DE112013000618B4

DE112013000618B4 - Rotierende elektrische Maschine und mit der rotierenden elektrischen Maschine ausgestattetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE112013000618B4
Application number: DE112013000618.9T
Authority: DE
Inventors: c/o HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS Ikeda Taisuke; c/o HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS Saito Yasuyuki; c/o HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS Hamano Hiroshi; c/o HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS L Kobayashi Ryoji; c/o HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS Lt Kano Yuji
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: BR112014017815A8; DE112013000618T5; CN104054236A; CN107026525A; US20140361646A1; DE112013000618B8; BR112014017815A2; US10056794B2; CN104054236B; US20180091007A1; IN2014DN05718A; WO2013108680A1; BR112014017815B1; US20180342914A1; US10340756B2; KR20140116059A; US9871417B2; KR101635863B1; JP5948061B2; JP2013150437A

Abstract

Rotierende elektrische Maschine (200, 202), die umfasst: einen Statorkern (232) mit mehreren darin ausgebildeten Schlitzen (237); eine mehrere Phasen aufnehmende Statorwicklung (238), die mehrere mit einem Wellenwicklungsmuster gewickelte Spulenwicklungen (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) aufweist, die jeweils aus Schlitzleitern (233a) und Querleitern (233b) bestehen, wobei die Schlitzleiter (233a) jeweils an einem der Schlitze (237) in dem Statorkern (232) eingesetzt sind, und eine von mehreren Schichten bilden, und die Querleiter (233b) jeweils gleichseitige Enden von in unterschiedliche Schlitze eingesetzten Schlitzleitern (233a) verbinden, um ein Spulenende zu bilden; und einen Rotor (250), der drehbar mit einem Luftspalt angeordnet ist, so dass er sich relativ zu dem Statorkern (232) drehen kann und der mehrere Magneten (254) und mehrere magnetische ausgeprägte Hilfspolabschnitte (259) umfasst, die jeweils zwischen den Polen ausgeformt sind, die mit den Magneten (254) gebildet werden, wobei: die Querleiter (233b) die Schlitzleiter (233a) derart verbinden, so dass sie rittlings durch die Schlitze (237) verlaufen und ein Schlitzabstand Np, auf der einen Seite der Spulenenden N + 1 beträgt, und so dass sie rittlings durch die Schlitze (237) verlaufen und ein Schlitzabstand Np, auf der anderen Seite der Spulenenden N – 1 beträgt, wobei N eine Anzahl der Schlitze pro Pol ist; ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine und ein mit der rotierenden elektrischen Maschine ausgestattetes Fahrzeug. Eine rotierende elektrische Maschine mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1 ist beispielsweise aus der US 2011/0254474 A1 bekannt.
Hintergrund
Die Windungstechnologien, die in Verbindung mit rotierenden elektrischen Maschinen angewendet werden, die verwendet werden, um Fahrzeuge anzutreiben, umfassen diejenige, die in der US 6894417 B2 offengelegt ist. Zusätzlich umfassen Technologien, die sich auf Rotoren beziehen und im Stand der Technik bekannt sind, die Technologie, die in der JP 2010-098830 A offengelegt ist. Weitere rotierenden elektrischen Maschinen sind aus der DE 103 21 956 A1 , JP 2004-364 464 A , US 2009/0 230 802 A1 sowie der WO 2012/011 493 A1 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Eine rotierende elektrische Maschine, die in einem elektrischen Fahrzeug oder dergleichen angebracht ist, soll arbeiten, ohne erheblichen Lärm zu erzeugen. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lärmminderung bei einer rotierenden elektrischen Maschine zu erzielen. Im Hinblick auf die aus der US 2011/0254474 A1 bekannten rotierenden elektrischen Maschine ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, deren Drehmomentwelligkeit, insbesondere in Bezug auf höhere harmonische Ordnungen, während des Betriebs weiter zu reduzieren.
Lösung des Problems
Das zuvor beschriebene Problem wird mit einer rotierenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Gemäß eines nebengeordneten Aspektes nach Anspruch 8 wird zudem ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine angegeben.
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Lärmminderung bei einer rotierenden elektrischen Maschine und einem mit der rotierenden elektrischen Maschine ausgestatteten Fahrzeug erzielt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
(1) Ein schematisches Diagramm, das die Struktur eines Hybrid-Elektrofahrzeugs zeigt.
