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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Verbesserung einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer
durch sequentiell verbundene Segmente gebildeten Statorwicklung
(elektrische Rotationsmaschine) und betrifft spezieller eine Verbesserung
einer in einem Fahrzeug montierten rotierenden elektrischen Maschine
des gleichen Typs.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Im Falle eines Leerlauf-Stop-Systems,
welches allmählich
in den letzten Jahren in Verwendung gelangt ist, gibt es eine Forderung,
eine Maschine häufig
zu starten, und dies erfordert einen bürstenlosen Wechselstrommotor
anstelle eines Bürsten
benötigenden
Gleichstromstators. Jedoch führt
ein Vergleich zwischen einem Wechselstrommotor mit hohem Startstrom
und einem herkömmlichen
Reihen-Gleichstrommotor zu einer Erhöhung der Größe, was eine Vergrößerung des
Raumes des Maschinenraumes erfordert oder eine beträchtliche Änderung im
Layout erfordert. Eine Gegenmaßnahme
gegen dieses Problem besteht in einer Teilung einer Statorwicklung,
das heißt
der Verwendung einer radialen Reihen-Wicklungskonstruktion.
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Zwischenzeitlich wurde als Wechselstruomgenerator
für die
Verwendung in Fahrzeugen eine rotierende elektrische Maschine mit
einer durch sequentielle Segmente verbundenen Statorwicklung verwendet,
die durch die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung entwickelt wurde.
Diese rotierende elektrische Maschine kann eine einfache Leiteranordnungskonstruktion
an einem Wicklungsende-Abschnitt bieten und kann den Schlitzraumfaktor
erhöhen
und führt
daher zu einer Größe/Gewicht-Reduzierung
und einer verbesserten Wärmeabstrahlung einer
Statorwicklung und ist für
die Verwendung als Leerlauf-Stop-Wechselstrommotor geeignet, der zeitweilig
einen großen
Startstrom zuführen
muß. Zieht
man jedoch die Verwendung eines Fahrmotors für die Verwendung in Hybridfahrzeugen
in Betracht, wie durch Brennstoffzellen angetriebene Fahrzeuge oder
durch eine Sekundärbatterie
angetriebene Fahrzeuge, so ist eine beträchtlich hohe Stromzufuhr erforderlich,
und zwar verglichen mit einem Fahruzeugwechselstromgenerator mit
der zuvor erläuterten
durch sequentielle Segmente verbundenen Statorwick-lung.
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Um einen hohen Strom einer rotierenden elektrischen
Maschine zuzuführen,
sind vielfältige Möglichkeiten
bekannt geworden, inklusive einer Vergrößerung eines Segmentquerschnittes
und Teilung einer Statorwicklung. Jedoch führt die tatsächliche
Verwendung oder Anwendung dieser Möglichkeiten zu Schwierigkeiten
bei der Herstellung. In der Zwischenzeit ist auch eine Forderung
nach Erhöhung der
Ausgangsleistung einer im Fahrzeug montierten, sich drehenden elektrischen
Maschine und eine Reduzierung der Verdrahtungsverluste entstanden,
um eine hohe Spannung zu handhaben, das heißt für eine erhöhte Wicklungszahl. Im Falle
einer Statorwicklung, die durch sequentiell verbundene Segmente
gebildet ist, ergibt sich jedoch auf Grund des niedrigen Freiheitsgrades
bei der Verdrahtungsänderung eine
Schwierigkeit der Anwendung einer radialen Reihenwicklungskonstruktion
und hinsichtlich der Erhöhung
der Windungszahlen im selben Maße.
Insbesondere der gleichzeitige Versuch, die Windungszahlen zu erhöhen und
die Zahl der radialen Reihenwicklungen zu erhöhen, erzeugt verschiedene Probleme wie
beispielsweise eine Komplizierung der Verdrahtungsverbindungskonstruktion
an einem Wicklungsende-Abschnitt.
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Das heißt, im Falle einer herkömmlichen
Statorwicklung, die durch sequentiell verbundene Segmente gebildet
ist, ergibt sich eine Schwierigkeit hinsichtlich der Zufuhr eines
hohen Stromes durch die Verwendung einer parallelen Schaltungsanordnung auf
Grund einer Beschränkung
des Segmentanordnungsmusters, und es ergibt sich eine Schwierigkeit, eine
hohe Spannung zu handhaben, und zwar auf Grund einer Einschränkung hinsichtlich
einer Erhöhung
der Windungszahlen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im
Hinblick auf die Beseitigung der oben angesprochenen Probleme entwickelt
und es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch
sequentielle Segmente verbundene Wicklung mit einer Vielfach-Windungskonstruktion
zu schaffen, die eine hohe Stromzufuhr erlaubt und auch die Möglichkeit
bietet, die Komplizierung des Zwischensegmentverbindungsmusters zu
vereinfachen und die Variation oder Schwankung in der elektromotorischen
Spannung zwischen den parallelen Schaltungen zu reduzieren.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird zur Lösung
dieser Aufgabe eine rotierende elektrische Maschine mit einer Statorwicklung
geschaffen, die durch sequentiell verbundene Segmente gebildet ist,
mit einem Rotor mit p-Paaren an Polen (wobei p eine natürliche Zahl
gleich oder höher
als 2 ist), einem Statorkern, der eine große Anzahl an Schlitzen aufweist,
von denen jeder s Leiteraufnahmepositionen enthält (wobei s eine gerade Zahl
gleich oder größer als
6 ist), und zwar in deren radialen Richtungen, und wobei eine Ankerwicklung m
Phasenwicklungen enthält
(wobei m eine ungerade Zahl gleich oder größer als 3 ist), die durch sequentielles
Verbinden einer großen
Anzahl von U-gestalteten Segmenten gebildet ist, wobei jedes der U-gestalteten
Segmente aus einem U-gestalteten Kopfabschnitt gebildet ist, der
so ausgeführt
ist, um ein kopfseitiges Wicklungsende zu bilden, mit einem Paar
von in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitten, die jeweils in
einem Paar der Schlitze aufgenommen werden, welche durch eine vorbestimmte
Schlitzteilung voneinander beabstandet oder getrennt sind, und mit
einem Paar von vorspringenden Endabschnitten, die so ausgeführt sind,
daß sie
aus den Schlitzen vorragen, um ein endseitiges Wicklungsende zu
bilden, und Spitzenabschnitte des Paares der vorspringenden Endabschnitte
mit Spitzenabschnitten von anderen vorspringenden Endabschnitten
verbunden sind, die zu diesen in einer radialen Richtung benachbart
sind, wodurch Inphase-Schlitzgruppen für jeden Pol erzeugt werden,
von denen jeder eine Vielzahl von Inphase-Schlitzen enthält, welche
die Schlitze kennzeichnen, die die in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitte
aufnehmen, welche die Phasenwicklungen bilden, die zueinander in
Phase liegen und die kontinuierlich oder durchgehend in den Umfangsrichtungen
für jeden
Pol angeordnet sind, und wobei die Leiteraufnahmepositionen der
Schlitze in r (wobei r = s/t) Leiteraufnahmepositionssätze aufgeteilt
sind, von denen jeder aus t (wobei t eine ganze Zahl darstellt)
Leiteraufnahmepositionen gebildet ist, die durchgehend in radialen
Richtungen gelegen sind, und wobei die Inphase-Schlitze, die in
der Numerierung der Position von einer der Umfangsrichtungen der
Inphase-Schlitzgruppe, die eine Teilwicklung aufnimmt, und zwar
in jedem der Leiteraufnahmepositionssätze, und die Phasenwicklung
so konstruiert sind, daß die
radialen Reihenwicklungen, die durch Verbinden der Teilwicklungen
der Leiteraufnahmepositionssätze
gebildet werden, die in den Reihenschaltungen untereinander verschieden
sind, durch eine Zwischenschicht-Verbindungsleitung verbunden werden,
welche hinsichtlich der Zahl gleich sind den Inphase-Schlitzen der
Inphase-Schlitzgruppe und diese untereinander parallel geschaltet
sind.
