DE112012003722T5

DE112012003722T5 - Stator für rotierende elektrische Maschine und rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE112012003722T5
Application number: DE112012003722.7T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki KAIMORI; Takeshi Matsuo; Yoshimi Mori; Takahiro Omori; Yasuyuki Saito
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-06-26
Also published as: JP2013059156A; WO2013035482A1; US20140184011A1; CN103733482A

Abstract

Ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine enthält einen Statorkern, der mehrere Nuten enthält, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; und eine Statorwicklung, die aus einem Leiter ausgebildet ist, der einen rechtwinkligen Querschnitt und eine Isolationsbeschichtung besitzt. Die Statorwicklung ist konfiguriert, um in die Nut eingesetzt zu werden. Die Statorwicklung enthält eine erste, eine zweite und eine dritte Phasenwicklung, die durch das Verbinden mehrerer Segmentspulen, die in einer annähernden U-Form ausgebildet sind, gebildet sind. Die Statorwicklung enthält außerdem einen ersten Sternpunktdraht, der aus einem einzigen kontinuierlichen Leiter, der über eine erste Nut und eine zweite Nut verläuft, ausgebildet ist und konfiguriert ist, um die erste Phasenwicklung und die zweite Phasenwicklung zu verbinden. Die Statorwicklung enthält ferner einen zweiten Sternpunktdraht, der aus einer dritten Nut herausgezogen ist und konfiguriert ist, um die dritte Phasenwicklung und den ersten Sternpunktdraht zu verbinden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator unter Verwendung eines rechtwinkligen Drahtes für einen Spulenleiter und eine rotierende elektrische Maschine, die den Stator enthält.
Technischer Hintergrund
Es ist erforderlich, dass eine rotierende elektrische Maschine, die zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, klein ist und hohe Leistung besitzt. Es wird ein rechtwinkliger Draht verwendet, um den Füllfaktor und die Leistung zu verbessern, und es wird ein Wicklungsverfahren unter Verwendung eines rechtwinkligen Drahtsegments verwendet.
Bei dem Wicklungsverfahren wird ein rechtwinkliger Draht, der in einer U-Form geformt ist, in einen Statorkern eingesetzt, wobei jeder gerade Abschnitt des rechtwinkligen Drahtes, der von dem Statorkern vorsteht, in der Umfangsrichtung verdrillt wird, um mit einem rechtwinkligen Draht in einer anderen Nut verbunden zu werden. In dem Fall einer Sternschaltung ist ein Sternpunktdraht, um die Phasenwicklungen miteinander zu verbinden, erforderlich. Weil die Form des Sternpunktdrahtes von der Form der U-förmigen Spule weit abweichend ist, muss der Sternpunktdraht um ein Spulenende geführt werden. Dies macht die Form des Sternpunktdrahtes kompliziert.
In der Erfindung, die in der PTL 1 beschrieben ist, sind Drahtbrücken, die vorgesehen sind, um die unterschiedlichen Phasen in einer Konfiguration zu verbinden, in der die Spulen der unterschiedlichen Phasen kontinuierlich gewickelt sind, miteinander verbunden, um einen Sternpunktdraht zu bilden. Ferner sind in der Erfindung, die in der PTL 2 beschrieben ist, Drahtbrücken, die für eine Konfiguration vorgesehen sind, in der die Spulen der gleichen Phase kontinuierlich gewickelt sind, miteinander verbunden, um einen Sternpunktdraht einer Sternschaltung zu bilden.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

PTL 1: JP 2009-303420 A
PTL 2: JP 2006-50690 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Aufgabe der PTL 1 ist jedoch hauptsächlich auf eine Anwendung für einen geteilten Kern gerichtet, so dass eine Anwendung für ein rechtwinkliges Drahtsegment schwierig ist. Ferner werden in dem Verfahren gemäß der PTL 2 Drahtbrücken verwendet, die in einer Konfiguration vorgesehen sind, in der die Spulen der gleichen Phasen kontinuierlich gewickelt sind. Für einen Stator unter Verwendung eines rechtwinkligen Drahtsegments sind jedoch die Wicklungen nicht kontinuierlich und ist eine Drahtbrücke nicht vorgesehen, so dass das Verfahren nicht anwendbar ist.
Die Lösung für das Problem
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, der enthält: einen Statorkern, der mehrere Nuten enthält, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; und eine Statorwicklung, die aus einem Leiter ausgebildet ist, der einen rechtwinkligen Querschnitt und eine Isolationsbeschichtung besitzt, wobei die Statorwicklung konfiguriert ist, um in die Nut eingesetzt zu werden, wobei die Statorwicklung enthält: eine erste, eine zweite und eine dritte Phasenwicklung, die durch das Verbinden mehrerer Segmentspulen, die in einer annähernden U-Form ausgebildet sind, konfiguriert sind, einen ersten Sternpunktdraht, der aus einem einzigen kontinuierlichen Leiter, der über eine erste Nut und eine zweite Nut verläuft, ausgebildet ist und konfiguriert ist, um die erste Phasenwicklung und die zweite Phasenwicklung zu verbinden, und einen zweiten Sternpunktdraht, der aus einer dritten Nut herausgezogen ist und konfiguriert ist, um die dritte Phasenwicklung und den ersten Sternpunktdraht zu verbinden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, die enthält: den Stator für eine rotierende elektrische Maschine; und einen Rotor, der über eine Lücke bei dem Statorkern drehbar angeordnet ist
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Verarbeitbarkeit des Verbindens der Sternpunktdrähte und die Zuverlässigkeit der Verbindung verbessert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Figur, die eine schematische Konfiguration eines Hybrid-Elektrofahrzeugs veranschaulicht, in dem eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform als ein Antriebsmotor installiert ist.
