A1
Application number: DE102017105483.9A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Takai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2017-09-21
Also published as: US10348148B2; US20170271937A1; JP2017169392A; JP6566262B2

Abstract

Ein Stator weist einen ringförmigen Statorkern und eine Mehr-Phasen-Statorspule auf. Der Statorkern weist Nuten auf, die in einer Umlaufsrichtung davon angeordnet sind. Die Statorspule weist Phasenwicklungen auf, die an dem Statorkern derart montiert sind, dass sie in den Nuten des Statorkerns aufgenommen sind. Die Statorspule weist einen ringförmigen Spulenendteil auf, der von einer axialen Stirnfläche des Statorkerns axial nach außen vorspringt. Die Statorspule weist zumindest zwei Leitungsdrähte und eine Verbindung auf. Jeder der Leitungsdrähte ist mit einer der Phasenwicklungen der Statorspule verbunden und ist aus einem radial inneren Umfang des Spulenendteils herausgeführt. An der Verbindung sind distalen Enden der Leitungsdrähte miteinander verbunden. Anstoßende Abschnitte der Leitungsdrähte, die aneinander anstoßen, sind radial innerhalb einer radial inneren Umfangsoberfläche des Spulenendteils angeordnet.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr.: 2016-53857 , die am 17. März 2016 eingereicht worden ist, wobei deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in diese Anmeldung aufgenommen ist.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Statoren für rotierende elektrische Maschinen, die beispielsweise in Motorfahrzeugen als elektrische Motoren und elektrische Generatoren verwendet werden.
2. Beschreiung des Stands der Technik
Es sind rotierende elektrische Maschinen bekannt, die in Motorfahrzeugen als elektrische Motoren und elektrische Generatoren verwendet werden. Diese rotierenden elektrischen Maschinen weisen allgemein einen Rotor und einen Stator auf. Der Rotor ist drehbar durch ein Gehäuse gestützt. Der Stator weist einen ringförmigen Statorkern und eine Drei-Phasen-Statorspule auf. Der Statorkern ist radial gegenüberliegend zu dem Rotor angeordnet und weist eine Vielzahl von Nuten auf, die in einer Umlaufsrichtung davon angeordnet sind. Die Statorspule weist eine Vielzahl von Phasenwicklungen auf, die an dem Statorkern derart montiert sind, dass sie in den Nuten des Statorkerns aufgenommen sind. Die Statorspule weist ein Paar von ringförmigen Spulenendteilen auf, die jeweils von einem gegenüberliegenden Paar von axialen Stirnfläche des Statorkerns axial nach außen vorspringen.
Weiterhin ist eine Anordnung von Leitungsdrähten in dem japanischen Patent Nr.: JP 5647285 B2 und der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr.: JP 2009011116 A (die jeweils als Patentdokumente 1 und 2 nachstehend bezeichnet sind) offenbart. Insbesondere sind gemäß der Offenbarung der Patentdokumente 1 und 2 Leitungsdrähte wie Eingangsdrähte, Ausgangsdrähte und Neutraldrähte der Statorspule aus einem radial inneren Umfang von einem der Spulenendteile der Statorspule herausgeführt, angeordnet, um sich über den Spulenendteil zu dem radial äußeren des Spulenendteils zu erstrecken, und mit anderen entsprechenden elektrischen Leiterdrähten auf der radialen Außenseite des Spulenendteils verbunden.
Jedoch weist die vorstehend beschriebene Anordnung der Leitungsdrähte, die in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbart ist, die nachfolgenden Probleme auf.
Das heißt, da die Leitungsdrähte, die aus dem radial inneren Umfang des Spulenendteils herausgeführt sind, derart angeordnet sind, dass sie sich über den Spulenendteil zu der radialen Außenseite des Spulenendteils erstrecken, werden die Erstreckungslängen der Leitungsdrähte von dem radial inneren Umfang des Spulenendteils zu den entsprechenden elektrischen Leiterdrähten groß. Folglich werden die Gewichte der Leitungsdrähte erhöht. Weiterhin werden, da die Leitungsdrähte angeordnet sind, um über den Spulenendteil zu hängen, die Steifigkeiten der Leitungsdrähte abgesenkt. Als Ergebnis werden die Eigenfrequenzen der Leitungsdrähte abgesenkt. Wenn die Eigenfrequenzen niedrig sind, können die Leitungsdrähte mit einer Vibration, die eine Drehung einer Fahrzeugkraftmaschine begleitet, zusammen schwingen; wobei somit eine übermäßige Beanspruchung in die Verbindungen hervorgerufen werden kann, an denen die Leitungsdrähte mit den entsprechenden elektrischen Leiterdrähten verbunden sind, was zu einem Versagen (beispielsweise einem Durchbruch oder einer Unterbrechung) der Verbindungen führt.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß beispielhaften Ausführungsbeispielen ist ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt. Der Stator weist einen ringförmigen Statorkern und eine Mehr-Phasen-Spule auf. Der Statorkern weist eine Vielzahl von in einer Umlaufsrichtung davon angeordneten Nuten auf. Die Statorspule ist aus einer Vielzahl von Phasenwicklungen zusammengesetzt, die an dem Statorkern derart montiert sind, dass sie in den Nuten des Statorkerns aufgenommen sind. Die Statorspule weist einen ringförmigen Spulenendteil auf, der von einer axialen Stirnfläche des Starterkerns axial nach außen vorspringt. Weiterhin weist die Statorspule zumindest zwei Leitungsdrähte und eine Verbindung auf. Jeder der Leitungsdrähte ist mit einer der Phasenwicklungen der Statorspule verbunden und ist aus einem radial inneren Umfang des Spulenendteils herausgeführt. An der Verbindung sind distale Enden der Leitungsdrähte miteinander verbunden. Anstoßende Abschnitte der Leitungsdrähte, die aneinander anstoßen, sind radial innerhalb einer radial inneren Umfangsoberfläche des Spulenendteils angeordnet.
Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist es möglich, die Erstreckungslängen der Leitungsdrähte von dem radial inneren Umfang des Spulenendteils bis zu den anstoßenden Abschnitten zu minimieren. Folglich ist es möglich, die Gewichte der Leitungsdrähte zu reduzieren, wodurch die Eigenfrequenzen der Leitungsdrähte derart eingestellt werden, dass sie außerhalb einer normalen Frequenz einer Vibration in einem Fahrzeug sind. Als Ergebnis ist es möglich, eine in die Verbindung aufgrund einer Vibration in dem Fahrzeug hervorgerufene Beanspruchung zu reduzieren, wodurch ein Versagen (beispielsweise Durchbrechen oder eine Unterbrechung) der Verbindung verhindert wird.