(2) Ein Schaltdiagramm mit Bezug auf die Stromrichtervorrichtung 600
(3) Eine Schnittansicht der rotierenden elektrischen Maschine 200
(4) Abbildungen des Rotorkerns 252
(5) Eine Schnittansicht des Stators 230 und des Rotors 250
(6) Eine perspektivische Ansicht des Stators 230
(7) Ein Verbindungsdiagramm mit Bezug auf die Statorwicklung 238
(8) Ein detailliertes Verbindungsdiagramm mit Bezug auf die U-Phasenwicklung
(9) Ein Teil der U1-Phasen-Wicklungsgruppe in einer Vergrößerung
(10) Ein Teil der U2-Phasen-Wicklungsgruppe in einer Vergrößerung
(11) Ein Diagramm, das die Positionsanordnung zeigt, mit der der Schlitzleiter 233a angeordnet sind
(12) Diagramme, die die Positionsanordnung bei den Schlitzleitern 233a zeigen
(13) Teilweise Schnittansichten des Stators 230 und des Rotors 250 in Vergrößerungen
(14) Eine Veranschaulichung des Reluktanzdrehmoments
(15) Darstellungen, die eine Magnetflussverteilung zeigen, die in einem Zustand ohne angelegten Strom auftreten kann
(16) Ein Diagramm, das zeigt, wie das Rastdrehmoment verringert werden kann
(17) Ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Verhältnis τm/τp, das den Grad des Bogens an den magnetischen Polen darstellt, und dem Rastdrehmoment zeigt
(18) Ein Diagramm, das Schwingungsformen des Rastdrehmoments zeigt
(19) Ein Diagramm, das Schwingungsformen der angelegten Spannung zeigt
(20) Ein Diagramm, das Ergebnisse, die durch die Analyse der höheren harmonischen Komponente in den Schwingungsformen der angelegten Spannung erhalten werden, zeigt
(21) Ein Diagramm, das Schwingungsformen des Drehmoments zeigt, die durch Liefern eines Wechselstroms induziert werden
(22) Ein Diagramm, das Ergebnisse, die durch die Analyse der höheren harmonischen Komponente in den Schwingungsformen des Drehmoments erhalten werden, zeigt
(23) Eine Darstellung der toroidalen Schwingungsmode nullter Ordnung an dem Stator
(24) Eine Darstellung der toroidalen Schwingungsmode sechster Ordnung an dem Stator
(25) Eine Darstellung der Schwingungsmode, die die toroidale Komponente sechster Ordnung an dem Stator aufnimmt, wobei die Phase an den beiden Enden, die einander entlang der Achsenrichtung gegenüberliegen, umgekehrt ist
(26) Ein ausführliches Verbindungsdiagramm in Bezug auf die U-Phasenwicklung, die in einer zweiten Ausführungsform erzielt wird
(27) Ein Diagramm, das die Positionsanordnung zeigt, mit der die Schlitzleiter 233a in der zweiten Ausführungsform angeordnet sind
(28) Ein ausführliches Verbindungsdiagramm in Bezug auf die U-Phasenwicklung, die in einer dritten Ausführungsform erzielt wird
(29) Ein Diagramm, das die Positionsanordnung zeigt, mit der die Schlitzleiter 233a in der dritten Ausführungsform angeordnet sind
Beschreibung der Ausführungsformen
Es folgt eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf die Zeichnungen gegeben wird.
(Erste Ausführungsform)
Die rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt eine Lärmminderung durch Reduzierung des Ausmaßes der Drehmomentwelligkeit. Aus diesem Grund ist sie ideal für Anwendungen, in denen sie als ein Fahrmotor für ein Elektrofahrzeug verwendet wird. Obwohl die rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung in einem reinen Elektrofahrzeug, das den Fahrbetrieb ausschließlich mit der rotierenden elektrischen Maschine ausführt, oder in einem Hybrid-Elektrofahrzeug, das sowohl von einem Kraftmaschine als auch von einer rotierenden elektrischen Maschine angetrieben wird, angewendet werden kann, wird die folgende Beschreibung unter der Annahme, dass die vorliegende Erfindung in einem Hybrid-Elektrofahrzeug angewendet wird, gegeben.
1 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit einer darin installierten rotierenden elektrischen Maschine zeigt, die in einer Ausführungsform erhalten wird. Ein Motor 120, eine erste rotierende elektrische Maschine 200, eine zweite rotierende elektrische Maschine 202 und eine Batterie 180 sind in einem Fahrzeug 100 montiert. Wenn eine durch die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 vermittelte Antriebskraft erforderlich ist, liefert die Batterie 180 eine Gleichstromleistung an eine Stromrichtervorrichtung 600, die die Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umwandelt und die Wechselstromleistung an die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 liefert. Zusätzlich wird während eines regenerativen Fahrbetriebs der von den rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 erzeugte Wechselstrom an die Stromrichtervorrichtung 600 geliefert, die die Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umwandelt und Gleichstromleistung an die Batterie 180 liefert. Der Gleichstrom aus und in die Batterie 180 mit den rotierenden elektrischen Maschine 200 und 202 wird durch Austausch über die Stromrichtervorrichtung 600 durchgeführt. Zusätzlich ist, obwohl sie nicht gezeigt ist, eine Batterie, die Niederspannungs-Leistung (z. B. 14 V Leistung) bereitstellt, in dem Fahrzeug installiert, um Gleichstromleistung an die Steuerschaltungen zu liefern, die nachfolgend beschrieben werden.