2 ist eine Querschnittsansicht der rotierenden elektrischen Maschine, die in 1 veranschaulicht ist.
3 ist eine entlang A-A in 2 genommene Querschnittsansicht.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Stators 230.
5 ist eine Figur, die eine Segmentspule 240 erklärt.
6 ist eine Figur, die ein Verfahren zum Entfernen einer Isolierbeschichtung eines rechtwinkligen Drahtes erklärt.
7 ist eine Figur, die eine Verbindungstruktur einer Statorwicklung 238 veranschaulicht.
8 ist eine Figur, die eine schematische Form eines Abschnitts einer Wicklung veranschaulicht, die durch das Bezugszeichen B in 7 dargestellt ist.
9 ist eine Figur, die eine Form der Spulenendabschnitte 244d und 245c der Sternpunktdrähte 244 und 245 veranschaulicht, die aus einer Stirnseite eines Statorkerns 232 ausgezogen sind.
10 ist eine Figur, die eine schematische Ansicht eines Sternpunktdrahtes 245 nach der Formungsverarbeitung veranschaulicht.
11 ist eine Figur, die eine erste beispielhafte Modifikation veranschaulicht.
12 ist eine Figur, die eine zweite beispielhafte Modifikation veranschaulicht.
13 ist eine Figur, die eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Stators veranschaulicht.
14 ist eine Figur, die eine Verbindungstruktur eines Sternpunktdrahtes des in 13 veranschaulichten Stators erklärt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der Ausführungsform wird ein rechtwinkliger Draht verwendet, der es ermöglicht, dass die rotierende elektrische Maschine eine hohe Leistung besitzt und klein ist. Deshalb dient die rotierende elektrische Maschine vorzugsweise für einen Antriebsmotor für ein Elektrofahrzeug. Die rotierende elektrische Maschine kann ferner nicht nur für ein Batterie-Elektrofahrzeug angewendet werden, das nur durch eine rotierende elektrische Maschine angetrieben ist, sondern außerdem für ein Hybridfahrzeug, das sowohl durch eine Kraftmaschine als auch durch eine rotierende elektrische Maschine angetrieben ist. Im Folgenden wird ein Hybridfahrzeug als ein Beispiel beschrieben.
1 ist eine Figur, die eine schematische Konfiguration eines Hybrid-Elektrofahrzeugs veranschaulicht, in dem eine rotierende elektrische Maschine gemäß der Ausführungsform als ein Antriebsmotor installiert ist. Wie in 1 veranschaulicht ist, ist in einem Fahrzeug 100 des Hybridfahrzeugs eine Kraftmaschine 120, eine erste rotierende elektrische Maschine 200, eine zweite rotierende elektrische Maschine 202 und eine Hochspannungsbatterie 180 installiert.
Die Batterie 180 ist mit einer Sekundärbatterie, wie z. B. einer Lithiumionenbatterie und einer Nickelwasserstoffbatterie, konfiguriert, die Hochspannungs-DC-Leistung mit einer Spannung ausgibt, die so hoch wie 250 bis 600 Volt oder höher ist. Die Batterie 180 liefert die DC-Leistung an die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202, wenn die Antriebskraft der rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 erforderlich ist. Während des regenerativen Antriebs wird von den rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 DC-Leistung der Batterie 180 zugeführt. Das Zuführen und das Empfangen der DC-Leistung zwischen der Batterie 180 und den rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 werden über ein Leistungsumsetzungsgerät 600 ausgeführt. Es ist eine Batterie zum Zuführen von Niederspannungleistung (z. B. der Leistung für das 14-Volt-System) in dem Fahrzeug installiert, obwohl sie in der Zeichnung nicht gezeigt ist.
Das Drehmoment von der Kraftmaschine 120 und den rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 wird über ein Getriebe 130 und ein Kegelraddifferential 160 zu einem Vorderrad 110 übertragen. Weil die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 fast die gleiche Konfiguration besitzen, wird im Folgenden die rotierende elektrische Maschine 200 als eine Darstellung beschrieben.
2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 veranschaulichten rotierenden elektrischen Maschine. Die rotierende elektrische Maschine 200 enthält ein Gehäuse 212, einen Stator 230, der innerhalb des Gehäuses 212 gestützt ist, und einen Rotor 250. Der Stator 230 enthält einen Statorkern 232 und eine Statorwicklung 238. Innerhalb des Statorkerns 232 ist der Rotor 250 über einen Luftspalt 222 drehbar gestützt. Der Rotor 250 enthält einen Rotorkern 252, einen Permanentmagneten 254 und eine nichtmagnetische Anbauplatte 226. Der Rotorkern 252 ist an einer säulenförmigen Welle 218 befestigt. Im Folgenden wird die Richtung entlang der J-Achse der Welle 218 als die ”axiale Richtung” bezeichnet, wird die Drehrichtung um die J-Achse als die ”Umfangsrichtung” bezeichnet und wird die radiale Richtung mit der J-Achse in der Mitte als die ”radiale Richtung” bezeichnet.
Das Gehäuse 212 enthält ein Paar von Lagerbrücken 214, von denen jede mit einem Lager 216 versehen ist. Die Welle 218 ist durch diese Lager 216 drehbar gestützt. Die Welle 218 ist mit einem Drehmelder 224 versehen, der einen polaren Ort oder eine Drehzahl des Motors 250 detektiert.