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Das heißt, gemäß diesem Aspekt der vorliegenden
Erfindung sind die Teilwicklungen, die zu den Leiteraufnahmepositionssätzen gehören, welche
in den radialen Richtungen voneinander verschieden sind, eine um
die andere miteinander in Reihe geschaltet, um dadurch radiale Reihenwicklungen
zu bilden, die hinsichtlich der Anzahl der Inphase-Schlitze der
Inphase-Schlitzgruppe gleich sind, wobei diese radialen Reihenschaltungen
zueinander parallel geschaltet sind.
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Es können somit die Teilwicklungen,
die in dem Leiteraufnahmepositionssatz aufgenommen sind, der eine
Vielzahl von Leiteraufnahmepositionen umfaßt, die durchgehend in radialen
Richtungen der Inphase-Schlitze vorhanden sind, und zwar unter Berücksichtigung
der vorbestimmten Reihenfolge der radialen Position in der Inphase- Schlitzgruppe, in Reihe
geschaltet werden und auch miteinander parallel geschaltet werden,
ohne daß dabei
die Verbindungen zwischen den Teilwicklungen kompliziert werden.
Indem man demzufolge die Zahl der Teilwicklungen in den Umfangsrichtungen
oder in den radialen Richtungen erhöht, wird es möglich, in
einfacher Weise die Zufuhr eines hohen Stromes zu der Statorwicklung,
die durch sequentiell verbundene Segmente gebildet ist, zuzuführen und
auch eine hohe Spannung in dieser Wicklung zu handhaben. Als Konsequenz
wird eine Statorwicklung, die durch sequentiell verbundene Segmente
gebildet ist, realisiert, welche die Fähigkeit hat, mit einer hohen
Spannung und einem hohen Strom fertig zu werden, was bisher als
nicht so einfach betrachtet wurde.
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Es folgt weiter unten eine weitere
Erläuterung.
Die herkömmliche
Statorwicklung, die durch sequentiell verbundene Segmente gebildet
ist, führt zu
einem Problem dahingehend, daß eine
Schwierigkeit beim Führen
eines großen
Stromes durch eine Parallelschaltungsanordnung entsteht, und zwar
auf Grund der Einschränkung
des Segmentlagemusters, und auch eine Schwierigkeit bei der Handhabung
einer hohen Spannung entsteht, und zwar auf Grund einer Einschränkung hinsichtlich
der Erhöhung
der Zahl der Windungen. Andererseits werden eine große Anzahl
von Teilwicklungen, die aus einfachen, durch sequentielle Segmente
verbundenen Wicklungen gebildet sind, sequentiell in den Umfangsrichtungen
und in den radialen Richtungen verbunden, um eine Phasenwicklung
zu vervollständigen,
die eine teilwicklungsreihen-parallel-geschaltete Schaltung bilden,
wodurch die Anordnung der Verbindungsleitungen unter den Teilwicklungen
vereinfacht wird und in einfacher Weise eine wechselseitige Störung bzw. Interferenz
zwischen den Verbindungsleitungen vermieden wird. Dies kann nicht
nur den belegten Raum der Verbindungsleitungen reduzieren, die an
dem kopfseitigen Wicklungsende angeordnet werden müssen, sondern
kann auch die Größe und das
Gewicht der elektrischen, sich drehenden Maschine entsprechend reduzieren
und kann selbst den Widerstandsverlust reduzieren und auch die Wärmeerzeugung
in den Verbindungsleitungen reduzieren.
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Daher ist die elektrische rotierende
Maschine mit der Statorwicklung, die durch sequentiell verbundene
Segmente gebildet ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Fall effektiv, bei dem eine herkömmliche
14V-Batterie für
ein Fahrzeug zur Anwendung gelangt und deren Spannung hochgetrieben
wird (z.B. auf 42 V). Wenn mittlerweile beispielsweise der Verbindungszustand
von drei Teilwicklungen, die eine radiale Reihenwicklung einer Phasenwicklung
organisieren, von einer Reihenverbindung in eine Parallelverbindung
geändert
wird, kann die Maschine auch als herkömmliche 14 V elektrisch rotierende
Fahrzeugmaschine verwendet werden.
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In bevorzugter Weise wird die Reihenverbindung
zwischen den Teilwicklungen, die eine radiale Reihenwicklung organisieren,
durch die Verwendung eines spezifischen Verbindungssegments realisiert. Bei
diesem Verbindungssegment kann ein Paar von in Schlitzen befindlichen
Leiterabschnitten auch als in Schlitzen befindliche Kopfabschnitte
von zwei Teilwicklungen funktionieren, die in radialer Richtung
zueinander benachbart sind (es ist auch annehmbar, daß diese
in der Umfangsrichtung verschoben sind), und bei den letzten in
Schlitzen befindlichen Leiterabschnitten.
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Bei einer bevorzugten Betriebsart
sind die Kombinationen von Teilwicklungen, welche radiale Reihenwicklungen
der Phasenwicklung bilden, so festgelegt, daß die gesamten theoretischen
vektoriellen elektromotorischen Spannungen (elektromotorischen Kräfte) der
jeweiligen radialen Reihenwicklungen untereinander gleich werden.
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Es entsteht ein Problem, welches
bei dem oben beschriebenen Teilwicklungs-Reihen-/Parallelverbindungstyp
der durch sequentiell verbundene Segmente gebildeten Statorwicklung
auftritt, und zwar dahingehend, daß, da die Teilwicklungen, die jede
der radialen Reihenwicklungen bilden, in der Umfangsrichtung verschoben
sind, eine Phasendifferenz zwischen den theoretischen vektoriellen
elektromotorischen Kräften
der Teilwicklungen entsteht, was zu einer Differenz in der gesamten
theoretischen vektoriellen elektromotorischen Kraft (Spannung) zwischen
den radialen Reihenwicklungen führt.
Diese Differenz zwischen den theoretischen vektoriellen elektromotorischen
Kräften
führt zur
Entstehung eines zirkulierenden Stromes, der durch zwei radiale Reihenwicklungen
zirkuliert, welche eine Phasenwicklung bilden, was zur Wärmeerzeu gung
in der elektrischen rotierenden Maschine führt, ferner zu einem Verlust,
Erhöhung
der Störsignale
und zum Absenken des Wirkungsgrades und der Ausgangsleistung führt.
