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Hintergrund
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende Elektromaschine.
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Ein Leitungsverbindungsaufbau für Statorspulen ist beispielsweise in der
JP 2014/187797 offenbart. Der Leitungsverbindungsaufbau hat einen ringförmigen Halter, der auf einem axialen Ende des Statorkerns angeordnet ist.
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Entsprechend des in der
JP 2014/187797 erwähnten Aufbaus, hat der Halter eine Vielzahl an Stufenabschnitten mit jeweils einem unterschiedlichen Durchmesser, die in einer axialen Richtung so angeordnet sind, dass der Durchmesser mit dem Abstand zum Stator schrittweise abnimmt. Spulen sind in jedem Stufenabschnitt so geführt/verlegt, dass in dem gleichen Stufenabschnitt geführte Spulen die gleiche Phase haben und in unterschiedlichen Stufenabschnitten geführte Spulen unterschiedliche Phasen haben. Jeder Stufenabschnitt hat Aussparungen und die Spulen sind in den Aussparungen angeordnet und sind entlang der zwischen den benachbarten Stufenabschnitten geschaffenen Nuten geführt. Da die Führungsrichtung der Spulen unterschiedlich ist, wenn die Spulen durch die ausgesparten Nuten geführt sind und wenn die Spulen entlang der Nuten geführt sind, ist eine weitere Vereinfachung erforderlich.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die Bereitstellung einer rotierenden Elektromaschine gerichtet, welche eine einfache Verlegung der Zuleitungen ermöglicht.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine rotierende Elektromaschine vorgesehen, die einen Statorkern, drei Phasenspulen, einen ersten Außenleiter/Phasenleiter, einen zweiten Außenleiter/Phasenleiter, einen dritten Außenleiter/Phasenleiter und zumindest einen Halter hat. Der Statorkern hat ein zylindrisches Joch und eine Vielzahl an Zähnen, die von dem Joch radial nach innen vorstehen. Eine Vielzahl an Schlitzen ist zwischen benachbarten Zähnen ausgebildet. Der erste Außenleiter, der zweite Außenleiter und der dritte Außenleiter sind aus den drei Phasenspulen herausgeführt. Der Halter hält den ersten Außenleiter, den zweiten Außenleiter und den dritten Außenleiter. Der Halter hat eine erste umlaufende Nut, eine zweite umlaufende Nut und eine dritte umlaufende Nut, die sich in einer Umfangsrichtung des Jochs erstrecken und in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung des Jochs angeordnet sind. Der Halter hat eine erste radiale Nut und eine zweite radiale Nut, die sich durch den Halter in radiale Richtungen des Jochs erstrecken und in der Umfangsrichtung des Jochs angeordnet sind. Die erste radiale Nut steht in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut und steht nicht in Verbindung mit der zweiten umlaufenden Nut und der dritten umlaufenden Nut. Die zweite radiale Nut steht in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut und der zweiten umlaufenden Nut und steht nicht in Verbindung mit der dritten umlaufenden Nut. Der erste Außenleiter ist so geführt, um sich in der axialen Richtung des Jochs, radial innerhalb des Halters, in der radialen Richtung des Jochs in der ersten radialen Nut und in der Umfangsrichtung des Jochs in der ersten umlaufenden Nut zu erstrecken. Der zweite Außenleiter ist so geführt, um sich in der axialen Richtung des Jochs, radial innerhalb des Halters, in der radialen Richtung des Jochs in der zweiten radialen Nut und in der Umfangsrichtung des Jochs in der zweiten umlaufenden Nut zu erstrecken.
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
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Figurenliste
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Die Erfindung zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den dazugehörigen Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
- 1 eine Teilquerschnittsansicht ist, die einen Aufbau eines elektrischen Kompressors einer rotierenden Elektromaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Statorkerns der rotierenden Elektromaschine aus 1 ist;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Isolierelements der rotierenden Elektromaschine aus 1;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht des Isolierelements aus 3 aus einem anderen Blickwinkel ist;
- 5 eine Seitenansicht ist, die einen Zustand darstellt, in welchem eine Spule an einem Zahn mit dem zwischen dem Zahn und der Spule eingefügten Isolierelement befestigt ist;
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Halters ist;
- 7 eine perspektivische Ansicht des Halters auf einem anderen Blickwinkel ist;
- 8 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in welchem die Zuleitungen durch den Halter gehalten werden;
- 9 eine Ansicht ist, die einen ersten Schritt der Verlegung einer Zuleitung darstellt;
- 10 eine Ansicht ist, die einen zweiten Schritt der Verlegung der Zuleitung darstellt;
- 11 eine Ansicht ist, die einen dritten Schritt der Verlegung der Zuleitung darstellt;
- 12 eine perspektivische Ansicht eines von einer Vielzahl an Haltern einer rotierenden Elektromaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
- 13 eine perspektivische Ansicht ist, die den Halter aus 12 aus einem anderen Blickwinkel darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine rotierende Elektromaschine gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden Komponenten mit gleichem oder im Wesentlichen gleichem Aufbau mit denselben Bezugszeichen ohne redundante Beschreibung beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Teilquerschnittsansicht, die einen Aufbau eines elektrischen Kompressors 110 mit der rotierenden Elektromaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der elektrische Kompressor 110 soll in ein Fahrzeug, beispielsweise ein Brennstoffzellenfahrzeug, eingebaut werden.