3 ist ein entlang A-A in 2 genommener Querschnitt. Es wird angegeben, dass in 3 die Veranschaulichungen des Gehäuses 212 und der Statorwicklung 238 weggelassen sind. Um den gesamten Umfang des Statorkerns 232 sind mehrere Nuten 24 und mehrere Zähne 236 gleichmäßig angeordnet. In 3 sind die Bezugszeichen nicht an jede Nut und nicht an alle Zähne angefügt. An einige der Zähne und der Nuten ist als eine Darstellung ein Bezugszeichen angefügt. In der Nut 24 sind die Phasenwicklungen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase installiert, obwohl sie in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Es wird angegeben, dass ein Isolationselement, das als Nutauskleidung bezeichnet wird, in der Nut 24 angeordnet ist, obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist. In der Ausführungsform wird das verteilte Wickeln verwendet, um die Statorwicklung 238 zu wickeln.
Das verteilte Wickeln ist ein Wickelverfahren, bei dem eine Phasenwicklung in dem Statorkern 232 gewickelt wird, so dass sich die Phasenwicklung über mehrere Nuten 24 erstreckt, um in zwei getrennten Nuten enthalten zu sein. In der Ausführungsform wird das verteilte Wickeln als das Wickelverfahren verwendet, so dass die gebildete Verteilung der Magnetsteuerung nah bei einer Sinuskurve liegt, was es ermöglicht, ein Reluktanzdrehmoment leicht zu erhalten. Deshalb kann durch die Verwendung der Feldschwächungssteuerung die Steuerung des Reluktanzdrehmoments und dergleichen in einem weiten Bereich der Drehzahl nicht nur bei einer geringen Drehzahl, sondern außerdem bei einer hohen Drehzahl ausgeführt werden. Deshalb ist die Ausführungsform bevorzugt, um eine Motorkennlinie, z. B. für ein Elektrofahrzeug, zu erhalten.
In den Rotorkern 252 ist ein rechtwinklig geformtes Loch 253 gebohrt. Die Permanentmagneten 254a und 254b (die im Folgenden als eine Darstellung als 254 bezeichnet werden) sind in das Loch 253 eingebettet und mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Die Breite in der Umfangsrichtung des Lochs 253 ist so vorgesehen, dass sie größer als die Breite in der Umfangsrichtung des Permanentmagneten 254 ist. Auf beiden Seiten des Permanentmagneten 254 ist ein Magnetluftspalt 256 ausgebildet. Der Magnetluftspalt 256 kann mit einem Klebstoff gefüllt oder mit einem Pressharz einteilig mit dem Magneten 254 befestigt sein. Der Permanentmagnet 254 wirkt als ein Magnetfeldpol des Rotors 250.
Der Permanentmagnet 254 ist entlang der radialen Richtung magnetisiert, wobei die Richtung der Magnetisierung für jeden zweiten Magnetfeldpol umgekehrt ist. Das heißt, wenn die Rotorseiten-Oberfläche des Permanentmagneten 254a der N-Pol ist und die Wellenseiten-Oberfläche des Permanentmagneten 254a der S-Pol ist, ist die Rotorseiten-Oberfläche des benachbarten Permanentmagneten 254b der S-Pol und ist die Wellenseiten-Oberfläche des benachbarten Permanentmagneten 254b der N-Pol. Ferner sind diese Permanentmagneten 254a und 254b in der Umfangsrichtung hintereinander angeordnet. In der Ausführungsform sind acht Permanentmagneten 254 gleichmäßig angeordnet, um den Rotor 250 mit acht Polen zu schaffen.
Die Längskeile 255 sind vorgesehen, um von der inneren Umfangsfläche des Rotorkerns 252 vorzustehen, wobei sie mit einem gegebenen Abstand dazwischen angeordnet sind. Ferner ist eine Keilnut 216 vorgesehen, so dass sie von der äußeren Umfangsfläche der Welle 218 vertieft ist. Der Längskeil 255 befindet sich durch Spielpassung mit der Keilnut 216 in Eingriff, wobei dadurch das Drehmoment von dem Rotor 250 zu der Welle 218 übertragen wird.
Der Permanentmagnet 254 kann in den Rotorkern 252 eingebettet werden, nachdem er magnetisiert worden ist, oder kann konfiguriert sein, um in den Rotorkern 252 eingesetzt zu werden, bevor er magnetisiert wird, und dann durch das Anlegen eines starken Magnetfelds magnetisiert zu werden. Wenn der Permanentmagnet 254 magnetisiert wird, wird er ein starker Magnet. Wenn der Permanentmagnet 254 magnetisiert wird, bevor er an dem Rotor 250 befestigt wird, wird deshalb während der Operation des Befestigens des Permanentmagneten 254 die starke Anziehungskraft zwischen dem Rotorkern 252 erzeugt, wobei dadurch die Operation unterbrochen wird. Ferner kann die starke Anziehungskraft verursachen, dass der Permanentmagnet 254 Staub, wie z. B. ein Eisenteilchen, fängt. Deshalb verbessert die Magnetisierung des Permanentmagneten 254, nachdem er in den Rotorkern 252 eingesetzt worden ist, die Produktivität der rotierenden elektrischen Maschine.
Es wird angegeben, dass in der oben beschriebenen Beschreibung beide rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 gemäß der Ausführungsform sind. Es kann jedoch nur eine der rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 die Konfiguration gemäß der Ausführungsform besitzen, während die andere eine andere Konfiguration verwenden kann.