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Aus diesem Grund werden bei dieser
Betriebsart die Kombinationen der Teilwicklungen, welche die radialen
Reihenwicklungen bilden, selektiv eingestellt, so daß die vektoriellen
Summen aus den theoretischen vektoriellen elektromotorischen Kräften der
Teilwicklungen der radialen Reihenwicklungen untereinander gleich
werden oder, mit anderen Worten, so daß die Vektorsumme aus den theoretischen
vektoriellen elektromotorischen Kräften in jeder der radialen
Reihenwicklungen mit der vektoriellen Summe der theoretischen vektoriellen
elektromotorischen Kräfte
in den anderen radialen Reihenwicklungen übereinstimmt. Dies verhindert,
daß der
zirkulierende Strom durch die radialen Reihenwicklungen hindurch
zirkuliert, das heißt,
es wird das oben erläuterte
Problem gelöst.
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In einer bevorzugten Betriebsart
sind bei den Zwischenschicht-Verbindungsleitungen der jeweiligen
radialen Reihenwicklungen die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen,
die an der gleichen Position in einer radialen Richtung gelegen
sind, getrennt in den Inphase-Schlitzgruppen plaziert, die voneinander
in einer Umfangsrichtung verschieden sind.
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Das heißt, eine Teilwicklung wird
in einer solchen Weise konstruiert, daß die im Schlitz befindlichen
Leiterabschnitte, die in spezifischen Inphase-Schlitzen aufgenommen
werden, die in einem Intervall von einer Polteilung in einer Umfangsrichtung vorhanden
sind, miteinander in dem gleichen Leiteraufnahmepositionssatz in
Reihe geschaltet werden. Wenn dabei im Falle der gleichen Stromzufuhrrichtung
selbst von diesen in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitten der
im Schlitz befindliche Leiterabschnitt an irgendeiner Position in
der Umfangsrichtung als ein im Schlitz befindlicher Leiter-Kopfabschnitt
verwendet wird, und zwar von dieser Teilwicklung, kann eine elektromagnetische Äquivalenz
erreicht werden.
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Um daher in diesem Modus zu verhindern, daß sich die
Zwischenschicht-Verbindungsleitungen der radialen Reihenwicklungen
räumlich
untereinander überlappen,
werden die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen, die an der gleichen
Position in den Umfangsrichtungen der radialen Reihenwicklungen vorhanden
sind, in den Umfangsrichtungen verschoben. Es ist in diesem Zusammenhang
zu bevorzugten, daß die
Zwischenschicht-Verbindungsleitungen, die an der gleichen Position
in den radialen Richtungen vorhanden sind, um eine Polteilung verschoben werden,
und zwar zu dem Zweck, um den Verdrahtungsabstand der radialen Überkreuzung
zu verkürzen,
die anschließend
stattfindet. Dies kann die axiale Länge der Zwischenschicht-Verbindungsleitung verkürzen, die
den Raum belegt, und kann auch die Gesamtlänge der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
verkürzen,
so daß dadurch
die oben erläuterten
Wirkungen der vorliegenden Erfindung weiter unterstützt werden.
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Bei einer bevorzugten Betriebsart
ist die Teilwicklung in einer solchen Weise konstruiert, daß Wellenwicklungssegmente,
die Segmente bilden, welche durch die ersten und vierten Schichten
des Leiteraufnahmepositionssatzes verlaufen, und zwar in ihren radialen
Richtungen, und Überlappungswindungssegmente,
die Segmente bilden, welche durch die zweite und die dritte Schicht
hindurch verlaufen, abwechselnd verbunden werden, um dadurch erste
und zweite Kreisspulen zu bilden, die im wesentlichen eine Schaltung
ausmachen, und indem in der Gestalt verschiedene oder abweichende
Wellenwindungssegmente, die den letzten im Schlitz befindlichen
Leiterabschnitt der ersten Kreisspule formen, und der im Schlitz
befindliche Kopfabschnitt der zweiten Kreisspule in Reihe geschaltet
werden, wobei diese in einem Inphase-Schlitz der Inphase-Schlitzgruppe
aufgenommen wird, die eine vorbestimmte Ordnungszahl in einer Umfangsrichtung
besitzt.
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Es können somit die radialen Verbindungssegmente,
welche die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
formen, in einfacher Weise plaziert werden, wobei eine räumliche
Störung
mit den Überlappungswindungssegmenten
oder den Wellenwindungssegmenten vermieden wird. Darüber hinaus können die
Vielfachwindungs-Teilwicklungen so konstruiert werden, daß eine Komplizierung
der Wicklungsende-Konstruktion ver mieden wird, und, da ein Paar
der in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitte eines radialen Verbindungssegments,
welches eine Zwischenschicht-Verbindungsleitung bildet, einen Kopf
oder den letzten im Schlitz befindlichen Leiterabschnitt von jeder
der Teilwicklungen bildet, können die
Verbindungsoperationen unter den Teilwicklungen fortlaufend in dem
anderen Segmentverbindungsprozeß durchgeführt werden
und es wird eine Vereinfachung des Prozesses erreichbar.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere Ziele und Merkmale der vorliegenden
Erfindung ergeben sich unmittelbar aus der folgenden detaillierten
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen, in welchen zeigen:
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1 eine
axiale Querschnittsansicht, die eine sich drehende elektrische Maschine
mit einer Statorwicklung zeigt, die durch sequentiell verbundene
Segmente gebildet ist, und zwar für ein Fahrzeug entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht, die einen Segmentsatz gemäß dieser
Ausführungsform darstellt;
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3 eine
Darstellung der Örtlichkeit
der Leiter in den Schlitzen gemäß dieser
Ausführungsform;
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4 eine
veranschaulichende Ansicht, die Lagen der Schlitze gemäß dieser
Ausführungsform zeigt; 5 eine Darstellung einer Phasenwicklungsschaltung
gemäß der Ausführungsform;
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6 eine
Darstellung einer Teilwicklungsschaltung gemäß der Ausführungsform;
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7 eine
Abwicklung, die eine Teilwindung oder Teilspule von einer Teilwicklung
gemäß der Ausführungsform
veranschaulicht;
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8 eine
Abwicklungsdarstellung einer Teilwindung oder -spule, die eine Verbindung
zwischen zwei Teilwicklungen bildet, die in der radialen Richtung
einander benachbart sind, gemäß der Ausführungsform;
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9 eine
Darstellung eines Abschnitts eines kopfseitigen Wicklungsendes der
Ausführungsform;
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10 eine
Darstellung eines Abschnitts eines endseitigen Wicklungsendes gemäß dieser
Ausführungsform;
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11 eine
Darstellung von elektromotorischen Kraftvektoren, die ein Beispiel
dafür zeigen, die
Phasen von theoretischen vektoriellen elektromotorischen Kräften von
drei radialen Reihenwicklungen miteinander in Übereinstimmung zu bringen,
gemäß dieser
Ausführungsform;
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12 eine
Darstellung, die zur Erläuterung einer
Kreuzlage der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen nützlich ist
(radiale Verbindungssegmente), und zwar an dem kopfseitigen Wicklungsende
in einem Fall, bei dem die Phasen der theoretischen vektoriellen
elektromotorischen Kräfte
von drei radialen Reihenwicklungen untereinander übereinstimmen;
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13 eine
Darstellung von elektromotorischen Kraftvektoren, wobei ein Beispiel
dafür gezeigt ist,
die Phasen der theoretischen vektoriellen elektromotorischen Kräfte von
drei radialen Reihenwicklungen mit einander in Übereinstimmung zu bringen,
gemäß einer
Abwandlung der Ausführungsform;
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14 eine
Darstellung, die zur Erläuterung einer
Kreuzlage der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen geeignet ist
(radiale Verbindungssegmente), und zwar an einem kopfseitigen Wicklungsende, in
einem Fall, bei dem die Phasen der theoretischen vektoriellen elektromotorischen
Kräfte
von vier radialen Reihenwicklungen miteinander in Übereinstimmung
gebracht werden, gemäß der Ausführungsform;
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15 eine
veranschaulichende Darstellung, welche die Lagen der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
gemäß einer
weiteren Abwandlung der Ausführungsform
wiedergibt, und zwar, um die Phasen der theoretischen vektoriellen
elektromotorischen Kräfte
von drei radialen Reihenwicklungen miteinander in Übereinstimmung
zu bringen und um eine Kreuzlage der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
(radiale Verbindungssegmente) an dem kopfseitigen Wicklungsende
zu vermeiden; und
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16 einen
Zeitsteuerplan, der Zirkulierstromwellenformen in einem Fall veranschaulicht,
in welchem eine Übereinstimmung
zwischen den gesamten theoretischen vektoriellen elektromotorischen
Kräften
zwischen den radialen Reihenwicklungen hergestellt wird, und in
einem Fall, in welchem diese Übereinstimmung
zwischen denselben nicht vorgenommen ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es folgt nun weiter unten eine Beschreibung einer
sich drehenden elektrischen Maschine mit einer durch sequentiell
verbundene Segmente gebildeten Statorwicklung gemäß einer
Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung.