Das über die Kraftmaschine 120 und die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 erzeugte Drehmoment wird auf die Vorderräder 110 über ein Getriebe 130 und eine Differentialgetriebeeinheit 160 übertragen. Das Getriebe 130 wird durch eine Getriebesteuereinrichtung 134 gesteuert, während die Kraftmaschine 120 durch eine Kraftmaschinensteuervorrichtung 124 gesteuert wird. Die Batterie 180 wird durch eine Batteriesteuervorrichtung 184 gesteuert. Die Getriebesteuervorrichtung 134, die Kraftmaschinensteuervorrichtung 124, die Batteriesteuervorrichtung 184, die Stromrichtervorrichtung 600 und eine integrierte Steuervorrichtung 170 sind miteinander über eine Kommunikationsleitung 174 verbunden.
Die integrierte Steuervorrichtung 170, die eine übergeordnete Steuerungsvorrichtung relativ zu der Getriebesteuervorrichtung 134, der Kraftmaschinensteuervorrichtung 124, der Stromrichtervorrichtung 600 und der Batteriesteuervorrichtung 184 ist, empfängt über die Kommunikationsleitung 174 Informationen, die aus der Getriebesteuervorrichtung 134, der Kraftmaschinensteuervorrichtung 124, der Stromrichtervorrichtung 600 und der Batteriesteuervorrichtung 184 stammen und die die Zustände der einzelnen untergeordneten Steuervorrichtungen anzeigen. Basierend auf den so empfangenen Informationen, erzeugt die integrierte Steuervorrichtung 170 durch einen Rechenbetrieb einen Steuerbefehl für jede entsprechende Steuervorrichtung. Der Steuerbefehl, der durch den Rechenbetrieb erzeugt wird, wird dann an die jeweilige Steuervorrichtung über die Kommunikationsleitung 174 übertragen.
Die Hochspannungsbatterie 180, die aus Sekundärzellen, wie Lithiumionen-Batteriezellen oder Nickel-Hydrid-Batteriezellen gebildet ist, ist zur Ausgabe einer Hochspannungsgleichstromleistung in einem Bereich von 250 bis 600 V oder höher fähig. Die Batteriesteuervorrichtung 184 gibt über die Kommunikationsleitung 174 Informationen, die den Zustand der Ladung/Entladung in der Batterie 180 und die Zustände der einzelnen Batteriezelleneinheiten, die die Batterie 180 bilden, anzeigen, an die integrierte Steuerungsvorrichtung 170 aus.
Wenn auf der Grundlage der Informationen, die von der Batterie-Steuervorrichtung 184 geliefert werden, geurteilt wird, dass die Batterie 180 aufgeladen werden muss, gibt die integrierte Steuervorrichtung 170 einen Stromerzeugungsbetriebsbefehl an die Stromrichtervorrichtung 600 aus. Die primären Funktionen der integrierten Steuervorrichtung 170 umfassen ferner eine Verwaltung der Drehmomentabgabe von der Kraftmaschine 120 und den rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202, eine Rechenverarbeitung, die ausgeführt wird, um das Gesamtdrehmoment, das die Summe der Drehmomentabgabe von der Kraftmaschine 120 und der Drehmomentabgaben der rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 darstellt, zu berechnen und ein Drehmomentverteilungsverhältnis zu berechnen, und die Übertragung der Steuerbefehle, die auf der Grundlage der Rechenverarbeitungsergebnisse erzeugt werden, an die Getriebesteuervorrichtung 134, die Kraftmaschinensteuervorrichtung 124 und die Stromrichtervorrichtung 600. Basierend auf einem Drehmomentbefehl, der durch die integrierte Steuervorrichtung 170 ausgegeben wird, steuert die Stromrichtervorrichtung 600 die rotierenden elektrischen Maschine 200 und 202, um ein Drehmoment auszugeben oder elektrischen Strom zu erzeugen, wie in dem Befehl angegeben.
Die Stromrichtervorrichtung 600 umfasst Leistungshalbleiter, die Umrichter darstellen, über die die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 im Betrieb angesprochen werden. Die Stromrichtervorrichtung 600 steuert einen Schaltbetrieb der Leistungshalbleiter auf der Basis eines Befehls, der von der integrierten Steuervorrichtung 170 ausgegeben wird. Wenn die Leistungshalbleiter wie oben beschrieben in dem Schaltbetrieb sind, werden die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 jeweils angetrieben, um als Elektromotor oder als Stromgenerator zu arbeiten.