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Bezugnehmend auf 1, hat der elektrische Kompressor 110 ein Gehäuse 112, einen Verdichtungsabschnitt 115 und einen Elektromotor 1.
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Der Elektromotor 1, als rotierende Elektromaschine der vorliegenden Erfindung, hat einen Rotor 3 und einen Stator 4. Der Rotor 3 ist an einer Rotationswelle 2 befestigt. Die Rotationswelle 2 erstreckt sich durch den Stator 4 und ist durch das Gehäuse 112 drehbar gelagert. Der Stator 4 hat einen Statorkern 10 und eine Vielzahl an Spulen 20. Der Statorkern 10 ist an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 112 befestigt. Die Spulen 20 sind an Zähnen des Statorkerns 10 angebracht. Die Zähne werden später detaillierter beschrieben.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Statorkerns 10. Wie in 2 gezeigt, hat der Statorkern 10 im Allgemeinen eine hohlzylindrische Form. In der folgenden Beschreibung der Ausführungsform ist zu beachten, dass die axiale Richtung des zylindrischen Statorkerns 10 einfach als axiale Richtung, die radiale Richtung des Statorkerns 10 einfach als radiale Richtung und die Umfangsrichtung des Statorkerns 10 einfach als Umfangsrichtung bezeichnet wird, sofern nicht anders angegeben.
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Der Statorkern 10 hat eine Vielzahl an Statorkernsegmenten 11, die in einer Umfangsrichtung angebracht sind. Insbesondere hat der zylindrische Statorkern 10 neun Statorkernsegmente 11. Jedes Statorkernsegment 11 ist aus einem integrierten Stapel elektromagnetischer Stahlbleche in der axialen Richtung des Statorkerns 10 zusammengesetzt.
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Jedes Statorkernsegment 11 hat ein bogenförmiges Jochsegment 12 und einen Zahn 16. Die Statorkernsegmente 11 werden an den Kanten der Jochsegmente 12 mit dem zylindrischen Statorkern 10 verbunden. Die Jochsegmente 12 bilden den Außenumfang des Statorkerns 10. Es ist zu beachten, dass der zylindrische Körper, der durch die Jochsegmente 12 ausgebildet wird, dem Joch der vorliegenden Erfindung entspricht. Jedes Jochsegment 12 hat eine axiale Stirnseite/Endseite 13 und eine andere der axialen Stirnseite/Endseite 13 gegenüberliegende axiale Stirnseite/Endseite 14.
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Die Zähne 16 stehen radial nach innen aus den Innenflächen der Jochsegmente 12 des Statorkerns 10 vor. In einem Zustand, in welchem der einzelne Statorkern 10 durch Aneinanderfügen der Statorkernsegmente 11 vervollständigt ist, sind die Zähne 16 in bestimmten Intervallen entlang der Umfangsrichtung des Statorkerns 10 positioniert. Jeder Zahn 16 hat eine im Wesentlichen rechteckige Quaderform und die Längsrichtung des Zahns 16 entspricht der axialen Richtung. Jeder Zahn 16 hat einen ausweitenden Abschnitt 17, der sich in der Umfangsrichtung an dessen distalen Ende von dem entsprechenden Jochsegment 12 erstreckt. In anderen Worten ist in jedem Zahn 16 die Weite oder Umfangsdimension an dem ausweitenden Abschnitt 17 größer als der des verbleibenden Abschnitts.
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Eine Vielzahl an Schlitzen 18 ist durch benachbarte und zwischen benachbarten Zähnen 16 in der Umfangsrichtung ausgebildet. Jeder Schlitz 18 erstreckt sich in der axialen Richtung und hat an der radialen Innenseite des Statorkerns 10 eine Öffnung.
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Die Spulen 20, die an den Zähnen 16 befestigt sind, sind teilweise in den Schlitzen 18 untergebracht. Die Spulen 20 sind aus runden leitfähigen Drähten mit einem runden Querschnitt ausgebildet und sind um die Zähne 16 gewickelt.
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Die Spulen 20 sind drei Phasenspulen, die U-phasige Spulen, V-phasige Spulen und W-phasige Spulen haben. Ein Zahn 16, an welchem eine U-phasige Spule befestigt ist, ein Zahn 16, in welchem eine V-phasige Spule befestigt ist und ein Zahn 16, an welchem eine W-phasige Spule befestigt ist, sind in dieser Reihenfolge in der Umfangsrichtung angeordnet. In anderen Worten, ist ein Zahn 16 mit einer V-phasigen Spule zwischen einem Zahn 16 mit einer U-phasigen Spule und einem Zahn 16 mit einer W-phasigen Spule in der Umfangsrichtung angeordnet.
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In der folgenden Beschreibung wird die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase als die erste Phase, die zweite Phase beziehungsweise die dritte Phase bezeichnet.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Isolierelements 60 und 4 ist eine perspektivische Ansicht des Isolierelements 60 aus 3 aus einem anderen Blickwinkel. Der Elektromotor 1 hat eine Vielzahl an Isolierelementen 60 (nur ein Isolierelement 60 ist gezeigt), die zwischen dem Statorkern 10 und den jeweiligen Spulen 20 so eingefügt sind, um dazwischen eine Isolation zu schaffen. Die Isolierelemente 60 sind aus einem isolierenden Material ausgebildet, wie ein Harzmaterial, beispielsweise polyphenylene Sulfide (PPS) oder flüssig kristallines Polymer (LCP).