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(Beschreibung der Gesamtkonstruktion)
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In 1 ist
eine elektrische, sich drehende Maschine mit einer Statorwicklung,
die durch sequentiell verbundene Segmente gebildet ist, allgemein
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, und ist als ein Wechselstrom-(alternierender
Strom)-Generator konstruiert, mit einem Rotor 2, einem
Stator 3, einem Gehäuse 4,
einem Gleichrichter 5 und einem Ausgangsanschluß 6,
einer Drehwelle 7, Bürsten 8 und
Schleifringen 9. Der Stator 3 besteht aus einer Statorwicklung 31 und
einem Statorkern 32, wobei der Statorkern 32 fest
an einer inneren Umfangsfläche
einer Umfangswand des Gehäuses 4 befestigt ist,
und die Statorwicklung 31 in Schlitzen des Statorkernes 32 in
einem gewickelten Zustand plaziert ist. Der Rotor 2 besteht
aus einem Lundel-Poltyp, der an der Drehwelle 7 befestigt
ist, die durch das Gehäuse 4 für eine Drehung
gehaltert wird, und ist an einer radialen Innenseite des Statorkernes 32 gelegen.
Die Statorwicklung 31 besteht aus einer Dreiphasen-Ankerwicklung
und ist in einer solchen Weise hergestellt, daß Segmentsätze 330, die in 2 gezeigt sind, durch isolierendes
Papier 340 in eine vorbestimmte Anzahl der Schlitze 350 eingeschoben
sind, welche in dem Statorkern 32 ausgebildet sind, und zwar
von einer Seite in axialen Richtungen, wie in 3 gezeigt ist, wobei radiale Verbindungsspitzenabschnitte
derselben sequentiell miteinander an der anderen Seite in den axialen
Richtungen verbunden sind. Die Statorwicklung 31 besitzt
ein endseitiges Wicklungsende 311 an der anderen Seite
in den axialen Richtungen und ein kopfseitiges Wicklungsende 312 an
der einen Seite der axialen Richtungen. Die durch sequentiell verbundene
Segmente gebildete Statorwicklung, die in dieser Weise konstruiert
ist, ist bereits gut bekannt.
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(Beschreibung des Segmentsatzes 330)
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Unter Hinweis auf 2 folgt nun weiter unten eine detaillierte
Beschreibung des Segmentsatzes 330.
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Der Segmentsatz 330 ist
aus einem großen Segment 331 und
aus einem kleinen Segment 332 gebildet, von denen jedes
aus einem allgemein U-gestalteten Kopfabschnitt besteht, und aus
einem Paar von in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitten besteht,
die so ausgebildet sind, daß sie
sich linear von beiden Enden des Kopfabschnitts aus erstrecken und
in die Schlitze eingeführt
sind, und aus einem Paar von vorspringenden Endabschnitten besteht, die
so ausgebildet sind, daß sie
sich von den Spitzen von beiden in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitten
aus erstrecken.
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Die Kopfabschnitte, die das kopfseitige Wicklungsende 312 (siehe 1) bilden und auf einer
Seite des Statorkernes 32 in den axialen Richtungen vorhanden
sind, haben eine ringförmige
Konfiguration, und zwar als Ganzes, während die vorspringenden Endabschnitte,
welche da endseituige Wicklungsende 311 (siehe 1) bilden, an der anderen Seite
des Statorkernes 32 in den axialen Richtungen vorhanden
sind und eine ringförmige
Konfiguration als Ganzes aufweisen.
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Der Segmentsatz 330 besteht
aus einem großen
Segment (in gleicher Weise auch als ein "Groß-Windungssegment" bezeichnet) 331 und
aus einem kleinen Segment (in gleicher Weise auch als "Klein-Windungssegment"
bezeichnet) 332. Das große Segment 331 und
das kleine Segment 332, welches von dem großen Segment 331 umgeben
ist, werden auch als "Segmentsatz" bezeichnet.
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Bei dem großen Segment 331 geben
die Bezugszeichen 331a und 331b die in Schlitzen
befindlichen Leiterabschnitte an, das Bezugszeichen 331c bezeichnet
einen Kopfabschnitt und die Bezugszeichen 331f und 331g bezeichnen
die vorspringenden Endabschnitte. Jeder der Spitzenabschnitte 331d und 331e der
vorspringenden Endabschnitte 331f und 331g sind
Verbindungsabschnitte und werden daher auch als ein "End-Spitzenabschnitt"
oder "Verbindungsabschnitt" bezeichnet. Der im Schlitz befindliche
Leiterabschnitt 331a wird als "im Schlitz befindlicher
Leiterabschnitt der ersten Schicht" bezeichnet, während der
im Schlitz befindliche Leiterabschnitt 331b als "im Schlitz
befindlicher Leiterabschnitt der vierten Schicht" bezeichnet wird.
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Bei dem kleinen Segment 332 bezeichnen die
Bezugszeichen 332a und 332b die im Schlitz befindlichen
Leiterabschnitte, das Bezugszeichen 332c bezeichnet einen
Kopfabschnitt und die Bezugszeichen 332f und 332g bezeichnen
vorspringende Endabschnitte. Jeder der Spitzenabschnitte 332d und 332e der
vorspringenden Endabschnitte 332f und 332g bilden
Verbindungsabschnitte und werden demzufolge auch als ein "End-Spitzenabschnitt"
oder "Verbindungsabschnitt" bezeichnet. Der im Schlitz befindliche
Leiterabschnitt 332a wird als ein "im Schlitz befindlicher
Leiterabschnitt der zweiten Schicht" bezeichnet, während der
im Schlitz befindliche Leiterabschnitt 332b als "im Schlitz
befindlicher Leiterabschnitt der dritten Schicht" bezeichnet wird.