Es ist vorzuziehen, dass die Verbindung ebenfalls radial innerhalb der radial inneren Umfangsoberfläche des Spulenendteils angeordnet ist.
Die Phasenwicklungen der Statorspule, die jeweils mit den Leitungsdrähten verbunden sind, können vorzugsweise zu unterschiedlichen Phasen gehören.
Erstreckungslängen der Leitungsdrähte können voneinander unterschiedlich sein. Die anstoßenden Abschnitte der Leitungsdrähte können vorzugsweise durch ein Harzelement miteinander fixiert sein.
Die Statorspule kann erste und zweite Verbindungen aufweisen, an denen zumindest zwei Leitungsdrähte miteinander verbunden sind. Jeder der Leitungsdrähte ist mit einer der Phasenwicklungen der Statorspule verbunden und ist aus dem radial inneren Umfang des Spulenendteils herausgeführt. Die Leitungsdrähte, die an der ersten Verbindung verbunden sind, erstrecken sich von einer axialen Stirnfläche des Spulenendteils der Statorspule um eine erste Länge axial nach außen. Die Leitungsdrähte, die an der zweiten Verbindung verbunden sind, erstrecken sich von der axialen Stirnfläche des Spulenendteils der Statorspule um eine zweite Länge radial nach außen erstrecken. Es ist vorzuziehen, dass die ersten und zweiten Längen derart eingestellt sind, dass sie unterschiedlich voneinander sind.
Ein elastisches Element kann an der Verbindung montiert sein. Das elastische Element kann vorzugsweise anstoßend an einem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet sein.
Weiterhin kann das elastische Element vorzugsweise aus einem Material mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit als elektrische Leiter der Leitungsdrähte gebildet sein. Zwischen dem elastischen Element und der Verbindung kann vorzugsweise ein Temperaturerfassungselement zur Erfassung einer Temperatur an der Verbindung angeordnet sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger anhand der nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen von beispielhaften Ausführungsbeispielen verstanden werden, jedoch sollte diese nicht zum Begrenzen der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele verstanden werden, sondern dienen lediglich zur Erläuterung und zum Verständnis.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1 eine Teilquerschnittsansicht, die entlang einer axialen Richtung einer rotierenden elektrischen Maschine genommen ist, die einen Stator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aufweist,
2 eine perspektivische Darstellung des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine Draufsicht entlang der axialen Richtung des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung, die die Weise des Einsetzens elektrischer Drahtsegmente, die eine Statorspule bilden, in Nuten eines Statorkerns des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
6 eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration der elektrischen Drahtsegmente, die die Statorspule bilden, des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
7 ein schematisches Verbindungsdiagramm der Statorspule des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
8 eine schematische Darstellung, die eine erste Verbindung einer Statorspule eines Stators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bevor ein elastisches Element an die erste Verbindung montiert wird,
9 eine schematische Darstellung, die das elastische Element veranschaulicht, das an die erste Verbindung der Statorspule des Stators gemessen zweiten Ausführungsbeispiel montiert ist,
10 eine schematische Darstellung, die ein Temperaturerfassungselement veranschaulicht, dass zwischen einem elastischen Element und einer ersten Verbindung einer Statorspule in einem Stator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel angeordnet ist,
11 eine Draufsicht entlang der axialen Richtung eines Stators gemäß einer Modifikation, und
12 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Stators gemäß der Modifikation.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Beispielhafte Ausführungsbeispiele und ihre Modifikationen sind nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 12 beschrieben. Es sei bemerkt, dass der Klarheit und des Verständnisses halber identische Komponenten mit identischen Funktionen in der gesamten Beschreibung durchgehend, womöglich, mit denselben Bezugszeichen in jeder der Figuren bezeichnet sind, und dass zur Vermeidung von Redundanz Beschreibungen von identischen Komponenten nicht wiederholt werden.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
1 zeigt die Gesamtkonfiguration einer rotierenden elektrischen Maschine 1, die einen Stator 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aufweist.
Die rotierende elektrische Maschine 1 ist ausgelegt, in einem Motorfahrzeug wie einem Personenkraftfahrzeug oder einem Lastkraftwagen als elektrischer Motor verwendet zu werden.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist die rotierende elektrische Maschine 1 weiterhin ein Gehäuse 10, eine Drehwelle 13 und einen Rotor 14 zusätzlich zu dem Stator 20 auf.
Das Gehäuse 10 weist im Wesentlichen eine hohle zylindrische Form auf, bei der beide axialen Enden davon geschlossen sind. Das Gehäuse 10 weist ein Paar tassenförmiger Gehäuseteile 10a und 10b auf. Die Gehäuseteile 10a und 10b sind beispielsweise durch Bolzen 11 zu einem Stück befestigt, wobei deren offenen Enden einander entgegengesetzt sind. Das Gehäuse 10 weist ein paar von Lagern 12 auf, die jeweils in entgegengesetzten axialen Stirnwände davon vorgesehen sind.
Die Drehwelle 13 wird drehbar durch das Gehäuse 10 über das Paar der Lager 12 gestützt.
Der Rotor 14 ist in dem Gehäuse 10 aufgenommen. Der Rotor 14 ist fest auf einem axialen mittleren Teil der Drehwelle 13 derart gepasst, dass er sich zusammen mit der Drehwelle 13 dreht. In einem radial äußeren Umfangsteil des Rotors 14 ist eine Vielzahl vom Permanentmagneten mit vorbestimmten Intervallen in einer Umlaufsrichtung des Rotors 14 angeordnet. Die Permanentmagnete bilden eine Vielzahl von Magnetpolen in dem radial äußeren Umfang des Rotors 14, der dem radial inneren Umfang des Stators 20 zugewandt ist, der in dem Gehäuse 10 derart befestigt ist, dass er den radial äußeren Umfang des Rotors 14 umgibt. Die Magnetpole sind in der Umlaufsrichtung des Rotors 14 zu vorbestimmten Intervallen derart angeordnet, dass die Polaritäten der Magnetpole zwischen Nord und Süd in der Umlaufsrichtung sich abwechseln.
Der Stator 20 weist einen ringförmigen (oder hohlen zylindrischen) Statorkern 30, der radial außerhalb des Rotors 14 angeordnet ist, und eine Drei-Phasen-Statorspule 40 auf, die an dem Statorkern 30 montiert ist.