Beim Verwenden der rotierenden elektrischen Maschinen, 200 und 202 im Betrieb als Elektromotoren, wird der Gleichstrom, der von Hochspannungsbatterie 180 geliefert wird, an Gleichstromanschlüsse der Umrichter in der Stromrichtervorrichtung 600 geliefert. Die Stromrichtervorrichtung 600 steuert den Schaltbetrieb der Leistungshalbleiter, so dass der an die Umrichter gelieferte Gleichstrom in Dreiphasen-Wechselstrom umgewandelt wird und liefert die Dreiphasen-Wechselstromleistung an die rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202. Beim Verwenden der rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 im Betrieb als Generatoren, werden die Rotoren der rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 mit einem von außen angelegten Drehmoment angetrieben und damit dreiphasiger Wechselstrom an den Statorwicklungen der rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 erzeugt. Der so erzeugte Dreiphasen-Wechselstrom wird in der Stromrichtervorrichtung 600 in Gleichstrom umgerichtet und die Hochspannungsbatterie 180 wird mit dem zugeführten Gleichstrom aufgeladen.
2 ist ein Schaltdiagramm in Bezug auf die in 1 gezeigte Stromrichtervorrichtung 600. Die Stromrichtervorrichtung 600 umfasst eine erste Umrichtervorrichtung für die rotierende elektrischen Maschine 200 und eine zweite Umrichtervorrichtung für die rotierende elektrische Maschine 202. Die erste Umrichtervorrichtung umfasst ein Leistungsmodul 610, eine erste Ansteuerschaltung 652, die den Schaltbetrieb der Leistungshalbleiter 21 in dem Leistungsmodul 610 steuert, und einen Stromsensor 660, der einen elektrischen Strom bei der rotierenden elektrischen Maschine 200 detektiert. Die Ansteuerschaltung 652 ist auf einem Ansteuerschaltungssubstrat 650 angeordnet.
Die zweite Umrichtereinrichtung umfasst ein Leistungsmodul 620, eine zweite Ansteuerschaltung 656, die den Schaltbetrieb der Leistungshalbleiter 21 in dem Leistungsmodul 620 steuert, und einen Stromsensor 662, der einen elektrischen Strom in der rotierenden elektrischen Maschine 202 detektiert. Die Ansteuerschaltung 656 ist auf einem Ansteuerschaltungssubstrat 654 angeordnet. Eine Steuerschaltung 648, die auf einem Steuerschaltungssubstrat 646 angeordnet ist, ein Kondensator-Modul 630 und eine Übertragungs-/Empfangsschaltung 644, die auf einem Anschlusssubstrat 642 montiert ist, werden alle von der ersten Umrichtervorrichtung und der zweiten Umrichtervorrichtung geteilt.
Die Leistungsmodule 610 und 620 werden mit Ansteuersignalen, die von den entsprechenden Ansteuerschaltungen 652 und 656 ausgegeben werden, in Betrieb versetzt. Die Leistungsmodule 610 und 620 richten jeweils den von der Batterie 180 gelieferten Gleichstrom in Dreiphasen-Wechselstromleistung um und liefern den Dreiphasen-Wechselstrom, der sich aus der Umrichtung ergibt, an eine Statorwicklung, die eine Ankerwicklung der entsprechenden rotierenden elektrischen Maschine 200 oder 202 darstellt. Zusätzlich können die Leistungsmodule 610 und 620 Wechselstrom, der in die Statorwicklungen der rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 induziert wird, in Gleichstrom umwandeln und den Gleichstrom, der sich aus der Umwandlung ergibt, an die Hochspannungsbatterie 180 liefern.
Wie in 2 gezeigt umfassen die Leistungsmodule 610 und 620 jeweils eine Dreiphasen-Brückenschaltung mit Reihenschaltungen, von denen jede eine der drei Phasen entspricht, die parallel zwischen der Seite des positiven Pols und der Seite des negativen Pols der Batterie 180 elektrisch verbunden sind. Jede Reihenschaltung umfasst einen Leistungshalbleiter 21, der einen oberen Zweig bildet und einen Leistungshalbleiter 21, der einen unteren Zweig bildet, die in Reihe geschaltet sind. Da das Leistungsmodul 610 und das Leistungsmodul 620 Schaltungsstrukturen anwenden, die im Wesentlichen identisch zueinander sind, wie in 2 gezeigt, konzentriert sich die folgende Beschreibung auf das Leistungsmodul 610, das als ein repräsentatives Beispiel gewählt wird.