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Bezugnehmend auf die 3 und 4 hat das Isolierelement 60 einen hohlen halbzylindrischen Zahnaufnahmeabschnitt 61, welcher einen Innenraum 63 hat. Der Zahnaufnahmeabschnitt 61 ist so ausgebildet, um einen der Zähne 16 des Statorkerns 10 aufzunehmen.
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Das Isolierelement 60 hat einen Plattenabschnitt 62, der an einem Ende des Zahnaufnahmeabschnitts 61 vorgesehen ist, und einen Erweiterungsabschnitt 64, der an dem anderen Ende des Zahnaufnahmeabschnitts 61 vorgesehen ist. Der Plattenabschnitt 62 und der Erweiterungsabschnitt 64 sind an den Kanten des Zahnaufnahmeabschnitts 61 so vorgesehen, um sich von dem halbzylindrischen Zahnaufnahmeabschnitt 61 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 10 zu erstrecken.
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Das Isolierelement 60 hat einen Halterbefestigungsabschnitt 65 mit einer Tellerform. Der Halterbefestigungsabschnitt 65 ragt aus dem Plattenabschnitt 62 in die von dem Zahnaufnahmeabschnitt 61 entfernte Richtung oder in die radial nach außen gerichtete Richtung des Statorkerns 10 heraus. Der Halterbefestigungsabschnitt 65 hat ein Passloch 66, das sich über die Dicke des Halterbefestigungsabschnitts 65 erstreckt. Eine Schlitz 68 ist in dem Plattenabschnitt 62 ausgebildet. In einem Zustand, in welchem das Isolierelement 60 an dem Statorkern 10 befestigt ist, erstrecken sich die Schlitze 68 in der axialen Richtung des Statorkerns 10. Der Schlitz 68 erstreckt sich entlang einem axialen Ende des Plattenabschnitts 62 bis auf den Grund/Boden 69 des Schlitzes 68. Wie in 4 gezeigt, ist der Grund/Boden 69 des Schlitzes 68 oberhalb der Vorderseite des Halterbefestigungsabschnittes 65 positioniert, um eine Stufe zwischen dem Grund/Boden 69 des Schlitzes 68 und dem Halterbefestigungsabschnitt 65 auszubilden. Die Höhe der Stufe des Isolierelements 60 ist im Wesentlichen die gleiche, wie die Dicke einer Stirnwand 33, welche später beschrieben wird.
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5 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem eine der Spulen 20 an einem Zahn 16 mit dem zwischen dem Zahn 16 und der Spule 20 eingefügten Isolierelement 60 befestigt ist. Zwei Isolierelemente 60, wie in den 3 und 4 gezeigt, werden über den Zahn 16 von den gegenüberliegenden axialen Enden des Zahns 16 so angepasst, dass der Zahn 16 in den Innenräumen 63 des Zahnaufnahmeabschnitts 61 eingefügt ist. Die Zahnaufnahmeabschnitte 61 der Isolierelemente 60 sind in der axialen Richtung von einem isolierenden Zylinder, der den Zahn 16 umgibt, angeordnet. Die Spule 20 ist um die Zahnaufnahmeabschnitte 61 der Isolierelemente 60 gewickelt. Die Spule 20 ist an dem Zahn 16 mit den dazwischen eingefügten Isolierelementen 60 befestigt. Somit ist die Spule 20 von dem Zahn 16 durch die Isolierelemente 60 elektrisch isoliert. Die an dem Zahn 16 befestigte Spule 20 hat ein Spulenende 24, das sich von einer axialen Stirnseite des Zahns 16 erstreckt.
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Die an dem Statorkern 10 befestigten Isolierelemente 60 schaffen eine elektrische Isolation zwischen den Spulen 20 und den Jochsegmenten 12. Insbesondere die Plattenabschnitte 62 der Isolierelemente 60 sind zwischen den Spulen 20 und den Innenflächen der Jochsegmente 12 eingefügt und isolieren die Spulen 20 von den Jochsegmenten 12. Die Erweiterungsabschnitte 64 der Isolierelemente 60 verhindern, dass die Form der Wicklungen der an den Isolierelementen 60 befestigten Spulen 20 radial nach innen kollabieren. Die Plattenabschnitte 62 der Isolierelemente 60 unterstützen die Spulen 20 von einer radialen Außenseite der Spulen 20, während die Erweiterungsabschnitte 64 der Isolierelemente 60 die Spulen 20 von einer radialen Innenseite der Spulen 20 unterstützen. In anderen Worten, sind die Spulen 20 durch die Innenflächen der Plattenabschnitte 62 und die Außenumfangsflächen der Erweiterungsabschnitte 64 der Isolierelemente 60 unterstützt. In anderen Worten, sind die Spulen 20 durch die Umfangsflächen der Plattenabschnitte 62 und die Erweiterungsabschnitte 64, die sich in radialer Richtung gegenüberliegen, unterstützt.