Gemäß 2 bis 4 weist der Starterkern 20 eine Vielzahl von Nuten 31 auf, die in einer Umlaufsrichtung davon angeordnet sind. Die Statorspule 40 weist eine U-Phasen-Wicklung 41U, eine V-Phasen-Wicklung 41V und eine W-Phase-Wicklung 41W auf, die an dem Statorkern 30 derart montiert sind, dass sie in den Nuten 31 des Statorkerns 30 aufgenommen sind und sich in der elektrischen Phase voneinander unterscheiden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Statorkern 30 gebildet, indem eine Vielzahl ringförmiger magnetischer Stahlblechen in der axialen Richtung des Statorkerns 30 geschichtet wird und diese beispielsweise durch Stapeln miteinander fixiert werden. Zusätzlich ist zwischen jedem benachbarten Paar der magnetischen Stahlbleche ein Isolierfilm angeordnet. Es sei bemerkt, dass andere herkömmliche Metallbleche ebenfalls anstelle der magnetischen Stahlbleche verwendet werden können.
Weiterhin weist der Statorkern 30 einen ringförmigen Gegenkern 33 und eine Vielzahl von Zähnen 34 zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Nuten 31 auf. Die Zähne 34 springen jeweils radial von dem Gegenkern 33 nach innen vor und sind umlaufend mit einer vorbestimmten Unterteilung beabstandet. Jede der Nuten 31 ist zwischen einem umlaufend benachbarten Paar der Zähne 34 gebildet. Dementsprechend sind die Nuten 31 mit derselben vorbestimmten Unterteilung wie die Zähne 34 angeordnet. Weiterhin erstreckt sich jede der Nuten 31 in die axiale Richtung des Statorkerns 30, um axial durch den Statorkern 30 hindurch zu dringen, und öffnet sich auf der radial inneren Oberfläche des Statorkerns 30. Für jede der Nuten 31 fällt die Tiefenrichtung der Nut 31 mit der radialen Richtung des Statorkerns 30 zusammen. Zusätzlich ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl der Nuten 31 pro magnetischem Pol des Rotors 14 und pro Phase der Statorspule 40 gleich 2.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Statorspule 40 geformt, indem zunächst eine Vielzahl von im Wesentlichen U-förmigen elektrischen Drahtsegmenten 50 wie in 5 gezeigt an den Statorkern 30 montiert werden, und dann jedes entsprechende Paar von offenen Enden (oder freien distalen Enden) der elektrischen Drahtsegmente 50 durch Schweißen verbunden werden.
Gemäß 6 wird jedes der elektrischen Drahtsegmente 50 durch Schneiden und Biegen eines elektrischen Drahtes erhalten, der einen elektrischen Leiter 58 und eine isolierte Beschichtung 59 aufweist, die die äußere Oberfläche des elektrischen Leiters 58 abdeckt. Der elektrische Leiter 58 ist aus einem elektrisch leitenden Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt, und weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die Isolierbeschichtung 59 ist in zwei Schichten aufgebaut, um eine innere Beschichtung 59a und eine äußere Beschichtung 59b aufzuweisen, die außerhalb der inneren Beschichtung 59a gebildet ist. Die innere Beschichtung 59a kann beispielsweise aus einem Polyimid-(PI-) oder Polyamid-Imid-(PAI-)Harz gebildet sein. Demgegenüber kann die äußere Beschichtung 59b beispielsweise aus einem Polyetherether-Keton-(PEEK-)Harz gebildet sein. Zusätzlich sei bemerkt, dass die Isolierbeschichtung 59 ebenfalls als eine einzelne Schicht aufgebaut sein kann.
Gemäß 5 ist jedes der elektrischen Drahtsegmente 50 im Wesentlichen U-förmig, so dass es ein Paar gerade Abschnitte 51, die sich parallel zueinander erstrecken, und einen Kurvenabschnitt 52 aufweist, die die geraden Abschnitte 51 auf derselben Seite verbindet. Der Kurvenabschnitt 52 weist einen Scheitelabschnitt 53 auf, der an der Mitte des Kurvenabschnitts 52 derart gebildet ist, dass er sich parallel zu einer entsprechenden von axialen Stirnflächen 30a des Startorkerns 30 erstreckt. Der Kurvenabschnitt 52 weist ebenfalls ein paar Schrägteile 54 auf, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Scheitelteils 53 gebildet sind, sodass sie sich schräg zu einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die entsprechende axialen Stirnfläche 30a Statorkerns 30 erstrecken. Zusätzlich weist der Stator 30 weiterhin Isolatoren 24 auf, die zwischen dem Statorkern 30 und dem elektrischen Drahtsegment 50 vorgesehen sind, um diese elektrisch voneinander zu isolieren.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen, wie es in 5 gezeigt ist, die elektrischen Drahtsegmente 50, die die Statorspule 40 bilden, eine Vielzahl von Paaren erster und zweiter elektrischer Drahtsegmente 50A auf 50b auf. Für jedes Paar der ersten und zweiten elektrischen Drahtsegmente 50A und 50b sind die geraden Abschnitte 51 des ersten elektrischen Drahtsegments 50a von einer ersten axialen Seite (d.h. der oberen Seite in 5) des Statorkerns 30 in von den zweiten elektrischen Drahtsegmenten 50b unterschiedlichen Nuten 31 des Statorkerns 30 eingesetzt. Genauer sind die Nuten 31, in denen die geraden Abschnitte 51 des ersten elektrischen Drahtsegments 50A eingesetzt sind, jeweils benachbart zu und gehören zu derselben Phase wie diejenigen, in die die geraden Abschnitte 51 des zweiten elektrischen Drahtsegments 50B eingesetzt sind.
Beispielsweise weist für das Paar der ersten und zweiten elektrischen Drahtsegmente 50A und 50B, das auf der rechten oberen Seite in 5 gezeigt ist, ist der rechtsseitige gerade Abschnitte 51 des ersten elektrischen Drahtsegments 50A in die achte Schicht (d.h. die radial äußerste Schicht) einer Nut 31A eingesetzt und ist deren linksseitiger gerade Abschnitt 51 in die siebte Schicht einer anderen Nut (die nicht gezeigt ist) eingesetzt, die gegen den Uhrzeigersinn der Nut 31A um eine Magnetpolunterteilung (d.h. eine Unterteilung zwischen den N-und S-Polen des Rotors 14) positioniert ist. Demgegenüber ist der rechtsseitige gerade Abschnitt 51 des zweiten elektrischen Drahtsegments 50B in die achte Schicht einer Nut 31B eingesetzt, die gegen den Uhrzeigersinn von und unmittelbar benachbart zu der Nut 31A positioniert ist, und ist deren linksseitiger gerader Abschnitte 51 in die siebte Schicht einer (nicht gezeigten) anderen Nut eingesetzt, die gegen den Uhrzeigersinn von der Nut 31B um eine Magnetpolunterteilung positioniert ist. Das heißt, dass die ersten und zweiten elektrischen Drahtsegmente 50A und 50B umlaufend voneinander um eine Nutunterteilung versetzt sind.