4 ist eine perspektivische Ansicht des Stators 230. Für die Statorwicklung 238 wird ein rechtwinkliger Draht verwendet. In der Ausführungsform wird der rechtwinklige Draht, der einen rechtwinkligen Querschnitt besitzt, vorher geformt, damit er eine Segmentspule 240 ist, in der ein U-förmiger Abschnitt 240b, wie in der oberen Zeichnung nach 5 veranschaulicht ist, unter Verwendung eines Schnittwerkzeugs oder dergleichen ausgebildet worden ist. Dann wird die Segmentspule 240 in die Nut 24, die mit einem Nutisolationselement 235 versehen ist, entlang der axialen Richtung eingesetzt. Die geraden Abschnitte 240a der Segmentspule 240 werden in zwei getrennte Nuten 24 eingesetzt, zwischen denen mehrere Nuten 24 vorhanden sind. Dann wird der gerade Abschnitt 240a, der in der axialen Richtung des Statorkerns 232 zur entgegengesetzten Seite vorsteht, verdrillt geformt. Der Endabschnitt des verdrillt geformten Abschnitts wird an einen Endabschnitt einer anderen Segmentspule 240, der auf eine ähnliche Weise verdrillt geformt ist, geschweißt. Wie oben beschrieben worden ist, wird durch das Einsetzen der mehreren Segmentspulen 240 in die Nut des Statorkerns 232 und dann durch das Verbinden der Segmentspulen miteinander eine einzige Phasenwicklung gebildet
Das oben beschriebene Formungsverfahren der Segmentspule 240 ist ein Beispiel. Die Formung kann z. B. außerdem ausgeführt werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Nach dem Formen des rechtwinkligen Drahtes in einer einfachen U-Form wird, indem irgendeiner der geraden Abschnitte als ein Bezug genommen wird, der andere gerade Abschnitt in der Umfangsrichtung um einen gegebenen Abstand erweitert und verdrillt geformt. Nach dem Formen wird wie auf die ähnliche Weise der gerade Abschnitt entlang der axialen Richtung in die Nut 24 des Statorkerns 232 eingesetzt. In diesem Fall wird der U-förmige Abschnitt der Statorwicklung 238 durch Verdrillen und nicht durch ein Schnittwerkzeug gebildet.
Es wird angegeben, dass, weil eine Isolationsbeschichtung, wie z. B. Isolierlack, auf den rechtwinkligen Draht aufgebracht ist, die Isolationsbeschichtung auf dem Endabschnitt vorher durch ein Verfahren entfernt wird, das in 6 veranschaulicht ist. Es gibt einige Verfahren zum Entfernen der Isolationsbeschichtung anders als ein Abschälverfahren durch eine Presse, wie im Folgenden beschrieben wird. Es gibt z. B. ein Verfahren unter Verwendung von Chemikalien. In der Ausführungsform wird das Abschälverfahren durch eine Presse, wie es im Folgenden beschrieben wird, verwendet.
In dem in 6 veranschaulichten Abschälverfahren wird, wenn das Abschälen auszuführen ist, ein rechtwinkliger Draht 273, der in einer U-Form geformt ist, oder ein rechtwinkliger Draht 273, der noch nicht geformt ist, in eine Führung 270 eingesetzt, die die Position festlegt. An dem Ende der Führung 270 sind ein oberes Schnittwerkzeug 271 und ein unteres Schnittwerkzeug 272 vorgesehen. Durch das Pressen des oberen Schnittwerkzeugs 271 nach unten wird die Isolationsbeschichtung zusammen mit dem Leiterabschnitt des rechtwinkligen Drahtes 273 entfernt und wird ein abgeschälter Abschnitt gebildet. In diesem Fall ist der abgeschälte Abschnitt dünner als ein nicht abgeschälter Abschnitt, der die Isolationsbeschichtung besitzt. Wenn es erwünscht ist, dass der abgeschälte Abschnitt und der nicht abgeschälte die gleiche Breite besitzen, wird der Leiter des abgeschälten Abschnitts in einem gewissen Grad gepresst, um die Breite zu erweitern, wobei der erweiterte Abschnitt dann unter Verwendung eines anderen Schnittwerkzeugs als das obere Schnittwerkzeug 271 und das untere Schnittwerkzeug 272 entfernt wird, um die gleiche Breite zu erhalten.
Wie in 4 veranschaulicht ist, ist auf einer Seite in der axialen Richtung des Statorkerns 232 eine Gruppe von Spulenenden auf der Schweißseite 239b ausgebildet. Die Gruppe von Spulenenden auf der Schweißseite 239b ist eine kreisförmige Anordnung von Schweißverbindungen, wobei an jeder von diesen die Segmentspulen 240 miteinander verschweißt sind. Ferner ist auf der anderen Seite in der axialen Richtung des Statorkerns 232 ein Spulenende 239a, das mit den U-förmigen Abschnitten 240b mehrerer Segmentspulen 240 gebildet ist, ausgebildet. Es wird angegeben, dass ein Anschlussdraht oder dergleichen in 4 nicht veranschaulicht ist, mit anderen Worten, weggelassen ist.
Die zu der Seite des Spulenendes 239a herausgezogenen Drähte, an die die Bezugszeichen 244 und 245 angefügt sind, sind Sternpunktdrähte. Die Ausführungsform besitzt ein Merkmal in der Konfiguration dieser Sternpunktdrähte 244 und 245. Die 7 bis 9 sind Figuren, die die Sternpunktdrähte 244 und 245 erklären. Wie in 7 veranschaulicht ist, ist die Statorwicklung 238 gemäß der Ausführungsform eine Wicklung, die eine einzige Sternschaltung besitzt, in der ein Sternpunktdraht der U-Phasen-Wicklung und ein Sternpunktdraht einer V-Phasen-Wicklung verbunden sind. In der Ausführungsform sind der Sternpunktdraht der U-Phasen-Wicklung und ein Sternpunktdraht der W-Phasen-Wicklung aus einem einzigen kontinuierlichen rechtwinkligen Draht (der im Folgenden als der ”Sternpunktdraht 244” bezeichnet wird) ausgebildet, wobei der Sternpunktdraht 245 der V-Phasen-Wicklung mit dem Sternpunktdraht 244 verbunden ist.