Die in der Ausführungsform verwendeten Schaltleistungshalbleiterelemente sind IGBT (Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode) 21. Ein IGBT 21 weist drei Elektroden auf: eine Kollektorelektrode, eine Emitterelektrode und eine Gateelektrode. Eine Diode 38 ist zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode des IGBT 21 elektrisch angeschlossen. Die Diode 38 umfasst zwei Elektroden; eine Kathodenelektrode und eine Anodenelektrode, wobei die Kathodenelektrode elektrisch mit der Kollektorelektrode des IGBT 21 und die Anodenelektrode elektrisch mit der Emitter-Elektrode des IGBT 21 verbunden ist, um die Richtung, die von der Emitterelektrode zu der Kollektorelektrode an der IGBT 21 verläuft, als Vorwärtsrichtung zu definieren.
Es ist zu beachten, dass MOSFETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) stattdessen als Schaltleistungshalbleiterelemente verwendet werden können. Ein MOSFET enthält drei Elektroden; eine Drain-Elektrode, eine Source-Elektrode und eine Gate-Elektrode. Der MOSFET erfordert keine Diode 38, wie diejenigen, die in 2 dargestellt sind, da er eine parasitäre Diode umfasst, mit der die Richtung, die von der Drain-Elektrode zu der Source-Elektrode verläuft, als die Vorwärtsrichtung definiert wird und die zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode vorhanden ist.
Der obere und der untere Zweig in der Reihenschaltung, die einer gegebenen Phase entsprechen, werden durch elektrisches Verbinden der Emitter-Elektrode eines IGBT 21 und der Kollektorelektrode eines anderen IGBT 21 in Reihe konfiguriert. Es ist zu beachten, dass, obwohl die Figur den oberen Zweig und den unteren Zweig, die einer gegebenen Phase entsprechen, mit jeweils einer einzelnen IGBT ausgestattet zeigt, eine große Stromsteuerkapazität in der Ausführungsform gewährleistet sein muss und daher mehrere IGBT verbunden geschaltet werden, um einen oberen Zweig oder einen unteren Zweig in dem tatsächlichen Leistungsmodul zu bilden. Zum Zwecke der Vereinfachung wird in der folgenden Erläuterung angenommen, dass jeder Zweig von einem einzigen Leistungshalbleiter gebildet wird.
In der mit Bezug auf 2 beschriebenen Ausführungsform ist jeder obere oder untere Zweig, der einer der drei Phasen entspricht, ist tatsächlich mit drei IGBT ausgebildet. Die Kollektor-Elektrode des IGBT 21, die den oberen Zweig in einer gegebenen Phase bildet, ist elektrisch mit der Seite des positiven Pols der Batterie 180 verbunden, während die Source-Elektrode des IGBT 21, die den unteren Zweig in einer gegebenen Phase bildet, elektrisch mit der Seite des negativen Pols der Batterie 180 verbunden ist. Ein mittlerer Punkt zwischen den Zweigen, die jeder Phase entsprechen, (ein Bereich, in dem die Emitter-Elektrode des IGBT auf der Seite des oberen Zweigs und die Kollektorelektrode des IGBT auf der Seite des unteren Zweigs verbunden sind) ist elektrisch mit der Ankerwicklung (Statorwicklung) an der entsprechenden Phase an der entsprechenden rotierenden elektrischen Maschine 200 oder 202 verbunden.
Die Ansteuerschaltungen 652 und 656, die Ansteuereinheiten bilden, über die die entsprechenden Umrichtereinheiten 610 und 620 gesteuert werden, erzeugen jeweils Antriebssignale, die verwendet werden, um die IGBT 21 basierend auf einem Steuersignal, das von der Steuerschaltung 648 ausgegeben werden, anzusteuern. Die Ansteuersignale, die an den einzelnen Ansteuerschaltungen 652 und 656 erzeugt werden, sind werden jeweils an die Gates der verschiedenen Leistungshalbleiterelemente in den entsprechenden Leistungsmodulen 610 und 620 ausgegeben. Die Ansteuerschaltungen 652 und 656 sind jeweils als ein Block konfiguriert, der aus sechs integrierten Schaltungen gebildet wird, die Ansteuersignale erzeugen, die an die Gates des oberen und des unteren Zweigs, die den verschiedenen Phasen entsprechen, geliefert werden.