Zusätzlich sind in jede der Nuten 31 des Statorkerns 30 eine gradzahlige Anzahl von geraden Abschnitten 51 der elektrischen Drahtsegmenten 50 eingesetzt. Genauer sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in jede der Nuten 31 des Statorkerns 30 acht gerade Abschnitte 51 der elektrischen Drahtsegmente 50 eingesetzt, so dass sie radial in acht Schichten in den Nuten 31 gestapelt sind.
Für jedes elektrischen Drahtsegment 50 sind freie Endteile der geraden Abschnitte 51 des elektrischen Drahtsegments 50, die nach außerhalb der entsprechenden Nuten 31 auf einer zweiten axialen Seite (d.h. der unteren Seite in 5) des Statorkerns 30 vorspringen, jeweils zu entgegengesetzten Seiten in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30 verdreht, um sich schräg mit einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die entsprechende axiale Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 zu erstrecken. Folglich wird jeder der freien Endteile der geraden Abschnitte 51 in ein Schrägteil 55 umgeformt, der sich in die Umlaufsrichtung des Statorkerns 30 für im Wesentlichen die Hälfte einer Magnetpolbreite erstreckt (siehe 2).
Weiterhin ist auf der axialen Seite des Statorkerns 30 jedes entsprechende Paar der Schrägteile 55 der elektrischen Drahtsegmente 50 an ihren jeweiligen distalen Enden verschweißt, wodurch sie elektrisch miteinander verbunden werden. Genauer sind für jede Phasenwicklung der Drei-Phasen-Statorspule 40 alle elektrischen Drahtsegmente 50, die zusammen die Phasenwicklung bilden, elektrisch in Reihe miteinander geschaltet. Als Ergebnis ist jede Phasenwicklung der Statorspule 40 um den Statorkern 30 um beispielsweise acht Windungen (oder acht Umkreisungen) in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30 spiralförmig wellengewickelt. Danach wird eine Isolierbehandlung durchgeführt, beispielsweise unter Verwendung von Pulverharz an den Schweißnähten (oder Verbindungen), von denen jede zwischen einem entsprechenden Paar der Schrägteile 55 der elektrischen Drahtsegmente 50 gebildet ist.
Zusätzlich weist jede Phasenwicklung der Statorspule 40 weiterhin zusätzlich zu den im Wesentlichen U-förmigen elektrischen Drahtsegmenten 50, wie es in 5 gezeigt ist, andere elektrische Drahtsegmente unterschiedlicher Formen auf (die nicht gezeigt sind). Diese anderen elektrischen Drahtsegmente weisen auf: elektrische Drahtsegmente, die jeweils mit einem Eingangs-/Ausgangs-Leitungsdraht oder einem Neutralleitungsdraht verbunden sind, und elektrische Drahtsegmente, die jeweils einen Windungsabschnitt aufweisen, die zwei aufeinanderfolgende Windungen (beispielsweise erste und zweite Windungen) der Phasenwicklung verbindet.
Wie es in 7 gezeigt ist, besteht gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Statorspule 40 aus einer ersten Drei-Phasen-Spule 42 und einer zweiten Drei-Phasen-Spule 43, die parallel zueinander geschaltet sind. Die erste Drei-Phasen-Spule 42 weist eine erste U-Phasen-Wicklung U1, eine erste V-Phasen-Wicklung V1 und eine erste W-Phasen-Wicklung W1 auf, die miteinander im Stern verbunden sind (oder Y-verbunden sind). Die zweite Drei-Phasen-Spule 43 weist eine zweite U-Phasen-Wicklung U2, eine zweite V-Phasen-Wicklung V2 und eine zweite W-Phasen-Wicklung W2 auf, die miteinander im Stern geschaltet sind.
Das heißt, dass die U-Phasen-Wicklung 41U der Statorspule 40 aus den ersten und zweiten U-Phasen-Wicklungen U1 und U2 besteht, die parallel zueinander geschaltet sind. Die V-Phasen-Wicklung 41V der Statorspule 40 besteht aus den ersten und zweiten V-Phasen-Wicklungen V1 und V2, die parallel zueinander geschaltet sind. Die W-Phase-Wicklung 41W Statorspule 40 besteht aus den ersten und zweiten W-Phase-Wicklungen W1 und W2, die parallel zueinander geschaltet sind.
Weiterhin weist, wie es in 2 bis 4 gezeigt ist, die erste Drei-Phasen-Spule 42 eine erste Verbindung 44 auf, an der ein distales Ende eines Neutralleitungsdrahts der ersten U-Phasen-Wicklung U1, ein distales Ende eines Neutralleitungsdrahts der ersten V-Phasen-Wicklung V1 und ein distales Ende eines Neutralleitungsdrahts der ersten W-Phase-Wicklung W1 miteinander verbunden sind. Gleichermaßen weist die Drei-Phasen-Spule 43 eine zweite Verbindung 45 auf, an der ein distales Ende eines Neutralleitungsdrahts der zweiten U-Phasen-Wicklung U2, ein distales Ende eines Neutralleitungsdrahts der zweiten V-Phasen-Wicklung V2 und ein distales Ende eines Neutralleitungsdrahts der zweiten W-Phase-Wicklung W2 miteinander verbunden sind. Die ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 definieren (oder bilden) jeweils erste und zweite Neutralpunkte der Statorspule 40, wie es in 7 gezeigt ist.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Statorspule 40 einen ringförmigen ersten Spulenendteil 40a auf der ersten axialen Seite (d.h. der oberen Seite in 2) des Statorkerns 30 und einen ringförmigen zweiten Spulenendteil 40b auf der zweiten axialen Seite (d.h. auf der unteren Seite in 2) des Statorkerns 30 auf. Der erste Spulenendteil 40a besteht aus den Windungsabschnitten 52 der elektrischen Leitersegmente 50, die von der entsprechenden (d.h. der ersten) axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 vorspringen. Der zweite Spulenendteil 40b besteht aus den Schrägteilen 55 der elektrischen Drahtsegmenten 50, die von der entsprechenden (d.h. der zweiten) axialen Stirnfläche 30a des Statorkerns 30 vorspringen, und den zwischen den Schrägteilen 55 gebildeten Verbindungen.