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Das Zeichen ' kennzeichnet den gleichen
Abschnitt wie die Abschnitte, die nicht das Zeichen ' in einem großen Segment
aufweisen oder in einem kleinen Segment, welches nicht gezeigt ist.
Es werden daher in 2 der
Verbindungsabschnitt 331d und der Verbindungsabschnitt 332d',
die in einer radialen Richtung aneinander angrenzen oder benachbart sind,
miteinander verschweißt
und der Verbindungsabschnitt 332d und der Verbindungsabschnitt 331d', die
in einer radialen Richtung aneinander angrenzen oder benachbart
sind, werden miteinander verschweißt, und der Verbindungsabschnitt 332e und der
Verbindungsabschnitt 331e', die in einer radialen Richtung
aneinander angrenzen, werden miteinander verschweißt.
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In 2 werden
in einem Fall, in welchem der im Schlitz befindliche Leiterabschnitt 331a der ersten
Schicht und der im Schlitz befindliche Leiterabschnitt 332a der
zweiten Schicht in einem vorbestimmten Schlitz aufgenommen sind,
in den gleichen Segmenten 331, 332, der im Schlitz
befindliche Abschnitt 331b der vierten Schicht und der
im Schlitz befindliche Abschnitt 332b der dritten Schicht
in einem Schlitz aufgenommen, der um eine vorbestimmte Teilung von
dem ersterwähnten
vorbestimmten Schlitz getrennt ist. Der Kopfabschnitt 332c des
kleinen Segments 332 ist so angeordnet, daß es von dem
Kopfabschnitt 331c des großen Segments 331 umgeben
wird. Das große
Segment 331 organisiert ein Wellenwindungssegment bei der
vorliegenden Erfindung, während
das kleine Segment 332 ein Überlappungswindungssegment
darin bildet.
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(Lage des Segmentsatzes
innerhalb der Schlitze)
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3 zeigt
einen Lagezustand eines Segmentsatzes in einem Schlitz 350.
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In dem Schlitz 350 sind
s (bei dieser Ausführungsform
16) Leiteraufnahmepositionen in einer radialen Richtung eingestellt
und es sind vier Leiteraufnahmepositionen, die in der radialen Richtung
benachbart liegen, als ein Leiteraufnahmepositionssatz bezeichnet
und werden als erste Schicht, zweite Schicht, dritte Schicht und
vierte Schicht bezeichnet, und zwar in der Reihenfolge von der Innenseite
in einer radialen Richtung. Die vier Arten der in Schlitzen befindlichen
Leiterabschnitte des Segmentsatzes, der oben unter Hinweis auf 2 beschrieben ist, werden
an den Leiteraufnahmepositionen der ersten bis vierten Schicht eingeführt, und
zwar von diesem Leiteraufnahmepositionssatz, und eventuell werden vier
Segmentsätze
in dem Schlitz 350 plaziert. Jedoch gehören natürlich zwei im Schlitz befindliche Leiterabschnitte,
die an der ersten und der vierten Schicht des gleichen Schlitzes
aufgenommen sind, zu einem unterschiedlich großen Segment (dem Wellenwindungssegment) 331,
während
zwei in Schlitzen befindliche Leiterabschnitte, die an der zweiten und
der dritten Schicht des gleichen Schlitzes aufgenommen sind, zu
einem unterschiedlichen kleinen Segment (Überlappungswindungssegment) 332 gehören.
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Wie in 3 gezeigt
ist, sind die in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitte 331a, 332a, 332b' und 331b' an
den Leiteraufnahmepositionen der ersten Schicht bis vierten Schicht
aufgenommen, und zwar von jedem der Leiteraufnahmepositionssätze in einer Reihenfolge
in radialer Richtung. Das heißt,
wenn man von der Innenseite in einer radialen Richtung blickt, ist
der im Schlitz befindliche Leiterabschnitt 331a der ersten
Schicht an der Leiteraufnahmeposition der ersten Schicht aufgenommen,
der im Schlitz befindliche Leiterabschnitt 332a der zweiten
Schicht ist an der Leiteraufnahmeposition der zweiten Schicht aufgenommen,
der im Schlitz befindliche Abschnitt 332b' der dritten
Schicht ist an der Leiteraufnahmeposition der dritten Schicht plaziert
und der im Schlitz befindliche Leiterabschnitt 331b' der
vierten Schicht ist an der Leiteraufnahmeposition der vierten Schicht
plaziert.
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Obwohl 3 einen
Zustand zeigt, bei dem der radial am weitesten innen gelegene seitliche
Segmentsatz 330 in dem Schlitz 350 aufgenommen
ist, sind drei Segmentsätze 330 zusätzlich in
einer radialen Richtung gelegen, wie in 4 gezeigt ist. Gemäß 4 wird eine Inphase-Spannung an die Segmente
angelegt, die in drei Schlitzen aufgenommen sind, welche zueinander
benachbart liegen. Da die Statorwicklung bei dieser Ausführungsform
aus einem Dreiphasen-Wicklungstyp besteht, bei dem die drei Phasenwicklungen
U, V und W in einer Sternschaltung verbunden sind, werden, wenn
die Zahl der Polpaare mit p bezeichnet wird, 18p Schlitze
darin ausgebildet. In der folgenden Beschreibung wird jeder der
drei Schlitze 351 bis 353, die Inphase-Wicklungen
aufnehmen und einander benachbart plaziert sind, und zwar in einer
Umfangsrichtung, als ein "Inphase-Schlitz" bezeichnet, und diese
drei Inphase-Schlitze werden als eine "Inphase-Schlitzgruppe" bezeichnet.
Darüber
hinaus wird der Inphase-Schlitz 351 in gleicher Weise als
erster Inphase-Schlitz bezeichnet, der Inphase-Schlitz 352 wird
in gleicher Weise als zweiter Inphase-Schlitz bezeichnet und der Inphase-Schlitz 353 wird
in gleicher Weise als ein "dritter Inphase-Schlitz" bezeichnet.
Jeder der Schlitze 351 bis 353 ist mit vier Leiteraufnahmepositionssätzen 101 bis 104 ausgerüstet, von
denen jede Leiteraufnahmepositionen gemäß der ersten Schicht bis vierten
Schicht aufweist.
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(Beschreibung der Dreiphasen-Statorwicklung)
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5 zeigt
die Verbindungen einer U-Phasenwicklung einer als Stern gestalteten,
durch sequentielle Segmente verbundenen Statorwicklung gemäß der Ausführungsform.
Natürlich
besitzen die anderen Phasenwicklungen die gleiche Anordnung, obwohl
diese in einer Umfangsrichtung verschoben ist.
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Die U-Phasenwicklung ist in einer
solchen Weise konstruiert, daß 12
Teilwicklungen C1 bis C12 als Gesamtheit, die einzeln in dem gleichen
Leiteraufnahmepositionssatz aufgenommen sind, und zwar in dem gleichen
Inphase-Schlitz, und gleichzeitig in Leiteraufnahmepositionssätzen aufgenommen sind,
die voneinander verschieden sind oder in Inphase-Schlitzen aufgenommen
sind, die voneinander verschieden sind und welche in Reihe und zueinander
parallel geschaltet sind. Die Teilwicklungen C1 bis C4 sind miteinander
in Reihe geschaltet, um eine erste radiale Reihenwicklung U1 zu
bilden, und die Teilwicklungen C5 bis C7 sind miteinander in Reihe geschaltet,
um eine zweite radiale Reihenwicklung U2 zu bilden, und ferner sind
die Teilwicklungen C9 bis C12 miteinander in Reihe geschaltet, um
eine dritte radiale Reihenwicklung U3 zu bilden. Die radialen Reihenwicklungen
U1, U2 und U3 sind zueinander parallel geschaltet.