Die Steuerschaltung 648, die die Umrichtervorrichtungen 610 und 620 steuert, wird von einem Mikrocomputer gebildet, der durch Rechenbetrieb ein Steuersignal (einen Steuerwert) erzeugt, auf dessen Grundlage die mehreren Schaltleistungshalbleiterelemente in Betrieb versetzt werden (ein-/ausgeschaltet werden). Ein Drehmoment-Befehlssignal (ein Drehmoment-Befehlswert), das von einer übergeordneten Steuervorrichtung geliefert wird, Sensorausgaben von den Stromsensoren 660 und 662 und die Sensorausgaben von Drehsensoren, die an den rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 montiert sind, werden in die Steuerschaltung 648 eingegeben. Basierend auf diesen eingegebenen Signalen berechnet die Steuerschaltung 648 Steuerwerte und gibt Steuersignale an die Ansteuerschaltungen 652 und 656 aus, die verwendet werden sollen, um die Schaltzeitvorgabe zu steuern.
Die Übertragungs-/Empfangsschaltung 644, die auf dem Anschlusssubstrat 642 montiert ist, das die Stromrichtervorrichtung 600 mit einer externen Steuervorrichtung elektrisch verbindet, ist über die Kommunikationsleitung 174, die in 1 gezeigt wird, in einen Informationsaustausch mit einer anderen Vorrichtung verwickelt. Das Kondensatormodul 630, das eine Glättungsschaltung bildet, über die das Ausmaß der Gleichspannungsfluktuation, die auftreten, wenn die IGBT 21 sich im Schaltbetrieb befinden, verringert werden ist elektrisch mit gleichstromseitigen Anschlüssen des ersten Leistungsmoduls 610 und des zweiten Leistungsmoduls 620 parallel geschaltet.
3 zeigt die rotierende elektrische Maschine 200 aus 1 in einer Schnittansicht. Es ist zu beachten, dass, da die Struktur der rotierenden elektrischen Maschine 200 im Wesentlichen identisch zu der der rotierenden elektrischen Maschine 202 ist, die folgende Beschreibung sich auf die rotierende elektrische Maschine 200 konzentriert, die als repräsentatives Beispiel hergenommen wird. Die nachfolgend beschriebenen Strukturmerkmale müssen jedoch nicht in beiden rotierenden elektrischen Maschinen 200 und 202 angewendet werden, solange sie in einer von ihnen angewendet werden.
Ein Stator 230, der innerhalb eines Gehäuses 212 aufgenommen ist, weist einen Statorkern 232 und eine Statorwicklung 238 auf. Auf der inneren Umfangsseite des Statorkerns 232 ist ein Rotor 250 drehbar über einem Luftspalt 222 gelagert. Der Rotor 250 umfasst einen Rotorkern 252, der auf einer Welle 218 befestigt ist, Permanentmagnete 254 und nicht-magnetische Kontaktplatten 226. Das Gehäuse 212 enthält ein Paar von Stirnklammern 214, an denen jeweils ein Lager 216 angeordnet ist. Die Welle 218 ist drehbar über das Lager 216 gelagert.
Ein Drehgeber 224, der die Positionen der Pole an dem Rotor 250 und die Drehzahl des Rotors 250 detektiert, ist an der Welle 218 angeordnet. Ein Ausgangssignal von dem Drehgeber 224 wird von der in 2 gezeigten Steuerschaltung 648 aufgenommen. Die Steuerschaltung 248 gibt ein Steuersignal, das auf der Basis der Ausgabe, die aufgenommen worden ist, erzeugt wird, an die Ansteuerschaltung 652 aus. Die Ansteuerschaltung 652 gibt wiederum ein Ansteuersignal, das auf der Grundlage des Steuersignals erzeugt wird, an das Leistungsmodul 610 aus. Bei dem Leistungsmodul 610 wird ein Schaltvorgang auf der Grundlage des Steuersignals ausgeführt, um den Gleichstrom, der von der Batterie 180 geliefert wird, in Dreiphasen-Wechselstrom umzurichten. Dieser Dreiphasen-Wechselstrom wird an die Statorwicklung 238, die in 3 gezeigt wird geliefert und als Ergebnis wird ein rotierendes Magnetfeld an dem Stator 230 erzeugt. Die Frequenz des Dreiphasen-Wechselstroms wird auf der Basis eines Ausgabewerts, der von dem Drehgeber 224 geliefert wird, gesteuert und die Phasen des Dreiphasen-Wechselstroms relativ zu dem Rotor 250 werden ebenfalls auf der Basis des Ausgabewerts, der von dem Drehgeber 224 geliefert wird, gesteuert.
4(a) zeigt den Rotorkern 252 des Rotors 250 in einer Perspektive. Der Rotorkern 252 ist eine dreistufige Struktur, die aus zwei verschiedenen Arten von Kernen 301 und 302 gebildet wird, wie sie in 4(b) gezeigt werden. Die Länge H2 des Kerns 302, die entlang der Achsenrichtung gemessen wird, ist im Wesentlichen so festgelegt, dass sie gleich der Summe der Längen H1 der Kerne 301 entlang der Achsenrichtung ist.