Wie es in 2 und 3 gezeigt ist, sind Eingangs-/Ausgangs-Leitungsdrähte der ersten und zweiten U-Phasen-Wicklungen U1 und U2, der ersten und zweiten V-Phasen-Wicklungen V1 und V2 sowie der ersten und zweiten W-Phase-Wicklungen W1 und W2 aus einem radial äußeren Umfang des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 herausgeführt. Weiterhin ist ein Anschlusselement 46U angebracht und dadurch elektrisch mit beiden distalen Enden der Eingangs-/Ausgangs-Leitungsdrähte der ersten und zweiten U-Phasen-Wicklungen U1 und U2 verbunden. Ein Anschlusselement 46V ist angebracht und dadurch elektrisch mit beiden distalen Enden der Eingangs-/Ausgangs-Leitungsdrähte der ersten und zweiten V-Phasen-Wicklungen V1 und V2 verbunden. Ein Anschlusselement 46W ist angebracht und dadurch elektrisch mit beiden distalen Enden der Eingangs-/Ausgangs-Leitungsdrähte der ersten und zweiten W-Phase-Wicklungen W1 und W2 verbunden. Zusätzlich sind die Anschlusselemente 46U, 46V und 46W mit einer (nicht gezeigten) externen Schaltung elektrisch zu verbinden.
Demgegenüber sind die Neutralleitungsdrähte der ersten und zweiten U-Phasen-Wicklungen U1 und U2, der ersten und zweiten V-Phasen-Wicklungen V1 und V2 und der ersten und zweiten W-Phasen-Wicklungen W1 und W2 aus einem radial inneren Umfang des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 herausgeführt. Weiterhin sind, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1 an der ersten Verbindung 44 verbunden, sind die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U2, V2 und W2 an der zweiten Verbindung 45 verbunden. Beide der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 sind radial innerhalb des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 angeordnet. Mit dieser Anordnung wird es möglich, die Erstreckungslängen der Neutralleitungsdrähte der ersten und zweiten Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 zu reduzieren, wodurch die Eigenfrequenzen der Neutralleitungsdrähte derart eingestellt werden, dass sie außerhalb des Bereichs einer normalen Frequenz in dem Fahrzeug sind.
Zusätzlich bezeichnet die normale Frequenz hier die Frequenz der Vibration, die bei in dem Fahrzeug vorgesehenen Komponenten in Zusammenhang mit Vibrationen einer Kraftmaschine des Fahrzeugs verursacht wird. Die normale Frequenz kann durch die nachfolgende Gleichung bestimmt werden. f = S × (Nmax/60) × (C/St)
Dabei ist f die normale Frequenz in Hz, ist Nmax die maximale Drehzahl der Kraftmaschine in u/min, ist C die Anzahl der Zylinder oder die Anzahl der Rotoren der Kraftmaschine, ist St eine Konstante, die von der Art der Kraftmaschine abhängt (beispielsweise ist gleich 1 in dem Fall, dass die Kraftmaschine eine Zwei-Takt-Kraftmaschine oder eine Drehkraftmaschine ist, und ist gleich 2 in dem Fall, dass die Kraftmaschine eine Vier-Takt-Kraftmaschine ist), und ist S ein entwurfsabhängiger Koeffizient (beispielsweise gleich 2).
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheiden sich, wie es in 4 gezeigt ist, die Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1, die an der ersten Verbindung 44 verbunden sind, voneinander in der Erstreckungslänge in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30. Insbesondere erhöhen sich die Erstreckungslängen der Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1 in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30 in der Reihenfolge von U1, V1 und W2. Weiterhin sind anstoßende Abschnitte 42a der Neutralleitungsdrähte der ersten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V1 und W1 fest in einem Stück durch ein Harzelement 47 verbunden, wobei sich die angestoßenen Abschnitte 42a radial überlappen und aneinander anstoßen. Dabei weist der Neutralleitungsdraht der ersten W-Phasen-Wicklung W1 eine größere Erstreckungslänge in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30 und somit eine niedrigere Eigenfrequenz als der Neutralleitungsdraht der ersten V-Phasen-Wicklung V1 auf. Folglich ist, wenn die angestoßenen Abschnitte 42a, die in einem Stück fest verbunden sind, die Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der ersten W-Phasen-Wicklung W1 in Übereinstimmung mit der Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der ersten V-Phasen-Wicklung V1 angehoben, wodurch die Eigenfrequenz eines integrierten Körpers, der aus den Neutralleitungsdrähten der ersten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V1 und W1 besteht, außerhalb des Bereichs der normalen Frequenz in dem Fahrzeug eingestellt ist.
Gleichermaßen unterscheiden sich die Neutralleitungsdrähte der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U2, V2 und W2, die an der zweiten Verbindung 45 verbunden sind, ebenfalls voneinander in der Erstreckungslänge in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30. Genauer erhöhen sich die Erstreckungslängen der Neutralleitungsdrähte der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U2, V2 und W2 in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30 in der Reihenfolge von U2, W2 und V2. Weiterhin sind aneinander anstoßende Abschnitte 43a der Neutralleitungsdrähte der zweiten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V2 und W2 fest in einem Stück durch ein Harzelement 47 verbunden, wobei die angestoßenen Abschnitte 43a sich radial überlappen und aneinander anstoßen. Dabei weist der Neutralleitungsdraht der zweiten V-Phasen-Wicklung V2 eine größere Erstreckungslängen in der Umlaufsrichtung des Statorkerns 30 und somit eine niedrigere Eigenfrequenz als der Neutralleitungsdraht der zweiten W-Phasen-Wicklung W2 auf. Folglich ist, wenn die anstoßende Abschnitte 43a in einem Stück fest verbunden sind, die Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der zweiten V-Phasen-Wicklung V2 in Übereinstimmung mit der Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der zweiten W-Phasen-Wicklung W2 angehoben, wodurch die Eigenfrequenz eines integrierten Körpers, der aus den Neutralleitungsdrähten der zweiten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V2 und W2 derart eingestellt wird, dass sie außerhalb des Bereichs der normalen Frequenz in dem Fahrzeug ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 4 gezeigt ist, sowohl die anstoßenden Endabschnitte 42a und 43a als auch die ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 derart angeordnet, dass sie radial nach innen von einer radial inneren umlaufenden Oberfläche 40C des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 vorspringen.