8 ist eine Figur, die eine schematische Form eines Abschnitts einer Wicklung veranschaulicht, die mit dem Bezugszeichen B in 7 veranschaulicht ist. Eine Segmentspule 240 (U) der U-Phasen-Wicklung ist mit einem Ende des Sternpunktdrahtes 244 verbunden, der ein rechtwinkliger Draht ist, während mit dem anderen Ende des Sternpunktdrahtes 244 eine Segmentspule 240 (W) der V-Phasen-Wicklung verbunden ist. Der Sternpunktdraht 244 ist mit den geraden Leiterabschnitten 244b und 244c, die in der Nut enthalten sind, und den Spulenendabschnitten 244d, 244e und 244f gebildet. Ferner ist die Segmentspule 240 (V) der V-Phasen-Wicklung mit einem Ende des Sternpunktdrahtes 245 verbunden, während das andere Ende des Sternpunktdrahtes 245 mit dem Abschnitt des Spulenendabschnitts 244d des Sternpunktdrahtes 244 verbunden ist. Der Sternpunktdraht 245 ist aus einem geraden Leiterabschnitt 245b, der in der Nut 24 enthalten ist, und den Spulenendabschnitten 245c und 245d gebildet.
9 ist eine Figur, die eine Form der Spulenendabschnitte 244d und 245c der Sternpunktdrähte 244 und 245 veranschaulicht, die an einer Stirnseite des Statorkerns 232 herausgezogen sind. Es wird angegeben, dass 9 die Sternpunktdrähte 244 und 245 in der Statorwicklung 238 veranschaulicht, wobei eine Veranschaulichung eines Drahtes, der das Spulenende 239a bildet, weggelassen ist. Der Sternpunktdraht 244, der aus der Nut 24 herausgezogen ist, in die der gerade Leiterabschnitt 244c eingesetzt ist, ist entlang des Spulenendes 239a geführt (siehe 4) und an einem Zwischenabschnitt zu der entgegengesetzten Seite gebogen. Dann ist der gebogene Sternpunktdraht 244 entlang dem Spulenende 239a in die entgegengesetzte Richtung geführt und weiter entlang dem Spulenende 239a nach unten geführt (siehe 4), um in die Nut 24 einzutreten, in die der gerade Leiterabschnitt 244b eingesetzt ist. Ferner ist der Sternpunktdraht 245, der aus der Nut 24 herausgezogen ist, in die der gerade Abschnitt 245b eingesetzt ist, entlang dem Spulenende 239a geführt und dann in die entgegengesetzte Richtung gebogen, um an dem Spulenende 239a mit dem Sternpunktdraht 244 verbunden zu sein.
Wie in 9 veranschaulicht ist, wird die Isolationsbeschichtung durch ein derartiges Verfahren, wie es oben beschrieben worden ist, von den Verbindungsabschnitten 244a und 245a der Sternpunktdrähte 244 und 245 entfernt. Es werden Hartlöten, TIG-Schweißen oder dergleichen für das Verbinden der Verbindungsabschnitte 244a und 245a verwendet. In dem Beispiel, das in den 4 und 9 veranschaulicht ist, sind die Verbindungsabschnitte 244a und 245a in der radialen Richtung des Statorkerns 232 angeordnet, um verbunden zu sein, um die Höhe des Spulenendes niedrig zu halten.
Die Isolationsbeschichtung wird abgeschält, wie in 9, um die Verbindung leicht auszuführen. Das Abschälen ist jedoch nicht immer notwendig. Es gibt ein Verfahren zum Entfernen der Isolationsbeschichtung unter Verwendung von Chemikalien anstatt des Abschälens. Es gibt außerdem ein Verfahren, bei dem die Isolationsbeschichtung z. B. unter Verwendung des Widerstandshartlötens verkohlt und gepresst wird, so dass die Sternpunktdrähte miteinander verbunden werden, ohne die Isolationsbeschichtung zu entfernen.
Es wird angegeben, dass die Verbindung der Sternpunktdrähte 244 und 245 nach oder vor dem Einsetzen der geraden Leiterabschnitte 244b, 244c und 245b, die in 8 veranschaulicht sind, in die Nut 24 des Statorkerns 232 ausgeführt werden kann. In jedem Fall werden die Formen der Sternpunktdrähte 244 und 245 vorher geformt, um entlang dem Spulenende 239a geführt zu werden, wie in 9 veranschaulicht ist.