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Jeder der Teilwicklungen C1, C5 und
C9 ist unter Verwendung eines Segmentsatzes L1 gebildet, der in
einem Inphase-Schlitz der Inphase-Schlitzgruppen in dem radial am
weitesten innen liegenden Leiteraufnahmepositionssatz 101 aufgenommen
ist, jede der Teilwicklungen C2, C6 und C10 besteht aus einem Segmentsatz
L2, der in einem Inphase-Schlitz der Inphase-Schlitzgruppen aufgenommen
ist, und zwar in dem zweiten Leiteraufnahmepositionssatz 102,
wenn man von der Innenseite in einer radialen Richtung blickt, wobei
jede der Teilwicklungen C3, C7 und C11 aus einem Segmentsatz L3
gebildet ist, der in einem Inphase-Schlitz der Inphase-Schlitzgruppen in
dem dritten Leiteraufnahmepositionssatz 103 aufgenommen
ist, wenn man von der Innenseite aus in radialer Richtung blickt,
und wobei jede der Teilwicklungen C5, C8 und C12 durch einen Segmentsatz
L4 gebildet ist, der in einem Inphase-Schlitz der Inphase-Schlitzgruppen
in dem vierten Leiteraufnahmepositionssatz 104 aufgenommen
ist, wenn man von der Innenseite in radialer Richtung blickt. Das
heißt,
die Teilwicklungen C1 bis C12 werden in den gleichen Leiteraufnahmepositionssätzen und
in den Inphase-Schlitzen der Inphase-Schlitzgruppen aufgenommen,
die in der Reihenfolge der Position identisch sind (die gleiche
Positionsreihenfolge haben), und zwar in einer Umfangsrichtung.
Der Einfachheit der Darstellung halber zeigt 3 lediglich Wicklungen einer Schicht,
die in einem Leiteraufnahmesatz aufgenommen sind.
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Jede der Teilwicklungen C1 bis C12
ist in solcher Weise ausgebildet, daß eine erste Zirkulierspule 211 und
eine zweite Zirkulierspule 212 durch die Verwendung eines
in der Gestalt unterschiedlichen Wellenwindungssegments 213 verbunden
sind. Jede der ersten Zirkulierspule 211 und der zweiten
Zirkulierspule 212 hat eine Konfiguration, bei der Wellenwindungssegmente
und Überlappungswindungssegmente
abwechselnd ver bunden sind oder angeschlossen sind, um dadurch im
wesentlichen eine Schaltung zu bilden. In diesem Fall besteht das
Wellenwindungssegment aus einem Segment, bei dem ein Paar von vorspringenden
Endabschnitten in getrennten Richtungen voneinander umgebogen sind, und
besitzt im Schlitz befindliche Leiterabschnitte, die an den ersten
und vierten Leiteraufnahmepositionen aufgenommen sind. Andererseits
besteht das Überlappungswindungssegment
aus einem Segment, bei dem ein Paar von vorspringenden Endabschnitten
in sich annähernden
Richtungen gebogen sind, und zwar zueinander, und besitzt im Schlitz befindliche
Leiterabschnitte, die an der zweiten und der dritten Leiteraufnahmeposition
aufgenommen sind. Darüber
hinaus besteht das in der Gestalt abweichende Wellenwindungssegment 213 aus
einem Segment, bei dem ein Paar von im Schlitz befindlichen Leiterabschnitten
jeweils durch zweite und vierte Schichten verlaufen, die um eine
Polteilung voneinander getrennt sind. Daher bilden der letzte im Schlitz
befindliche Leiterabschnitt der ersten Zirkulierspule 211 und
der im Schlitz befindliche Leiter-Kopfabschnitt der zweiten Zirkulierspule
ein Paar von in Schlitzen angeordneten Leiterabschnitten des in
der Gestalt abweichenden Wellenwindungssegments 213. In 7 sind beide Endabschnitte
der Teilwicklung C1 in einem radialen Verbindungssegment 400 organisiert.
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8 zeigt
ein Beispiel, bei dem zwei Teilwicklungen C3 und C4 durch die Verwendung
von Zwischenschicht-Verbindungsleitungen verbunden sind, die durch
ein radiales Verbindungssegment 400 gebildet sind. Ein
Paar von in Schlitzen befindlichen Leiterabschnitten des radialen
Verbindungssegments 400, die als Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
dienen, bilden den im Schlitz befindlichen Leiterabschnitt der dritten
Schicht (der letzte im Schlitz befindliche Leiterabschnitt der zweiten
Zirkulierspule der Teilwicklung C4) auf der Seite der Teilwicklung
C4 und den im Schlitz befindlichen Leiterabschnitt der ersten Schicht
(der im Schlitz befindliche Leiter-Kopfabschnitt der ersten Zirkulierspule
der Teilwicklung C3) auf der Seite der Teilwicklung C3.
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9 zeigt
einen Abschnitt eines kopfseitigen Wicklungsendes 311 von
jeder der Teilwicklungen, die in einem Leiteraufnahmepositionssatz
angeordnet sind, und 10 zeigt
einen Abschnitt eines endseitigen Wicklungsendes 312 von
jeder der Teilwicklungen, die in einem Leiteraufnahmepositionssatz
angeordnet sind.
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(Beschreibung der Lage des
radialen Verbindungssegments 400, welches die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
bildet)
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Wie oben unter Hinweis auf 5 beschrieben ist, sind
die radialen Reihenwicklungen U1, U2 und U3 dadurch gebildet, indem
selektiv die Teilwicklungen der Segmentsätze L1 bis L4 eine um die andere
verbunden werden, die in einer radialen Richtung angeordnet sind
und in jedem der Inphase-Schlitze aufgenommen sind. Jedoch werden
die Inphase-Schlitze 351, 352 und 353 (siehe 4) sukzessive um eine Schlitzteilung
in einer Umfangsrichtung verschoben und auf Grund dieser Verschiebung
führt die
elektromotorische Spannung (die auch als elektromotorische Kraft
bezeichnet wird) der Teilwicklung des Inphase-Schlitzes 351 gegenüber derjenigen
des Inphase-Schlitzes 352 um
eine Phase entsprechend einer Schlitzteilung, während die elektromotorische
Spannung (auch als elektromotorische Kraft bezeichnet) der Teilwicklung
des Inphase-Schlitzes 353 derjenigen des Inphase-Schlitzes 352 um
eine Phase nacheilt, die einer Schlitzteilung entspricht.