Weiterhin erstrecken sich (oder springen vor) die Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1, die an der ersten Verbindung 44 verbunden sind, von einer axialen Stirnfläche 40d des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 über eine erste Länge L1 axial nach außen. Die Neutralleitungsdrähte der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V2 und W2, die an der zweiten Verbindung 45 verbunden sind, erstrecken von der axialen Stirnfläche 40d des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 über eine zweite länge L2 sich axial nach außen. Die ersten und zweiten Längen L1 und L2 sind derart eingestellt, dass sie sich voneinander unterscheiden. Genauer ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Länge L1 derart eingestellt, dass sie größer als die zweite Länge L2 ist. Folglich sind die Eigenfrequenz der ersten Verbindung 44, die zwischen den distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1 gebildet ist, und die Eigenfrequenz der zweiten Verbindung 45, die zwischen den distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U2, V2 und W2 gebildet ist, derart eingestellt, dass sie sich voneinander unterscheiden, wodurch das Auftreten einer Resonanz zwischen den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verhindert wird.
Zusätzlich wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei dem Zusammenbau des Rotors 14 und des Stators 20 der Rotor 14 axial in die radiale Innenseite des Stators 20 von der Seite des zweiten Spulenendteils 40b (d.h. der unteren Seite in 2) aus eingesetzt. Folglich ist es, obwohl die anstoßenden Abschnitte 42a und 42b und die ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 von der radial inneren Umfangsoberfläche 40c des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 radial nach innen vorspringen, immer noch möglich, den Rotor 14 und den Stator 20 ohne Behinderung dazwischen zusammenzubauen.
Der vorstehend beschriebene Stator 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die nachfolgenden Vorteile auf.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Neutralleitungsdrähte mit einer der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 der Statorspule 20 verbunden (oder integral geformt), und aus dem radial inneren Umfang des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 herausgeführt. Die anstoßenden Abschnitte 42a der Neutralleitungsdrähte der ersten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V1 und W1 stoßen aneinander an. Die anstoßende Abschnitte 43a der Neutralleitungsdrähte der zweiten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V2 und W2 stoßen einander an. An der ersten Verbindung 44 sind die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen, und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1 miteinander verbunden. An der zweiten Verbindung 45 sind die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U2, V2 und W miteinander verbunden. Alle anstoßende Endabschnitte 42a und 43a der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 sind radial innerhalb der radial inneren Umfang Oberfläche 40c des Spulenendteils 40a der Statorspule 40 angeordnet.
Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist es möglich, die Erstreckungslängen und somit die Gewichte der Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 der Statorspule 40 zu minimieren. Folglich ist es möglich, die Eigenfrequenzen der Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 derart einzustellen, dass sie außerhalb des Bereichs der normalen Frequenz in dem Fahrzeug sind. Als Ergebnis ist es möglich, eine Beanspruchung zu reduzieren, die in den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 aufgrund von Vibrationen in dem Fahrzeug hervorgerufen wird, wodurch ein Versagen (beispielsweise Bruch oder Unterbrechung) der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verhindert wird.
Weiterhin sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an der ersten Verbindung 44 die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte von drei Wicklungen unterschiedlicher Phasen (d.h. der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1) verbunden. An der zweiten Verbindung 45 sind ebenfalls die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte von drei Wicklungen unterschiedlicher Phasen (d.h. der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U2, V2 und W2) verbunden.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es möglich, zu erlauben, dass zumindest drei der Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 aus dem radial inneren Umfang des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 herausgeführt werden, wodurch die Längen der Neutralleitungsdrähte reduziert werden, die sich über die axiale Höhe des ersten Spulenendteils 40a hinaus erstrecken. Folglich ist es möglich, zuverlässiger die Eigenfrequenzen der Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 derart einzustellen, dass sie außerhalb des Bereichs der normalen Frequenz in dem Fahrzeug sind. Als Ergebnis ist es möglich, zuverlässiger Beanspruchung zu reduzieren, die in den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 aufgrund einer Vibration in dem Fahrzeug hervorgerufen wird, wodurch zuverlässiger ein Versagen der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verhindert wird.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die anstoßenden Abschnitte 42a der Neutralleitungsdrähte der ersten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V1 und W1 fest in einem Stück durch das Harzelement 47 verbunden, wobei der Neutralleitungsdraht der ersten W-Phasen-Wicklung W1 eine größere Erstreckungslänge und somit eine niedrigere Eigenfrequenz als der Neutralleitungsdraht der ersten V-Phasen-Wicklung V1 aufweist. Die anstoßenden Abschnitte 43a der Neutralleitungsdrähte der zweiten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen und V2 und W2 sind ebenfalls fest in einem Stück durch das Harzelement 47 verbunden, wobei der Neutralleitungsdraht der zweiten V-Phasen-Wicklung V2 eine größere Erstreckungslänge und somit eine niedrigere Eigenfrequenz als der Neutralleitungsdraht der zweiten W-Phasen-Wicklung W2 aufweist.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der ersten W-Phasen-Wicklung W1 in Übereinstimmung mit der Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der ersten V-Phasen-Wicklung V1 angehoben, wodurch die Eigenfrequenz des integrierten Körpers, der aus den Neutralleitungsdrähten der ersten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen V1 und W1 besteht, derart eingestellt wird, dass sie außerhalb des Bereichs der normalen Frequenz in dem Fahrzeug ist. Die Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der zweiten V-Phasen-Wicklung V2 wird in Übereinstimmung mit der Eigenfrequenz des Neutralleitungsdrahts der zweiten W-Phasen-Wicklung W2 angehoben, wodurch die Eigenfrequenz des integrierten Körpers, der aus den Neutralleitungsdrähten der zweiten V-Phasen- und W-Phasen-Wicklung V2 und W2 besteht, derart eingestellt wird, dass sie außerhalb des Bereichs der normalen Frequenz in dem Fahrzeug ist. Folglich ist es möglich, zuverlässiger eine Beanspruchung zu reduzieren, die in den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 aufgrund einer Vibration in dem Fahrzeug hervorgerufen wird, wodurch zuverlässiger ein Versagen der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verhindert wird.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1, die an der ersten Verbindung 44 verbunden sind, von der axialen Stirnfläche 40d des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 um die erste Länge L1 axial nach außen. Die Neutralleitungsdrähte der zweiten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U2, V2 und W2, die an der zweiten Verbindung 45 verbunden sind, erstrecken sich von der axialen Stirnfläche 40d des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 um die zweite Länge L2 axial nach außen. Die ersten und zweiten Längen L1 und L2 sind derart eingestellt, dass sie voneinander unterschiedlich sind.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden die Eigenfrequenzen der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 derart eingestellt, dass sie unterschiedlich voneinander sind, wodurch ein Auftreten einer Resonanz zwischen den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verhindert wird. Folglich ist es möglich, zuverlässiger eine Beanspruchung zu reduzieren, die in den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 aufgrund einer Vibration in dem Fahrzeug hervorgerufen wird, wodurch zuverlässiger ein Versagen der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verhindert wird.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Ein Stator 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel weist fast dieselbe Struktur wie der Stator 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Daher sind nachstehend hauptsächlich die Unterschiede des Stators 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel von dem Stator 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 8 gezeigt ist, die Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1 derart angeordnet, dass sie sich von der axialen Stirnfläche 40d des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 axial nach außen erstrecken, so dass die erste Verbindung 44, an der die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der Wicklungen U1, V1 und W1 verbunden sind, sich an einer Position befindet, die um einen vorbestimmten Abstand von einer inneren Oberfläche einer axialen Stirnwand des Gehäuses 10 entfernt ist.