Beim Formen der Sternpunktdrähte 244 und 245 wird z. B. eine Formungsverarbeitung verwendet, wie in 10 veranschaulicht ist. 10 ist eine Figur, die die schematische Ansicht eines Sternpunktdrahtes 245 nach der Formungsverarbeitung veranschaulicht. 10A ist eine Figur des Sternpunktdrahtes 245, der von der Seite des Stators betrachtet wird, und 10B ist eine Figur des Sternpunktdrahtes 245, der aus der axialen Richtung betrachtet wird. Durch das Ausführen der Formungsverarbeitung des rechtwinkligen Drahtes unter Verwendung eines Formungsstifts P kann der Sternpunktdraht 245, der eine komplizierte Form besitzt, wie in 10 veranschaulicht ist, geformt werden. Folglich kann der Sternpunktdraht 245 in die Nut eingesetzt werden, ohne die anderen Spulen zu behindern und ohne außerhalb der Seitenfläche des Spulenendes 239a geführt zu werden. Durch die Formungsverarbeitung wird der Sternpunktdraht 245 mit einem gerade geformten Abschnitt S und einem gebogen geformten Abschnitt C gebildet, wobei auf der Oberfläche des rechtwinkligen Drahtes durch den Formungsstift eine Vertiefung gebildet wird. Der Sternpunktdraht kann natürlich nicht nur mit dem gerade geformten Abschnitt S und dem gebogen geformten Abschnitt C gebildet werden, sondern mit Formen, die einen bogenförmigen Abschnitt enthalten. Es wird angegeben, dass der Sternpunktdraht 244 auf eine ähnliche Weise gebildet wird.
11 ist eine Figur, die eine erste beispielhafte Modifikation veranschaulicht. In der ersten beispielhaften Modifikation sind der Sternpunktdraht der U-Phasen-Wicklung und der Sternpunktdraht der V-Phasen-Wicklung mit einem gemeinsamen rechtwinkligen Draht gebildet, der ein einziger Sternpunktdraht 246 ist. Ferner ist der Verbindungsabschnitt 247a des Sternpunktdrahtes 247 der W-Phasen-Wicklung konfiguriert, um mit dem Verbindungsabschnitt 246a verbunden zu sein, der in dem Mittelabschnitt des Sternpunktdrahtes 246 vorgesehen ist. Die Verbindungsabschnitte 246a und 247a sind so angeordnet, dass sie in der radialen Richtung auf eine zu dem Fall der Verbindungsabschnitte 244a und 245a in 9 ähnliche Weise angeordnet sind.
12 ist eine Figur, die eine zweite beispielhafte Modifikation veranschaulicht. In der zweiten beispielhaften Modifikation sind wie auf die zu dem Fall in 7 ähnliche Weise der Sternpunktdraht der U-Phasen-Wicklung und der Sternpunktdraht der W-Phasen-Wicklung ausgebildet, um ein einziger Sternpunktdraht 248 zu sein. Ferner ist ein Verbindungsabschnitt 249a des Sternpunktdrahtes 249 der V-Phasen-Wicklung auf der Unterseite in der axialen Richtung des Verbindungsabschnitts des Sternpunktdrahtes 248 angeordnet, wobei die Verbindungsabschnitte 248a und 249a verbunden sind. In diesem Fall ist die Höhe des Spulenendes höher als in dem Fall, in dem die Verbindungsabschnitte wie in 4 in der radialen Richtung angeordnet sind, obwohl die Breite in der radialen Richtung der Verbindung kleiner gemacht werden kann. Ferner ist in der in 12 veranschaulichten Form der Bereich, der entlang dem Spulenende 239a geführt ist, sehr klein. Dies verbessert nicht nur die Isolation zwischen den anderen Spulen, sondern macht außerdem die Form sehr einfach.
Es wird angegeben, dass die Verbindung des Sternpunktdrahtes (z. B. die Verbindungsabschnitte 244a und 245a in 9) von den anderen Spulen isoliert sein muss. Für die Abdeckung ist z. B. ein Harz, wie z. B. ein Lack, oder ein röhrenförmiges Isolationselement (das in 9 mit der gestrichelten Linie T veranschaulicht ist) erforderlich. Falls jedoch ausreichend Abstand zwischen der anderen Spule vorgesehen ist, sind derartige Maßnahmen, wie sie oben erwähnt worden sind, nicht notwendig.
13 und 14 veranschaulichen perspektivische Ansichten eines herkömmlichen Stators als ein Vergleichsbeispiel. 13 entspricht 4, während 14 8 entspricht. In 13 repräsentieren die Sternpunktdrähte 241, 242 und 243 in dieser Reihenfolge den Sternpunktdraht der W-Phasen-Wicklung, den Sternpunktdraht der V-Phasen-Wicklung und den Sternpunktdraht der U-Phasen-Wicklung. Die Sternpunktdrähte 241, 242 und 243 enthalten jeweils die geraden Leiterabschnitte 241b, 242b und 243b und die Spulenendabschnitte 241c und 241d, 242c und 242d und 243c und 243d. Jeder der Sternpunktdrähte 241, 242 und 243, die aus der Nut 24 herausgezogen sind, ist in eine Form geformt, um sich zum höchsten Punkt des Spulenendes 239a entlang der Form des U-förmigen Abschnitts 240b der Segmentspule 240 zu erstrecken, die das Spulenende 239a bildet. Ferner sind diese Verbindungen mit Hartlöten oder dergleichen an dem höchsten Abschnitt des Spulenendes verbunden.
Im Vergleich der Struktur der Verbindung ist es im Fall nach 13 notwendig, die drei Sternpunktdrähte 241, 242 und 243 parallel anzuordnen, um die Sternpunktdrähte auf einmal zu verbinden. Dies verschlechtert die Verarbeitbarkeit, weil das Einstellen der drei Sternpunktdrähte, damit sie auf die gleiche Höhe ausgerichtet sind, schwierig ist. Ferner sollte in der in 4 veranschaulichten Ausführungsform die Einstellung der Orte für die zwei Sternpunktdrähte 244 und 245 ausgeführt werden, was die Einstellung des Ortes im Vergleich zu dem Fall, in dem die Orte von drei Sternpunktdrähten eingestellt werden sollten, sehr leicht macht. Dadurch können eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit der Verbindung geschaffen werden.