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Wenn demzufolge beispielsweise alle
Teilwicklungen C1 bis C4, welche die radiale Reihenwicklung U1 bilden,
in dem Inphase-Schlitz 351 aufgenommen werden, sind alle
Teilwicklungen C5 bis C8, welche die radiale Reihenwicklung U2 bilden,
in dem Inphase-Schlitz 352 aufgenommen und alle Teilwicklungen
C9 bis C12, welche die radiale Reihenwicklung U3 bilden, sind in
dem Inphase-Schlitz 353 aufgenommen, die elektromotorische
Kraft der radialen Reihenwicklung U1 eilt derjenigen der radialen Reihenwicklung
U2 voran, und zwar um eine Phase, die einer Schlitzteilung entspricht,
während
die elektromotorische Kraft der radialen Reihenwicklung U3 derjenigen
der radialen Reihenwicklung U2 um eine Phase nachläuft, die
einer Schlitzteilung entspricht. Als Konsequenz fließt ein Zirkulierstrom
durch die radialen Reihenwicklungen U1 bis U3 und es tritt eine nutzlose
Drehmomentwelligkeit entsprechend diesem zirkulierenden Strom auf.
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Um dieses Problem zu lösen, können Kombinationen
aus den Teilwicklungen, welche die radialen Reihenwicklungen U1
bis U3 bilden, selektiv so ausgeführt werden, daß die gesamten
theoretischen vektoriellen elektromotorischen Kräfte untereinander übereinstimmen.
Das heißt,
es findet eine Einstellung der Inphase-Schlitze statt, welche die
Teilwicklungen C1 bis C12 aufnehmen.
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Es folgt nun im folgenden eine weitere
konkrete Beschreibung unter Hinweis auf 11. In 11 gibt
VU1 eine theoretische vektorielle elektromotorische Kraft der radialen
Reihenwicklung U1 wieder, VU2 gibt eine theoretische vektorielle
elektromotorische Kraft der radialen Reihenwicklung U2 wieder und
VU3 bezeichnet eine theoretische vektorielle elektromotorische Kraft
der radialen Reihenwicklung U3 und V1 gibt eine theoretische vektorielle elektromotorische
Kraft der Teilwicklung C1 an und in gleicher Weise bezeichnen V2
bis V12 theoretische vektorielle elektromotorische Kräfte der
jeweiligen Teilwicklungen C2 bis C12.
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Beispielsweise sind die Teilwicklungen
C1, C10, C3 und C12 in dem Inphase-Schlitz 351 aufgenommen und
die Teilwicklungen C5 bis C8 sind in dem Inphase-Schlitz 352 aufgenommen und
die Teilwicklungen C9, C2, C11 und C4 sind in dem Inphase-Schlitz 353 aufgenommen.
In diesem Fall stimmen die gesamten theoretischen vektoriellen elektromotorischen
kräfte
der radialen Reihenwicklungen U1 bis U3 untereinander überein.
Das heißt,
die elektromotorische Kraft der radialen Reihenwicklung U1 liegt
in Phase mit derjenigen der radialen Reihenwicklung U2 und mit der
elektromotorischen Kraft der radialen Reihenwicklung U3 und gelangt
auch in Phase mit derjenigen der radialen Reihenwicklung U2, wodurch
der zuvor erläuterte
Zirkulierstrom verhindert wird und an einem Zirkulieren durch die
radialen Reihenwicklungen U1 bis U3 verhindert wird.
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Auf diese Weise werden in einem Fall,
bei dem unterschiedliche Teilwicklungen in einer Vielzahl von Inphase-Schlitzen
gelegen sind und diese Teilwicklungen miteinander in Reihe und parallel
geschaltet sind, die Kombinationen der Teilwicklungen, welche die
radialen, in Reihe liegenden Wicklungen bilden, so eingestellt,
daß die
Gesamtheit der theoretischen vektoriellen elektromotorischen Kräfte der
jeweiligen radialen Reihenwicklungen untereinander übereinstimmen.
Es können
vielfältige
Arten von Kombinationen der Teilwicklungen realisiert werden. In
bevorzugter Weise sind die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
(das radiale Verbindungssegment 400), die Verbindungen
unter den Teilwicklungen der radialen Reihenwicklung herstellen,
die in radialer Richtung benachbart sind, so gelegen, daß jedes Paar
der radialen Reihenwicklungen eine axiale symmetrische Beziehung
untereinander hat. Dabei kann diese axiale (Leitungs-)Symmetrie
mit einer Leitung hergestellt werden, die durch einen Zentrumspunkt einer
Inphase-Schlitzgruppe in einer Umfangsrichtung verläuft und
sich in einer radialen Richtung erstreckt und als Zentrumsleitung
verwendet wird.
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Es folgt nun unter Hinweis auf 12 eine Beschreibung eines
Beispiels einer Konstruktion der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen.
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All die Teilwicklungen C5 bis C8,
welche die radiale Reihenwicklung U2 bilden, zeigen kein Nacheilen
in der Phase. Mit anderen Worten, da die Teilwicklungen C5 bis C8
immer in den drei Inphase-Schlitzen 351 bis 353 aufgenommen
sind, welche eine Inphase-Schlitzgruppe organisieren, wobei der Inphase-Schlitz 352 an
einem zentralen Abschnitt in einer Umfangsrichtung vorhanden ist,
tritt ein Phasen-Voreilen/Nacheilen bei diesen nicht auf.
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Von den Teilwicklungen C1 bis C4,
welche die radiale Reihenwicklung U1 bilden, eilen die Teilwicklungen
C1 und C3 in der Phase um einen elektrischen Winkel vor, welcher
einer Schlitzteilung entspricht (sie sind in dem Inphase-Schlitz 351 aufgenommen),
während
die Teilwicklungen C2 und C4 um einen elektrischen Winkel in der
Phase nacheilen, entsprechend einer Schlitzteilung (sie sind in
dem Inphase-Schlitz 353 aufgenommen). Daher kann das Phasen-Voreilen
und das Phasen-Nacheilen als Ganzes aufgehoben werden. In ähnlicher
Weise eilen von den Teilwicklungen C9 bis C12, welche die radiale
Reihenwicklung U3 bilden, die Teilwicklungen C10 und C12 in der
Phase um einen elektrischen Winkel vor, welcher einer Schlitzteilung
entspricht (sie sind in dem Inphase-Schlitz 351 aufgenommen), während die
Teilwicklungen C9 und C11 in der Phase um einen elektrischen Winkel
nacheilen, der einer Schlitzteilung entspricht (sie sind in dem
Inphase-Schlitz 353 aufgenommen). In gleicher Weise kann
somit das Phasen-Voreilen und das Phasen-Nacheilen als Ganzes versetzt
werden.
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Eventuell liegen gemäß 12 die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 400,
die Verbindungen bei drei Paaren von Teilwicklungen benachbart in
einer radialen Richtung herstellen, in einer Punktsymmetrie in bezug
auf einen vorbestimmten Zentrumspunkt.
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13 ist
eine Darstellung einer Abwandlung des Beispiels von 11 und die Wirkungen derselben sind die
gleichen. 14 zeigt eine
Ansicht eines Beispiels, bei dem vier Inphase-Schlitze 351 bis 354 vorgesehen
sind.
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In diesem Fall besitzt die Phasenwicklung eine
radiale Reihenwicklung U4 zusätzlich
zu den radialen Reihenwicklungen U1 bis U3, die in 5 gezeigt sind. Die radiale Reihenwicklung
U4 wird dadurch gebildet, indem die Teilwicklungen C13 bis C16 in
Reihe verbunden werden. 14 zeigt
eine Darstellung von Örtlichkeiten
oder Lagen der Teilwicklungen C1 bis C16 in einem Querschnitt in
einer radialen Richtung. Auch in diesem Fall stimmen die gesamten theoretischen
vektoriellen elektromotorischen Kräfte der radialen Reihenwicklungen
U1 bis U4 untereinander überein.