Weiterhin ist, wie es in 9 gezeigt ist, ein elastisches Element 48 an der ersten Verbindung 44 montiert. Das elastische Element 48 weist einen Hauptkörperabschnitt 48a und einen elastischen Stützabschnitt 48b auf. Der Hauptkörperabschnitt 48a bedeckt einen äußeren Umfang der Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1, die an der ersten Verbindung 44 verbunden sind. Der elastische Stützabschnitt 48b springt von einem distalen Ende des Hauptkörperabschnitts 48a vor, und dessen distales Ende ist in Druckkontakt mit der inneren Oberfläche der axialen Stirnwand des Gehäuses 10 angeordnet. Das heißt, mit dem in Druckkontakt mit der inneren Oberfläche der axialen Stirnwand des Gehäuses 10 angeordneten elastischen Stützabschnitt 48b stützt das elastische Element 48 die distalen Enden der Neutralleitungsdrähte der ersten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen U1, V1 und W1 elastisch, die an der ersten Verbindung 44 verbunden sind. Das elastische Element 48 kann aus einem allgemein bekannten elastischen Material wie Gummi oder Harz gebildet sein.
Zusätzlich weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, obwohl in den Figuren nicht gezeigt, die zweite Verbindung 45 ebenfalls ein elastisches Element 48 auf, das daran montiert ist. Das an der zweiten Verbindung 45 montierte elastische Element 48 weist dieselbe Struktur und Anordnung wie das elastische Element 48a auf, das an der ersten Verbindung 44 montiert ist. Daher ist die Beschreibung des an der zweiten Verbindung 45 montierten elastischen Elements 48 nachstehend zur Vermeidung einer Redundanz ausgelassen.
Der Stator 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist dieselben Vorteile wie der Stator 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf.
Weiterhin ist in dem Stator 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an jeder der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 das elastische Element 48 montiert, das an die innere Oberfläche der axialen Stirnwand des Gehäuses 10 anstoßend (genauer in Druckkontakt damit) angeordnet ist. Daher wird jedes der Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 sowohl auf der distalen Seite (d.h. der Seite der jeweiligen einen der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45) als auch auf der proximalen Seite (d.h. der Seite des ersten Spulenendteils 40a) gestützt. Folglich ist es möglich, zuverlässiger die Eigenfrequenzen der Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 derart einzustellen, dass sie außerhalb des Bereichs der normalen Frequenz in dem Fahrzeug sind. Als Ergebnis ist es möglich, zuverlässiger eine Beanspruchung zu reduzieren, die in den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 aufgrund einer Vibration in dem Fahrzeug hervorgerufen wird, wodurch zuverlässiger ein Versagen (beispielsweise Bruch oder Unterbrechung) der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verhindert wird.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Ein Stator 20 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel weist fast dieselbe Struktur wie der Stator 20 gemäß zweiten Ausführungsbeispiel auf. Daher sind nachstehend hauptsächlich die Unterschiede des Stators 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel von dem Stator 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie es in 10 gezeigt ist, ein Temperaturerfassungselement 49 zwischen der ersten Verbindung 44 und dem an der ersten Verbindung 44 montierten elastischen Element 48 angeordnet. Das Temperaturerfassungselement 49 erfasst die Temperatur der Statorspule 40, die während des Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine 1 Wärme erzeugt, an der ersten Verbindung 44 und gibt ein Signal, das die erfasste Temperatur angibt, zu einer nicht gezeigten Steuerungseinrichtung aus. Die Steuerungseinrichtung erfasst ein Versagen (beispielsweise Bruch oder Unterbrechung) der ersten Verbindung 44 durch Überwachen der durch das Temperaturerfassungselement 49 erfassten Temperatur.
Demgegenüber ist kein Temperaturerfassungselement zwischen der zweiten Verbindung 45 und dem an der zweiten Verbindung 45 montierten elastischen Element 48 angeordnet. Zusätzlich sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die an den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 montierten elastischen Elemente 48 aus einem Material (beispielsweise Gummi oder Harz) mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit als die elektrischen Leiter (beispielsweise Kupfer oder Aluminium) der Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 gebildet.
Der Stator 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist dieselben Vorteile wie der Stator 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf.
Weiterhin ist in dem Stator 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Temperaturerfassungselement 49 zwischen der ersten Verbindung 44 und dem an der ersten Verbindung 44 montierten elastischen Element 48 angeordnet. Daher ist es, wenn ein Versagen der ersten Verbindung 44 aufgrund einer Resonanz mit einer Vibration der Fahrzeugkraftmaschine auftritt, für die Steuerungseinrichtung möglich, das Versagen durch Überwachen der durch das Temperaturerfassungselement 49 erfassten Temperatur zu erfassen. Weiterhin ist es mit den elastischen Elementen 48, die aus einem Material mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit als die elektrischen Leiter der Neutralleitungsdrähte gebildet sind, möglich, eine hohe Genauigkeit der Erfassung eines Versagens der ersten Verbindung 44 zu gewährleisten.
Zusätzlich ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Länge L1 derart eingestellt, dass sie größer als die zweite länge L2 ist, wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe 4). Das heißt, dass die Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1, die an der ersten Verbindung 44 verbunden sind, eine größere axiale Länge und somit eine niedrigere Resonanzfrequenz als die Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U2–W2 aufweisen, die an der zweiten Verbindung 45 verbunden sind. Daher ist es bei den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 vorzuziehen, das Temperaturerfassungselement 49 zischen der ersten Verbindung 44 und dem an der ersten Verbindung 45 montierten elastischen Element 48 anzuordnen.