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Jedes Isolierelement 60 hat den Halterbefestigungsabschnitt 65, der der axialen Stirnseite/Endseite 13 des Jochsegments 12 zugewandt ist. Der Halter 30 ist an den Halterbefestigungsabschnitten 65 der Isolierelemente 60 befestigt. Der Halter 30 ist konfiguriert, um die U-Außenleiter/Phasenleiter 21, die V-Außenleiter/Phasenleiter 22 und die W-Außenleiter/Phasenleiter 23 zu halten, die aus den Spulen 20 herausgeführt sind. Die U-Außenleiter 21, die V-Außenleiter 22 und die W-Außenleiter 23 entsprechen den ersten Außenleitern, den zweiten Außenleitern beziehungsweise den dritten Außenleitern der vorliegenden Erfindung. Der Halter 30 und die Isolierelemente 60 sind separate Elemente. Der Halter 30 ist an den Halterbefestigungsabschnitten 65 der Isolierelemente 60 befestigt. Die Halterbefestigungsabschnitte 65, die einen Teil der jeweiligen Isolierelemente 60 ausbilden, sind zwischen dem Halter 30 und den axialen Stirnseiten 13 der Jochsegmente 12 eingefügt. Der Halter 30 ist so angeordnet, um in Richtung der axialen Stirnseiten 13 der Jochsegmente 12 zu zeigen.
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6 ist eine perspektivische Ansicht des Halters 30. Wie in 6 gezeigt, hat der Halter 30 im Wesentlichen eine Ringform, die zu dem Zylinder der Jochsegmente 12 konform ist. Der Innendurchmesser des Halters 30 ist im Wesentlichen der gleiche wie der Außendurchmesser des Zylinders der Jochsegmente 12 (oder des Statorkerns 10).
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Der Halter 30 hat eine erste umlaufende Nut 41, eine zweite umlaufende Nut 42 und eine dritte umlaufende Nut 43. Die erste umlaufende Nut 41, die zweite umlaufende Nut 42 und die dritte umlaufende Nut 43 erstrecken sich in der Umfangsrichtung des Halters 30 oder des Zylinders der Jochsegmente 12. Wie in den 5 und 6 gezeigt, sind die erste umlaufende Nut 41, die zweite umlaufende Nut 42 und die dritte umlaufende Nut 43 in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung der Jochsegmente 12 angeordnet. Insbesondere ist unterhalb der ersten bis dritten umlaufenden Nuten 41, 42 und 43 die dritte umlaufende Nut 43 am nächsten zu den axialen Stirnseiten 13 der Jochsegmente 12 positioniert und die erste umlaufende Nut 41 ist am weitesten entfernt von den axialen Stirnseiten 13 der Jochsegmente 12 positioniert, und die zweite umlaufende Nut 42 ist zwischen der dritten umlaufenden Nut 43 und der ersten umlaufenden Nut 41 positioniert.
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Die erste umlaufende Nut 41, die zweite umlaufende Nut 42 und die dritte umlaufende Nut 43 sind nach außen in radialer Richtung des Halters 30 geöffnet. Bezugnehmend auf die 5, hat der Halter 30 eine vertikale Wand 31, Stirnwände 32 und 33 und vorstehende Wände 34 und 35. Die vertikale Wand 31 ist an der innersten Position in radialer Richtung des Halters 30 positioniert. Nach der Befestigung des Halters 30 auf den Halterbefestigungsabschnitten 65 der Isolierelemente 60, ist die vertikale Wand 31 den Plattenabschnitten 62 der Isolierelemente 60 zugewandt.
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Die Stirnwand 32 ist an einem der gegenüberliegenden axialen Enden des Halters 30 positioniert und die Stirnwand 33 ist an einem anderen der gegenüberliegenden axialen Enden des Halters 30 positioniert. Nach der Befestigung des Halters 30 an den Halterbefestigungsabschnitten 65 der Isolierelemente 60, ist die Stirnwand 33 am nächsten zu den Halterbefestigungsabschnitten 65 positioniert und die Stirnwand 32 ist von den Halterbefestigungsabschnitten 65 der Isolierelemente 60 in der axialen Richtung am weitesten entfernt positioniert.
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Die vorstehende Wand 34 und die vorstehende Wand 35 sind zwischen der Stirnwand 32 und der Stirnwand 33 angeordnet. Insbesondere die Stirnwand 33, die vorstehende Wand 35, die vorstehende Wand 34 und die Stirnwand 32 sind in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung angeordnet, in welcher die Stirnwand 33 am nächsten zur den axialen Stirnseiten 13 der Jochsegmente 12 positioniert ist. Die Stirnwand 33 besteht aus einer ringförmigen Platte. Die Stirnwand 32 und die vorstehenden Wände 34 und 35 sind jeweils aus einer Vielzahl an bogenförmigen Platten, die durch Teilung einer ringförmigen Platte in der Umfangsrichtung ausgebildet sind.
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Die erste umlaufende Nut 41 ist zwischen der Stirnwand 32 und der vorstehenden Wand 34 ausgebildet. Die zweite umlaufende Nut 42 ist zwischen der vorstehenden Wand 34 und der vorstehenden Wand 35 ausgebildet. Die dritte umlaufende Nut 43 ist zwischen der vorstehenden Wand 35 und der Stirnwand 33 ausgebildet. Die vorstehende Wand 34 trennt die erste umlaufende Nut 41 von der zweiten umlaufenden Nut 42. Die vorstehende Wand 35 trennt die zweite umlaufende Nut 42 von der dritten umlaufenden Nut 43.