5 zeigt Abschnitte des Stators 230 und des Rotors 250, wobei 5(a) sie in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A zeigt, die durch den Kern 301 verläuft (siehe 3) und 5(b) sie in einer Schnittansicht entlang der Linie B-B zeigt, die durch den Kern 302 verläuft (siehe 3). Es ist zu beachten, dass 5 keine Darstellung des Gehäuses 212, der Welle 218 und der Statorwicklung 238 beinhaltet. Zahlreiche Schlitze 237 und Zähne 236 sind in einem gleichförmigen Muster entlang des gesamten Innenumfangs des Statorkerns 232 ausgebildet. Bezugszeichen sind nur für einen repräsentativen Schlitz und einen benachbarten Zahn in 5 angegeben. Innerhalb der Schlitze 237 ist ein Schlitzisolator (nicht gezeigt) angeordnet und mehrere Phasenwicklungen entsprechend einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, die die Statorwicklung 238 in 3 bilden, sind in den Schlitzen 237 installiert. Zweiundsiebzig Schlitze 237 sind in gleichen Abständen in der Ausführungsform ausgebildet.
Zusätzlich sind zwölf Löcher 253, bei denen rechteckige Magnete eingesetzt werden sollen, nahe dem äußeren Umfang des Rotorkerns 252 in gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. An jedem Loch 253, deren Tiefe entlang der Achsenrichtung schwankt, ist ein Permanentmagnet 254 eingebettet und mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Die Löcher 253 sind so ausgebildet, dass eine größere Breite, die entlang der Umfangsrichtung gemessen wird, verglichen mit der Breite der Permanentmagneten 254 (254a und 254b), die entlang der Umfangsrichtung gemessen wird, erzielt wird und somit Lochbereiche 257, die auf beiden Seiten jedes Permanentmagneten 254 vorhanden sind, als magnetische Lücken fungieren. Diese Lochbereiche 257 können mit einem Klebstoff gefüllt werden oder sie können zusammen mit den Permanentmagneten 254 unter Verwendung eines Formharzes versiegelt werden. Die Permanentmagnete 254 fungieren als Feldpole des Rotors 250 und der Rotor nimmt in dieser Ausführungsform eine 12-poligen Struktur an.
Die Permanentmagneten 254 sind in der radialen Richtung magnetisiert, und die Magnetisierungsrichtung wird von einem Feldpol zum nächsten umgekehrt. Unter der Annahme, dass die Oberfläche eines Permanentmagneten 254a, die dem Stator zugewandt ist, und die Oberfläche des Permanentmagneten 254a. die sich auf der axialen Seite befindet, jeweils N-Polarität und S-Polarität erhalten, erhalten die statorseitige Oberfläche und die achsenseitige Oberfläche eines Permanentmagneten 254b, der neben dem Permanentmagnet 254a angeordnet ist, jeweils S-Polarität und N-Polarität. Solche Permanentmagnete 254a und 254b sind in einem abwechselnden Muster entlang der Umfangsrichtung angeordnet.
Die Permanentmagnete 254 können zuerst magnetisiert werden und dann in die Löcher 253 eingebettet werden, oder sie können in die Löcher 253 an dem Rotorkern 252 in einem nicht magnetisierten Zustand eingesetzt werden und dann durch Anlegen eines starken Magnetfelds an die eingesetzten Permanentmagneten magnetisiert werden. Sobald sie magnetisiert sind, üben die Permanentmagnete 254 eine starke magnetische Kraft aus. Dies bedeutet, dass, wenn die Permanentmagnete 254 magnetisiert werden, bevor sie an dem Rotor 250 angebracht sind, die zwischen den Permanentmagneten 254 und dem Rotorkern 252 auftretende starke Anziehungskraft wahrscheinlich ein Hindernis während der Permanentmagnetinstallation darstellt. Ferner kann die starke Anziehungskraft, die durch die Permanentmagneten 254 ausgeübt wird, verursachen, dass sich Fremdmaterial wie Eisenstaub auf den Permanentmagneten 254 ansammelt. Aus diesem Grund ist es unter dem Gesichtspunkt der Maximierung der Produktivität bei der Herstellung der rotierenden elektrischen Maschine wünschenswert, die Permanentmagneten zu magnetisieren 254, nachdem sie bei dem Rotorkern 252 eingesetzt sind.
Die Permanentmagnete 254 können neodymbasierte gesinterte Magneten, samariumbasierte gesinterte Magnete, Ferritmagnete oder neodym-basierte Verbundmagneten sein. Die Restmagnetflussdichte der Permanentmagneten 254 beträgt etwa 0,4 bis 1,3 T.