Ferner sind herkömmlich die drei Sternpunktdrähte 241, 242 und 243 in der gleichen Richtung geführt, um verbunden zu sein. Wie durch das Vergleichen von 8 und 14 offensichtlich ist, ist in dem Fall der herkömmlichen Struktur die Länge des Sternpunktdrahtes länger. Deshalb ist die Länge, die eine Isolation benötigt, für die herkömmliche Struktur länger. Dies verschlechtert die Zuverlässigkeit und vergrößert außerdem den Spulenwiderstand, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrads führt.
Ferner kann in der Ausführungsform die Anzahl der Sternpunktdrähte auf zwei verringert werden, wobei dadurch eine Verringerung der Länge des Abschnitts des Sternpunktdrahtes, der entlang des Spulenendes 239a zu führen ist, und eine Verringerung der Anzahl der Teile bereitgestellt werden. Weil ferner der Sternpunktdraht 244, der kombiniert ist, damit er ein einziger Draht ist, in zwei Nuten eingesetzt ist, ist die Einstellung des Ortes der Verbindung mit einem weiteren Sternpunktdraht 245 leicht, so dass die Verbindung leicht hergestellt wird. Was die Abmessung der Breite in der radialen Richtung der Verbindung betrifft, enthält die Abmessung eine Abmessung für zwei rechtwinklige Drähte in der in den 4 und 11 veranschaulichten Konfiguration und eine Abmessung für einen rechtwinkligen Draht in der in 12 veranschaulichten Konfiguration. In jedem Fall kann die Abmessung in der radialen Richtung verringert werden.
Weil ferner die Länge des gesamten Sternpunktdrahtes verringert ist, kann die Menge des verwendeten Spulenmaterials verringert werden. Weil außerdem der Spulenwiderstand durch die Verringerung der Spulenlänge verringert ist, kann der Wirkungsgrad verbessert werden. Wie oben beschrieben worden ist, schafft der Stator gemäß der Ausführungsform durch das Verwenden der Konfiguration, die eine derartige Konfiguration der Sternpunktdrähte besitzt, wie sie in 4 veranschaulicht ist, eine Verbesserung der Einstellbarkeit des Ortes während der Verbindung, eine Verbesserung der Isolation des geführten Abschnitts und eine Verbesserung des Wirkungsgrads.
Das Merkmal der oben beschriebenen Ausführungsform kann wie folgt zusammengefasst werden. Die Statorwicklung 238 enthält die Phasenwicklungen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, die durch das Verbinden mehrerer Segmentspulen 240 gebildet sind, die in einer angenäherten U-Form ausgebildet sind. Ferner ist z. B., wie in den 8 und 9 veranschaulicht ist, der Sternpunktdraht 244, der die U-Phasen-Wicklung und die W-Phasen-Wicklung verbindet, aus einem einzigen kontinuierlichen Leiter ausgebildet, der über die verschiedenen Nuten 24 verläuft. Der Sternpunktdraht 245, der den Sternpunktdraht 244 und die V-Phasen-Wicklung verbindet, ist aus der Nut 24 herausgezogen, die zwischen den zwei oben erwähnten Nuten angeordnet ist, und mit dem Sternpunktdraht 244 verbunden. Folglich besitzt die Ausführungsform die Konfiguration, in der die Verbindungsabschnitte der zwei Sternpunktdrähte 244 und 245 verbunden sind. Deshalb ist das Einstellen des Ortes im Vergleich zu dem Fall, in dem drei Sternpunktdrähte verbunden sind, wie in der herkömmlichen Konfiguration, leicht, wobei dadurch eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Verbindungsoperation geschaffen wird. Weil ferner die Verbindung an einer Zwischenstelle der drei Nuten hergestellt ist, kann die Gesamtlänge des Sternpunktdrahtes verringert werden, wobei dadurch eine Verbesserung des Wirkungsgrades der rotierenden elektrischen Maschine geschaffen wird.
Es wird angegeben, dass, um die Gesamtlänge des Sternpunktdrahtes weiter zu verringern, die Teilungen zwischen den drei Nuten, aus denen die Sternpunktdrähte 244 und 245 herausgezogen sind, vorzugsweise die gleichen sind, wie in 9 veranschaulicht ist. Natürlich kann die Verringerung der Länge in einer Konfiguration geschaffen werden, in der die Teilungen nicht die gleichen sind.
Als ein Verfahren zum Bilden des Sternpunktdrahtes, damit er ein einziger kontinuierlicher Leiter ist, kann der Sternpunktdraht 244 zwischen der U-Phasen-Wicklung und der W-Phasen-Wicklung vorgesehen sein, wie in 9 veranschaulicht ist. Ferner kann der Sternpunktdraht 246 zwischen der U-Phasen-Wicklung und der V-Phasen-Wicklung vorgesehen sein, wie in 11 veranschaulicht ist. Außerdem kann der Sternpunktdraht zwischen der V-Phasen-Wicklung und der W-Phasen-Wicklung vorgesehen sein, obwohl dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist.