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Der Halter 30 hat eine Vielzahl an ersten radialen Nuten 51, eine Vielzahl an zweiten radialen Nuten 52 und eine Vielzahl an dritten radialen Nuten 53. Die ersten radialen Nuten 51, die zweiten radialen Nuten 52 und die dritten radialen Nuten 53 erstrecken sich durch den Halter 30 in der radialen Richtung, beispielsweise in der radialen Richtung der Jochsegmente 12. In der Umfangsrichtung der Jochsegmente 12 sind die ersten bis dritten radialen Nuten 51, 52 und 53 in der Reihenfolge der ersten radialen Nut 51, der zweiten radialen Nut 52, der dritten radialen Nut 53,... der ersten radialen Nut 51, der zweiten radialen Nut 52 und der dritten radialen Nut 53 angeordnet.
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Jede der ersten radialen Nuten 51 erstreckt sich durch die Stirnwand 32 in der axialen Richtung. Ein Teil der vorstehenden Wand 34 bildet die Gründe der ersten radialen Nuten 51. Die ersten radialen Nuten 51 stehen in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut 41, die zwischen der Stirnwand 32 und der vorstehenden Wand 34 positioniert ist, stehen aber nicht in Verbindung mit den zweiten radialen Nuten 52 und den dritten radialen Nuten 53.
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Jede zweite der radialen Nut 52 erstreckt sich durch die Stirnwand 32 und die vorstehende Wand 34 in der axialen Richtung. Ein Teil der vorstehenden Wand 35 bildet die Gründe der zweiten radialen Nuten 52. Die zweiten radialen Nuten 52 stehen in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut 41, die zwischen der Stirnwand 32 und der vorstehenden Wand 34 positioniert ist, und der zweiten umlaufenden Nut 42, die zwischen der vorstehenden Wand 34 und der vorstehenden Wand 35 positioniert ist, stehen aber nicht in Verbindung mit den dritten radialen Nuten 53.
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Jede radiale Nut 53 erstreckt sich durch die Stirnwand 32, die vorstehende Wand 34 und die vorstehende Wand 35 in der axialen Richtung. Ein Teil der Stirnwand 33 bildet die Gründe der dritten radialen Nuten 53. Die dritten radialen Nuten 53 stehen in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut 41, die zwischen der Stirnwand 32 und der vorstehenden Wand 34 positioniert ist, der zweiten umlaufenden Nut 42, die zwischen der vorstehenden Wand 34 und der vorstehenden Wand 35 positioniert ist und der dritten umlaufenden Nut 43, die zwischen der vorstehenden Wand 35 und der Stirnwand 33 positioniert ist.
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7 ist eine perspektivische Ansicht des Halters 30 aus einem anderen Blickwinkel gesehen. Wie in 7 gezeigt, hat die Stirnwand 33 eine von der vorstehenden Wand 35 abgewandte Rückseite und die Rückseite hat einen Vorsprung 81. Der Vorsprung 81 ist in den Halter 30 integriert. Der Vorsprung 81 ragt aus dem Halter 30 in der axialen Richtung heraus. Der Vorsprung 81 des Halters 30 ist in eines der Passlöcher 66 (3 und 4) des Isolierelements 60 gesteckt, um den Halter 30 an den Isolierelementen 60 zu befestigen.
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Halter 30 die U-Außenleiter 21, die V-Außenleiter 22 und W-Außenleiter 23 hält. Wie in 5 und 8 gezeigt, sind die U-Außenleiter 21 in der ersten umlaufenden Nut 41, die V-Außenleiter 22 in der zweiten umlaufenden Nut 42 und die W-Außenleiter 23 in der dritten umlaufenden Nut 43 geführt. In anderen Worten sind die U-Außenleiter 21, die V-Außenleiter 22 und die W-Außenleiter 23 separat und individuell in unterschiedlichen umlaufenden Nuten geführt.
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Die vorstehenden Wände 34 und 35 haben eine Dicke, die größer ist als die Dicke der Stirnwände 32 und 33. Das heißt, die Dimensionen der vorstehenden Wände 34 und 35 in der axialen Richtung der Jochsegmente 12 sind größer als die Dimensionen der Stirnwände 32 und 33 in derselben Richtung. Die vorstehenden Wände 34 und 35 können auch eine Dicke haben, die größer ist als der Durchmesser der Zuleitung, die die Spulen 20 ausbildet.
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Die vorstehende Wand 34 mit einer großen Dicke schafft eine erhöhte Luft- und Kriechstrecke zwischen den U-Außenleitern 21, die in der ersten umlaufenden Nut 41 geführt sind, und den V-Außenleitern 22, die in der zweiten umlaufenden Nut 42 geführt sind, mit dem Ergebnis, dass zwischen den U-Außenleitern 21 und den V-Außenleitern 22 eine elektrische Isolation sichergestellt ist. Die vorstehende Wand 34 mit einer großen Dicke schafft eine erhöhte Luft- und Kriechstrecke zwischen den V-Außenleitern 22, die in der zweiten umlaufenden Nut 42 geführt sind und den W-Außenleitern 23, die in der dritten umlaufenden Nut 43 geführt sind, mit dem Ergebnis, dass zwischen den V-Außenleitern 22 und den W-Außenleitern 23 eine elektrische Isolation sichergestellt ist.