In 14 ist mit L100 eine
Linie bezeichnet, die durch einen umfangsmäßigen Zentrumspunkt der Inphase-Schlitzgruppe
hindurch verläuft und
sich in einer radialen Richtung erstreckt, und die Lagen der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen, die
Verbindungen unter den Teilwicklungen herstellen, sind so getroffen,
um die axiale Symmetrie in bezug auf diese Linie L100 herzustellen.
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(Abgewandelte Ausführungsform)
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform
sind die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 400 der radialen
Reihenwicklungen U1 bis U3 so gelegen, daß sie ein ander kreuzen. Dieses
Kreuzen der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 400 ist
nicht zu bevorzugen, und zwar beispielsweise aus dem Grund, daß ein Bedarf
dafür besteht,
eine Erweiterung des kopfseitigen Wicklungsendes 311 in
einer axialen Richtung zu erreichen.
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Daher sind bei einer abgewandelten
Ausführungsform,
die in 15 gezeigt ist,
die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen der radialen Reihenwicklungen
um zwei Polteilungen in den Umfangsrichtungen verschoben. Es folgt
nun eine detaillierte Beschreibung unter Hinweis auf 12.
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Wie in 5 gezeigt
ist, ist die radiale Reihenwicklung U1 dadurch gebildet, indem die
Teilwicklungen C1 bis C4 in Reihe verbunden werden, die radiale
Reihenwicklung U2 ist dadurch gebildet, indem die Teilwicklungen
C5 bis C8 in Reihe verbunden werden, und die radiale Reihenwicklung
U3 ist dadurch gebildet, indem die Teilwicklungen C9 bis C12 in
Reihe verbunden werden. In 15 bezeichnen
die Bezugszeichen 44, 53, 62, 71, 8 und 17 erste Inphase-Schlitze 351 einer
Inphase-Schlitzgruppe, die Bezugszeichen 45, 54, 63, 72, 9 und 18 bezeichnen
zweite Inphase-Schlitze 352 einer Inphase-Schlitzgruppe
und die Bezugszeichen 46, 55, 64, 73, 10 und 19 bezeichnen
dritte Inphase-Schlitze 353 einer Inphase-Schlitzgruppe.
Die theoretischen vektoriellen elektromotorischen Kräfte der
Teilwicklungen der radialen Reihenwicklungen U1 bis U3 erscheinen
so, wie in 11 gezeigt
ist, und es ist somit die Phasendifferenz der theoretischen vektoriellen
elektromotorischen Kräfte
unter den radialen Reihenwicklungen U1 bis U3 eliminierbar.
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Zusätzlich sind gemäß 15 die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 401 bis 403 der
radialen Reihenwicklung U1 in einer Zone zwischen den Schlitzen 44 bis 55 gelegen,
die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 404 bis 406 der
radialen Reihenwicklung U2 sind in einer Zone zwischen den Schlitzen 63 bis 72 gelegen
und die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 407 bis 409 der
radialen Reihenwicklung U3 sind in einer Zone zwischen den Schlitzen 8 bis 19 gelegen.
Das heißt,
die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 4
01 bis 403 der radialen
Reihenwicklung U1 sind um angenähert zwei
Polteilungen in bezug auf die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 404 bis 406 der
radialen Reihenwicklung U2 verschoben und in ähnlicher Weise sind die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 404 bis 406 der
radialen Reihenwicklung U2 um angenähert zwei Polteilungen in bezug
auf die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 407 bis 409 der radialen
Reihenwicklung U3 verschoben. Dies kann nicht nur verhindern, daß die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
einander überlappen,
wenn nicht die Lage, die in 12 gezeigt
ist, vorhanden ist, sondern es kann auch verhindert werden, daß das kopfseitige
Wicklungsende 311 in einer axialen Richtung vorragt, und
es läßt sich
sogar eine Größenreduzierung
der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen erzielen. Nebenbei bemerkt,
werden natürlich auch
die Neutralpunkt-Führungsposition
und die U-Phasenanschluß-Führungsposition
ebenfalls mit dem zuvor erläuterten
Verschiebevorgang der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 401 bis 403 und 407 bis 409 verschoben.
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(Ergebnisse eines Experiments)
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16 zeigt
zirkulierende Ströme,
die zwischen den radialen Reihenwicklungen U1 und U2 in einem Fall
fließen,
bei dem die Zwischenschicht-Verbindungsleitungen 400 so
gelegen sind oder angeordnet sind, daß sie einander kreuzen, wie
dies in den 11 und 12 gezeigt ist, und in einem
Fall, bei dem keine Kreuzungsstelle der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
vorhanden ist (wenn eine Gruppe, welche die Teilwicklungen C1 bis
C4 enthält,
und eine Gruppe, welche die Teilwicklungen C5 bis C8 enthält, elektromotorische
Kräfte
erzeugen, die eine Phasendifferenz zwischen denselben entsprechend
einer Schlitzteilung bewirken). In 16 ist
mit A ein zirkulierender Strom bzw. Wellenform in einem Fall bezeigt,
bei dem keine Kreuzungsstelle der Zwischenschicht-Verbindungsleitungen
vorhanden ist, und mit B ist eine Zirkulierstromwellenform in einem
Fall wiedergegeben, bei dem eine Kreuzungsstelle vorhanden ist.
In diesem Fall beträgt
die Drehzahl 500 Umdrehungen pro Minute und es erfolgt kein Lastlauf.
Im Fall der Kreuzungsstelle kann der zirkulierende Strom auf 1/10
(effektives Stromverhältnis)
von demjenigen reduziert werden, der in einem Fall auftritt, bei
dem keine Kreuzungsstelle vorhanden ist (das heißt der zirkulierende Strom
kann bis auf einen nahezu nicht mehr beobachtbaren Wert reduziert
werden).
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Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist die serielle/parallele Verdrahtung unter den Teilwicklungen
im wesentlichen dadurch realisierbar, indem die radialen Verbindungssegmente 400 verwendet
werden, wodurch die Konstruktion des kopfseitigen Wicklungsendes 311 vereinfacht wird
und parallele Schaltungen realisierbar sind.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende
Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist,
und daß beabsichtigt
ist, alle Änderungen
und Abwandlungen der Ausführungsformen
der Erfindung, die hier beschrieben sind, mit zu erfassen, welche
keine Abweichungen von dem Rahmen der Erfindung darstellen.
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Obwohl beispielsweise bei der oben
beschriebenen Ausführungsform
jede der Teilwicklungen durch die Verwendung eines Segmentsatzes hergestellt
ist, der vier Leiteraufnahmepositionen belegt, die kontinuierlich
in einer radialen Richtung vorhanden sind, ist es auch zweckmäßig, daß jede der Teilwicklungen
unter Verwendung eines Segmentsatzes gebildet wird, der zwei Leiteraufnahmepositionen belegt,
die durchgehend in einer radialen Richtung vorhanden sind, oder
daß beide
Segmentsätze
in einer gemischten Weise verwendet werden. Die Phasenwicklungen
können
in Sternschaltung vorliegen oder sie können auch in einer Delta-Konfiguration verbunden
sein (polygonverbunden).