Wenn die Zunahme der Höhenabmessung des Spulenendes aufgrund der Bereitstellung des Verbindungsabschnitts zu unterdrücken ist, ist es ferner bevorzugt, zwei Verbindungsabschnitte anzuordnen, die in der radialen Richtung des Statorkerns 232 anzuordnen sind, wie in den 9 und 11 veranschaulicht ist. Wenn die Zunahme der Breitenabmessung des Spulenendes unterdrückt werden soll, ist es bevorzugt, die Verbindungsabschnitte, die in der axialen Richtung aufwärts und abwärts anzuordnen sind, so anzuordnen, wie in 12 veranschaulicht ist. Natürlich ist außerdem in der Anordnung, wie sie in den 9 und 11 veranschaulicht ist, die Abmessung in der radialen Richtung im Vergleich zu der herkömmlichen Konfiguration niedrig gehalten, in der drei Verbindungsabschnitte in der radialen Richtung angeordnet sind.
Ferner kann durch das Bilden des Leiters des Abschnitts, der aus wenigstens einer der Nuten herausgezogen ist, der Sternpunktdrähte 244 und 245, wie in 9 veranschaulicht ist, mit dem gerade geformten Abschnitt S und dem gebogen geformten Abschnitt C, wie in 10 veranschaulicht ist, eine komplizierte Form leicht gebildet werden. Dadurch kann der Sternpunktdraht geformt sein, um herumgeführt zu werden, um mit der Spule des Spulenendes 239a nicht in Kontakt zu gelangen, wobei dadurch ermöglicht wird, dass die Zunahme der Abmessung des Spulenendes soviel wie möglich unterdrückt wird.
Es wird angegeben, dass die oben gegebene Beschreibung lediglich ein Beispiel ist. Das Beispiel begrenzt oder beschränkt nicht die Korrelation zwischen dem Inhalt der Beschreibung der Ausführungsform und dem Inhalt der Ansprüche beim Auslegen der Erfindung. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Beschreibung z. B. für eine Statorwicklung als ein Beispiel gegeben, die einen einzigen Stern besitzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den einzigen Stern eingeschränkt und kann auf eine Statorwicklung angewendet werden, die eine Zwei-Stern-Schaltung besitzt. Ferner ist die Beschreibung für den Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs als ein Beispiel gegeben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung zum Antreiben eines Fahrzeugs eingeschränkt und kann auf verschiedene Arten von Motoren angewendet werden. Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf Motoren eingeschränkt, wobei sie auf verschiedene Arten von rotierenden elektrischen Maschinen, wie z. B. einen Generator, angewendet werden kann.
Oben sind verschiedene Ausführungsformen und beispielhafte Modifikationen beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Inhalte derartiger Ausführungsformen und beispielhafter Modifikationen eingeschränkt. Weitere Aspekte, die innerhalb der technischen Ideen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, sind im Erfindungsgedanken und im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der folgenden Basisanmeldung, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist:
Japanische Patentanmeldung Nr. 2011-194885 (angemeldet am 7. September 2011)

Claims

Stator für eine rotierende elektrische Maschine, der umfasst: einen Statorkern, der mehrere Nuten enthält, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind; und eine Statorwicklung, die aus einem Leiter ausgebildet ist, der einen rechtwinkligen Querschnitt und eine Isolationsbeschichtung besitzt, wobei die Statorwicklung konfiguriert ist, um in die Nut eingesetzt zu werden, wobei die Statorwicklung enthält: eine erste, eine zweite und eine dritte Phasenwicklung, die durch das Verbinden mehrerer Segmentspulen, die in einer annähernden U-Form ausgebildet sind, konfiguriert sind, einen ersten Sternpunktdraht, der aus einem einzigen kontinuierlichen Leiter, der über eine erste Nut und eine zweite Nut verläuft, ausgebildet ist und konfiguriert ist, um die erste Phasenwicklung und die zweite Phasenwicklung zu verbinden, und einen zweiten Sternpunktdraht, der aus einer dritten Nut herausgezogen ist und konfiguriert ist, um die dritte Phasenwicklung und den ersten Sternpunktdraht zu verbinden.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Nut, in die der erste Sternpunktdraht eingesetzt ist, und die dritte Nut, in die der zweite Sternpunktdraht eingesetzt ist, in einer Umfangsrichtung in einer Reihenfolge der ersten Nut, der dritten Nut und der zweiten Nut angeordnet sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die erste Nut und die zweite Nut, in die der erste Sternpunktdraht eingesetzt ist, und die dritte Nut, in die der zweite Sternpunktdraht eingesetzt ist, in einer Umfangsrichtung in einer Reihenfolge der ersten Nut, der zweiten Nut und der dritten Nut angeordnet sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die erste, die zweite und die dritte Nut mit der gleichen Nutteilung angeordnet sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei ein Verbindungsabschnitt des ersten Sternpunktdrahtes und ein Verbindungsabschnitt des zweiten Sternpunktdrahtes so angeordnet sind, dass sie in einer radialen Richtung des Statorkerns angeordnet sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei ein Verbindungsabschnitt des ersten Sternpunktdrahtes und ein Verbindungsabschnitt des zweiten Sternpunktdrahtes so angeordnet sind, dass sie in einer axialen Richtung des Statorkerns angeordnet sind.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei ein Leiterabschnitt von wenigstens irgendeinem des ersten und des zweiten Sternpunktdrahtes, der aus einer Nut herausgezogen ist, mit einem gerade geformten Abschnitt und einem gebogen geformten Abschnitt konfiguriert ist.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Isolationsbeschichtung jedes Verbindungsabschnitts des ersten und des zweiten Sternpunktdrahtes entfernt ist.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die Verbindungsabschnitte eines ersten und eines zweiten Sternpunktdrahtes mit einem Isolationsmaterial abgedeckt sind.
Rotierende elektrische Maschine, die umfasst: den Stator für eine rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1; und einen Rotor, der über eine Lücke bei dem Statorkern drehbar angeordnet ist.