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Im Folgenden werden die Schritte der Verlegung der U-, V- und W-Außenleitern 21, 22 und 23 in den Haltem 30 erklärt. 9 veranschaulicht einen ersten Schritt der Verlegung der U-Außenleiter 21 (nur ein U-Außenleiter 21 ist gezeigt) in dem Halter 30. 9, 10 und 11 veranschaulichen einen Teil des Halters 30, die durch zwei benachbarte dritte radiale Nuten 53 in der Umfangsrichtung segmentiert ist. Wie in 9 dargestellt, erstreckt sich der U-Außenleiter 21, der aus der Spule 20 (die U-phasige Spule) herausgeführt ist, in der axialen Richtung, radial innerhalb des Halters 30. Insbesondere erstreckt sich ein Teil des U-Außenleiters 21, der radial innerhalb des Halters positioniert ist, in der axialen Richtung.
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10 veranschaulicht einen zweiten Schritt der Verlegung des U-Außenleiters 21 in dem Halter 30. Im Anschluss an den ersten Schritt aus 9, ist der U-Außenleiter 21 oder ein Teil des U-Außenleiters 21, der sich aus dem Halter 30 erstreckt, dann radial nach außen gebogen, um sich in die radiale Richtung durch den Schlitz 68 des Isolierelements 60 (3 und 4) und die erste radiale Nut 51 zu erstrecken. In der Konfiguration des Halters 30 mit der vorstehenden Wand 34 und der ersten radialen Nut 51, fungiert ein Teil der vorstehenden Wand 34, die den Grund der ersten radialen Nut 51 definiert, als eine Führung, wenn der U-Außenleiter 21 gebogen ist und ermöglicht ein sanftes Verbiegen des U-Außenleiters 21.
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11 veranschaulicht einen dritten Schritt der Verlegung des U-Außenleiters 21 in dem Halter 30. Der U-Außenleiter 21 aus 10 ist im Anschluss so in die Umfangsrichtung gebogen, um sich in der Umfangsrichtung in der ersten umlaufenden Nut 41 zu erstrecken. Ein Teil der vertikalen Wand 31, die dem Inneren der ersten radialen Nut 51 ausgesetzt ist, fungiert als eine Führung, wenn der U-Außenleiter 21 gebogen ist. Der U-Außenleiter 21 kann dadurch sanft verbogen werden.
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Die Schritte des Ablaufs der U-Außenleiter 21 wurden unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 erklärt. Die V-Außenleiter 22 und die W-Außenleiter 23 sind in derselben Weise wie die U-Außenleiter 21 in dem Halter 30 geführt/verlegt.
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Der V-Außenleiter 22, der aus der Spule 20 (die V-phasige Spule 20) herausgeführt ist, erstreckt sich in der axialen Richtung, radial innerhalb des Halters 30. Insbesondere ein Teil des V-Außenleiters 22, der radial innerhalb des Halters 30 positioniert ist, erstreckt sich in der axialen Richtung. Im Anschluss ist der V-Außenleiter 22 oder ein Teil des V-Außenleiters 22, der sich aus dem Halter 30 erstreckt, so radial nach außen gebogen, um sich in der radialen Richtung in den zweiten radialen Nuten 52 zu erstrecken. Der V-Außenleiter 22 ist dann so in der Umfangsrichtung gebogen, um sich in der Umfangsrichtung in der zweiten umlaufenden Nut 42 zu erstrecken.
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Der W-Außenleiter 23, der aus der Spule 20 (die W-phasige Spule) herausgeführt ist, erstreckt sich in der axialen Richtung, radial innerhalb des Halters 30. Insbesondere ein Teil des W-Außenleiters 23, der radial innerhalb des Halters 30 positioniert ist, erstreckt sich in der axialen Richtung. Im Anschluss ist der W-Außenleiter 23 oder ein Teil des W-Außenleiters 23, der sich aus dem Halter 30 erstreckt, so radial nach außen gebogen, um sich in der radialen Richtung in den dritten radialen Nuten 53 zu erstrecken. Der W-Außenleiter 23 ist auch so in der Umfangsrichtung gebogen, um sich in der Umfangsrichtung in der dritten umlaufenden Nut 43 zu erstrecken.
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Die Führung/Verlegung der Zuleitungen wird in der Reihenfolge der W-Außenleiter 23, der V-Außenleiter 22 und der U-Außenleiter 21 durchgeführt. Durch Verlegen der Zuleitungen in dieser Reihenfolge, behindern die zuvor verlegten Zuleitungen die im Anschluss zu verlegende Zuleitung nicht und ermöglichen so eine effiziente Verlegung der Zuleitungen in dem Halter 30.
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Der Elektromotor 1 der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel für die rotierende Elektromaschine der vorliegenden Erfindung, und der Elektromotor 1 hat den Halter 30, der konfiguriert ist, um die U-Außenleiter 21, die V-Außenleiter 22 und die W-Außenleiter 23 zu halten. Wie in 6 gezeigt, hat der Halter 30 die erste umlaufende Nut 41, die zweite umlaufende Nut 42 und die dritte umlaufende Nut 43, die sich in der Umfangsrichtung des Halters 30 erstrecken, und die ersten radialen Nuten 51, die zweiten radialen Nuten 52 und die dritten radialen Nuten 53, die sich in der radialen Richtung erstrecken.
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Wie in den 8 bis 11 gezeigt, sind die U-Außenleiter 21 in den ersten radialen Nuten 51 und der ersten umlaufenden Nut 41 geführt/verlegt. Die V-Außenleiter 22 sind in den zweiten radialen Nuten 52 und der zweiten umlaufenden Nut 42 geführt/verlegt. Die Tiefe der ersten radialen Nuten 51 und die Tiefe der zweiten radialen Nuten 52 sind unterschiedlich zueinander. Die ersten radialen Nuten 51 stehen nur in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut 41, wenn die zweiten radialen Nuten 52 in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut 41 und der zweiten umlaufenden Nut 42 stehen.