Obwohl die vorstehend beschriebenen einzelnen Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden sind, wird für den Fachmann verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls in verschiedenerlei anderer Arten ohne abweichend von dem erfinderischen Gedanken umgesetzt werden kann.
Beispielsweise sind gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel alle anstoßende Endabschnitte 42a und 43a und die ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 radial innerhalb der radial inneren Umfangsoberfläche 40c des ersten Spulenendteils 40a der Statorspule 40 angeordnet.
Jedoch kann zumindest eine der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 radial nach außen gebogen werden, und somit nicht von der radial inneren Umfangsoberfläche 40c des ersten Spulenendteils 40a radial nach innen vorspringen. 11 und 12 zeigen eine beispielhafte Modifikation, bei der von den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 lediglich die erste Verbindung 44 radial nach außen gebogen ist und nicht von der radial inneren Umfangsoberfläche 40c des ersten Spulenendteils 40a radial nach innen vorspringt.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Anzahl der Verbindungen (d.h. der ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45), an der die aus dem radial inneren Umfang des ersten Spulenendteils 40a herausgeführten Leitungsdrähte verbunden sind, gleich 2. Jedoch kann die Anzahl der Verbindungen, an denen die aus dem radial inneren Umfang des ersten Spulenendteils 40a herausgeführten Leitungsdrähte verbunden sind, gleich 1, 3 oder mehr sein.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Neutralleitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 der Statorspule 40 aus dem radial inneren Umfang des ersten Spulenendteils 40a herausgeführt und an den ersten und zweiten Verbindungen 44 und 45 verbunden, die radial innerhalb der radial inneren Umfangsoberfläche 40c des Spulenendteils 40a angeordnet sind. Jedoch können anstelle der Neutralleitungsdrähte die Eingangs-/Ausgangs-Leitungsdrähte der Phasenwicklungen U1–W1 und U2–W2 der Statorspule 40 aus dem radial inneren Umfang des ersten Spulenendteils 40a herausgeführt werden und an Verbindungen verbunden werden, die radial innerhalb der radial inneren Umfangsoberfläche 40c des ersten Spulenendteils 40a angeordnet sind.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die vorliegende Erfindung auf den Stator 20 der rotierenden elektrischen Maschine 1 gerichtet, die ausgelegt ist, in einem Motorfahrzeug als ein elektrischer Motor verwendet zu werden. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenfalls auf Statoren anderer rotierende elektrische Maschinen, wie auf einen Stator eines elektrischen Generators oder auf einen Stator eines Motor-Generators angewandt werden, der selektiv in entweder als elektrischer Motor oder als ein elektrischer Generator fungieren kann.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist ein Stator einen ringförmigen Statorkern und eine Mehr-Phasen-Statorspule auf. Der Statorkern weist Nuten auf, die in einer Umlaufsrichtung davon angeordnet sind. Die Statorspule weist Phasenwicklungen auf, die an dem Statorkern derart montiert sind, dass sie in den Nuten des Statorkerns aufgenommen sind. Die Statorspule weist einen ringförmigen Spulenendteil auf, der von einer axialen Stirnfläche des Statorkerns axial nach außen vorspringt. Die Statorspule weist zumindest zwei Leitungsdrähte und eine Verbindung auf. Jeder der Leitungsdrähte ist mit einer der Phasenwicklungen der Statorspule verbunden und ist aus einem radial inneren Umfang des Spulenendteils herausgeführt. An der Verbindung sind distalen Enden der Leitungsdrähte miteinander verbunden. Anstoßende Abschnitte der Leitungsdrähte, die aneinander anstoßen, sind radial innerhalb einer radial inneren Umfangsoberfläche des Spulenendteils angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016-53857 [0001]
JP 5647285 B2 [0004]
JP 2009011116 A [0004]

Claims

Stator für eine rotierende elektrische Maschine, wobei der Stator aufweist: einen ringförmigen Statorkern mit einer Vielzahl von in einer Umlaufsrichtung davon angeordneten Nuten, und eine Mehr-Phasen-Statorspule, die aus einer Vielzahl von Phasenwicklungen zusammengesetzt ist, die an dem Statorkern derart montiert sind, dass sie in den Nuten des Statorkerns aufgenommen sind, wobei die Statorspule einen ringförmigen Spulenendteil aufweist, der von einer axialen Stirnfläche des Starterkerns axial nach außen vorspringt, wobei die Statorspule zumindest zwei Leitungsdrähte und eine Verbindung aufweist, jeder der Leitungsdrähte mit einer der Phasenwicklungen der Statorspule verbunden ist und aus einem radial inneren Umfang des Spulenendteils herausgeführt ist, an der Verbindung distale Enden der Leitungsdrähte miteinander verbunden sind, und anstoßende Abschnitte der Leitungsdrähte, die aneinander anstoßen, radial innerhalb einer radial inneren Umfangsoberfläche des Spulenendteils angeordnet sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Verbindung radial innerhalb der radial inneren Umfangsoberfläche des Spulenendteils angeordnet ist.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Phasenwicklungen der Statorspule, die jeweils mit den Leitungsdrähten verbunden sind, zu unterschiedlichen Phasen gehören.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei Erstreckungslängen der Leitungsdrähte voneinander unterschiedlich sind, und die anstoßenden Abschnitte der Leitungsdrähte durch ein Harzelement miteinander fixiert sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Statorspule erste und zweite Verbindungen aufweist, an denen jeweils zumindest zwei Leitungsdrähte miteinander verbunden sind, wobei jeder der Leitungsdrähte mit einer der Phasenwicklungen der Statorspule verbunden ist und aus dem radial inneren Umfang des Spulenendteils herausgeführt ist, die Leitungsdrähte, die an der ersten Verbindung verbunden sind, sich von einer axialen Stirnfläche des Spulenendteils der Statorspule um eine erste Länge axial nach außen erstrecken, die Leitungsdrähte, die an der zweiten Verbindung verbunden sind, sich von der axialen Stirnfläche des Spulenendteils der Statorspule um eine zweite Länge radial nach außen erstrecken, und die ersten und zweiten Längen derart eingestellt sind, dass sie unterschiedlich voneinander sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei ein elastisches Element an der Verbindung montiert ist, und das elastische Element anstoßend an einem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet ist.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei das elastische Element aus einem Material mit einer niedrigeren thermischen Leitfähigkeit als elektrische Leiter der Leitungsdrähte gebildet ist, und zwischen dem elastischen Element und der Verbindung ein Temperaturerfassungselement zur Erfassung einer Temperatur an der Verbindung angeordnet ist.