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Mit der vorstehenden Konfiguration fungieren die vorstehende Wand 34 und die vertikale Wand 31 des Halters 30 als eine Führung, wenn die in dem Halter 30 verlegten/geführten U-Außenleiter 21 gebogen sind, und die vorstehende Wand 35 und die vertikale Wand 31 des Halters 30 fungieren als eine Führung, wenn die in den Halter 30 verlegten/geführten U-Außenleiter 21 gebogen sind. Die U-Außenleiter 21 und die V-Außenleiter 22 können in den radialen und umlaufenden Nuten in dem Halter 30 ohne Verwendung von Befestigungsvorrichtungen zur Positionierung oder Führung der verlegten Zuleitungen einfach verlegt/geführt werden.
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Des Weiteren ist der Halter 30, wie in 5 gezeigt, so befestigt, um in Richtung oder parallel zu den axialen Stirnseiten 13 der Jochsegmente 12 des Statorkerns 10 zu zeigen. Ein Teil des Halters 30 und ein Teil des Spulenendes 24 sind an der gleichen axialen Position positioniert, welche die axiale Dimension des Elektromotors 1 und demzufolge die Größe des Elektromotors 1 selbst reduziert.
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Wie in 6 gezeigt, hat der Halter 30 die dritten radialen Nuten 53, die sich in der radialen Richtung erstrecken. Die W-Außenleiter 23 sind in den dritten radialen Nuten 53 und der dritten umlaufenden Nut 43 geführt/verlegt. Die Tiefe der dritten radialen Nuten 53 ist unterschiedlich zu der von den ersten und zweiten radialen Nuten 51 und 52. Die dritten radialen Nuten 53 stehen in Verbindung mit der ersten umlaufenden Nut 41 und der zweiten umlaufenden Nut 42 und der dritten umlaufenden Nut 43.
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Mit der vorstehenden Konfiguration fungieren die Stirnwand 33 und die vertikale Wand 31 des Halters 30 als eine Führung, wenn die in dem Halter 30 geführten/verlegten W-Außenleiter 23 gebogen sind. Die W-Außenleiter 23 können in den radialen und umlaufenden Nuten des Halters 30 ohne Verwendung von Befestigungsvorrichtungen zur Positionierung oder Führung der verlegten Zuleitungen einfach verlegt/geführt werden.
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Zweite Ausführungsform
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12 ist eine perspektivische Ansicht eines aus einer Vielzahl an Haltern 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Elektromotor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform hat eine Vielzahl an bogenförmigen Haltern 30, im Gegensatz zu den einzelnen bogenförmigen Haltern 30 des Elektromotors 1 gemäß der ersten Ausführungsform wie in 6 gezeigt. Die Halter 30 der zweiten Ausführungsform sind in der Umfangsrichtung angeordnet. Jeder Halter 30 hat eine erste umlaufende Nut 41, eine zweite umlaufende Nut 42, eine dritte umlaufende Nut 43, eine erste radiale Nut 51 und eine zweite radiale Nut 52. Jedoch haben die Halter 30 gemäß der zweiten Ausführungsform im Unterschied zu den Haltern 30 der ersten Ausführungsform keine dritten radialen Nuten.
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Benachbarte Halter 30 sind durch Zwischenräume 73 getrennt, die sich in der radialen Richtung erstrecken. Die Zwischenräume 73 stehen in Verbindung mit den ersten umlaufenden Nuten 41, den zweiten umlaufenden Nuten 42 und den dritten umlaufenden Nuten 43 in der gleichen Weise wie die dritten radialen Nuten 53 der ersten Ausführungsform.
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13 ist eine perspektivische Ansicht von einem der Halter 30 gemäß der zweiten Ausführungsform aus einem anderen Blickwinkel gesehen. Wie in 13 gezeigt, sind ein Vorsprung 81 und ein Vorsprung 82 auf der Rückseite einer Stirnwand 33 ausgebildet. Der Vorsprung 81 und der Vorsprung 82 sind in den Halter 30 integriert. Der Vorsprung 81 und der Vorsprung 82 stehen aus dem Halter in der axialen Richtung heraus. Der Vorsprung 81 und der Vorsprung 82 sind in der Umfangsrichtung angeordnet. Der Umfangsabstand zwischen dem Vorsprung 81 und dem Vorsprung 82 ist im Wesentlichen gleich zu dem Umfangsabstand zwischen der ersten radialen Nut 51 und der zweiten radialen Nut 52.
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Ein erster Halter 30 ist auf dem entsprechenden Isolierelement 60 durch Einstecken des Vorsprungs 81 in das Passloch 66 des an dem Statorkern 10 (3 und 4) befestigten Isolierelements 60 befestigt. Ein zum ersten Halter 30 benachbarter zweiter Halter 30 ist auf dem entsprechenden Isolierelement 60 durch Einstecken des Vorsprungs 82 in das Passloch 66 des Isolierelements 60 befestigt. All die Halter 30 sind in der Umfangsrichtung durch Verschiebung der Position relativ zu den Isolierelementen 60 angeordnet.
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Die Halter 30 gemäß der zweiten Ausführungsform haben eine einfachere Konfiguration und sind im Vergleich zu dem bogenförmigen Halter 30 gemäß der ersten Ausführungsform leicht herzustellen. Die in Umfangsrichtung angeordneten bogenförmigen Halter 30 bilden eine Ringform, die ähnlich zu dem Halter der ersten Ausführungsform ist, wie in 6 gezeigt. Somit können die Zuleitungen in den im wesentlichen ringförmigen Haltern 30 leicht verlegt/geführt werden.
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In dem Elektromotor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform sind die W-Außenleiter 23 in den Zwischenräumen 73 und den dritten umlaufenden Nuten 43 verlegt/geführt. Der W-Außenleiter 23, der aus der Spule 20 (die W-phasige Spule) herausgeführt ist, erstreckt sich in der axialen Richtung, radial innerhalb der Halter 30. Insbesondere ein Teil des W-Außenleiters 23, der radial innerhalb der Halter 30 positioniert ist, erstreckt sich in der axialen Richtung. Im Anschluss ist der W-Außenleiter 23 oder ein Teil des W-Außenleiters 23, der sich aus dem Halter 30 erstreckt, so radial nach außen gebogen, um sich in der radialen Richtung durch den entsprechenden Zwischenraum 73 zu erstrecken. Der W-Außenleiter 23 ist dann in der Umfangsrichtung so gebogen, um sich in der Umfangsrichtung in den dritten umlaufenden Nuten 43 zu erstrecken.
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Die Halterbefestigungsabschnitte 65 der Isolierelemente 60 (3 bis 5) sind durch die Zwischenräume 73 freigelegt. Die Halterbefestigungsabschnitte 65 sind zwischen dem Statorkern 10 und den in den Zwischenräumen 73 geführten/verlegten W-Außenleitern 23 positioniert. Somit ist eine vollständige elektrische Isolation zwischen dem Statorkern 10 und den in den Zwischenräumen 73 geführten/verlegten W-Außenleitern 23 sichergestellt.
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Die Halterbefestigungsvorrichtungen 65 und die vertikalen Wände 31 der Halter 30 fungieren als eine Führung, wenn die in den Haltern 30 geführten/verlegten W-Außenleiter 23 gebogen sind. Die W-Außenleiter 23 können in den Nuten, die in den Haltern 30 und den zwischen den Haltern 30 vorgesehenen Zwischenräumen 73 ausgebildet sind, ohne Verwendung von Befestigungsvorrichtungen zur Positionierung oder Führung der verlegten/geführten Zuleitungen einfach geführt/verlegt werden. Wie vorstehend beschrieben ist die Dicke der Stirnwand 33 eines jeden Halters 30 im Wesentlichen die gleiche wie die Dimension der Stufe zwischen dem Halterbefestigungsabschnitt 65 und dem Grund 69 des Schlitzes 68 eines jeden Isolierelements 60. Daher fungieren die Gründe 69 als eine Führung, wenn die W-Außenleiter 23 gebogen sind und ermöglichen eine einfache Verlegung der W-Außenleiter 23.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform sind die bogenförmigen Halter 30 in der Umfangsrichtung in einer Ringform angeordnet und jeder Halter 30 hat eine erste radiale Nut 51 und eine zweite radiale Nut 52, hat aber keine dritte radiale Nut 53. Jedoch kann jeder bogenförmige Halter 30 eine Vielzahl an ersten radialen Nuten 51 und eine Vielzahl an zweiten radialen Nuten 52 haben. Beispielsweise kann jeder Halter 30 konfiguriert sein, um zwei erste radiale Nuten 51, zwei zweite radiale Nuten 52 und eine dritte radiale Nut 53 zu haben, und zwei benachbarte Halter 30 können durch einen Zwischenraum 73 in der Umfangsrichtung voneinander getrennt sein.
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Gemäß dem Elektromotor 1 der ersten Ausführungsform sind die U-Außenleiter 21 in der ersten umlaufenden Nut 41 und den ersten radialen Nuten 51 geführt/verlegt, die V-Außenleiter 22 sind in der zweiten umlaufenden Nut 42 und den zweiten radialen Nuten 52 geführt/verlegt und die W-Außenleiter 23 sind in der dritten umlaufenden Nut 43 und den dritten radialen Nuten 53 geführt/verlegt. Jede andere Konfiguration ist ebenfalls möglich. Die Zuordnung der U-, V-und W-Außenleiter zu den radialen und umlaufenden Nuten können so lange variieren, wie die Zuleitungen der gleichen Phase in den gleichen radialen Nuten und der gleichen umlaufenden Nut verlegt/geführt sind.
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Die in den Ausführungsformen in der vorliegenden Erfindung beschriebene rotierende Elektromaschine ist der Elektromotor 1 zum Antreiben des Verdichtungsabschnitts 115 des elektrischen Kompressors 110. Die rotierende Elektromaschine der vorliegenden Erfindung kann jedoch jeder Motor sein, der in anderen Anwendungen verwendet wird. Alternativ kann die rotierende Elektromaschine ein elektrischer Generator sein, der elektrischen Strom durch Verwendung einer Antriebskraft erzeugt.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, sind die hier veröffentlichten Ausführungsformen in jeder Hinsicht illustrativ und dürfen nicht als einschränkend ausgelegt werden. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert, und die vorliegende Erfindung kann innerhalb dieses Schutzumfangs und der Äquivalenz der Ansprüche geändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014187797 [0002, 0003]