Wenn das rotierende Magnetfeld an dem Stator 230 durch die Dreiphasen-Wechselströme (die Dreiphasen-Wechselströme, die durch die Statorwicklung 238 fließen) induziert wird, wird das Drehmoment mit dem rotierenden Magnetfeld, das auf die Permanentmagneten 254a und 254b wirkt, an dem Rotor 250 erzeugt. Dieses Drehmoment kann als das Produkt der Komponente in dem magnetischen Fluss, der von den Permanentmagneten 254 ausgeübt wird, die mit einer gegebenen Phasenwicklung gekoppelt ist, und der Komponente in dem Wechselstrom, der durch die Phasenwicklungen fließt, die senkrecht zu dem koppelnden magnetischen Fluss ist, ausgedrückt werden. Da die Wechselströme gesteuert werden, um eine Sinuschwingungsform zu erzielen, stellt das Produkt aus der Grundwellenkomponente in dem koppelnden Magnetfluss und der Grundwellenkomponente in dem entsprechenden Wechselstrom die über die Zeit gemittelte Drehmomentkomponente das und das Produkt aus der höheren harmonischen Komponente in dem koppelnden Magnetfluss und der Grundwellenkomponente in dem Wechselstrom stellt die Drehmoment-Welligkeit, d. h. die höhere harmonische Komponente des Drehmoments, dar. Dies bedeutet, dass die Drehmomentwelligkeit durch Reduktion der höheren harmonischen Komponente in dem koppelnden Magnetfluss verringert werden kann. Mit anderen Worten ist, da das Produkt des koppelnden Magnetflusses und der Winkelbeschleunigung, mit der der Rotor sich dreht, die induzierte Spannung darstellt, die Verringerung der höheren harmonischen Komponente in dem koppelnden Magnetfluss äquivalent zur Verringerung der höheren harmonischen Komponente in der induzierten Spannung.
6 zeigt den Stator 230 in einer Perspektive. Die Statorwicklung 238 ist in der Ausführungsform durch Anwenden einer Wellenwicklungsmusters um den Statorkern 232 gewickelt. Spulenenden 241 der Statorwicklung 238 sind an den beiden Stirnflächen des Statorkerns 232 ausgebildet. Zusätzlich werden Leitungsdrähte 242 der Statorwicklung 238 auf der Seite, an der eine der Stirnflächen des Statorkerns 232 angeordnet ist, herausgeführt. Drei Leitungsdrähte 242 werden in Übereinstimmung mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase herausgeführt.
In dem Verbindungsdiagramm in 6, das sich auf die Statorwicklung 238 bezieht, werden das Verbindungsverfahren und die elektrische Phasenbeziehung zwischen den Phasen der einzelnen Phasenwicklungen angezeigt. Die Statorwicklung 238 ist in der Ausführungsform durch die Übernahme einer Doppelsternschaltung erreicht, in der eine erste Sternschaltung, die aus einer U1-Phasenwicklungsgruppe, einer V1-Phasenwicklungsgruppe und einer W1-Phasenwicklungsgruppe gebildet wird, parallel zu einer zweiten Sternschaltung geschaltet ist, die aus einer U2-Phasen-Wicklungsgruppe, einer V2-Phasenwicklungsgruppe und einer W2--Phasenwicklungsgruppe gebildet wird. Die U1-Phasenwicklungsgruppe, die V1-Phasenwicklungsgruppe, die W1-Phasenwicklungsgruppe, die U2-Phasenwicklungsgruppe, die V2-Phasenwicklungsgruppe und die W2-Phasenwicklungsgruppe sind jeweils aus vier Spulenwicklungen aufgebaut. Das heißt, die U1-Phasenwicklungsgruppe umfasst Spulenwicklungen U11 bis U14, die V1-Phasenwicklungsgruppe umfasst Spulenwicklungen V11 bis V14, die W1-Phasenwicklungsgruppe umfasst Spulenwicklungen W11 bis W14, die U2-Phasenwicklungsgruppe umfasst Spulenwicklungen U21 bis U24, die V2-Phasenwicklungsgruppe umfasst Spulenwicklungen V21 bis V24 und die W2-Phasenwicklungsgruppe umfasst Spulenwicklungen W21 bis W24.
Wie in 7 gezeigt werden Strukturen, die im Wesentlichen identisch sind mit der, die in Bezug auf die U-Phase verwendet wird, für die V-Phase und die W-Phase übernommen, und die einzelnen Phasenwicklungsgruppen in jeder Sternschaltung sind so angeordnet, dass die Phase der Spannung, die in einer Phasenwicklungsgruppe induziert wird, um 120° relativ zu der Phase der Spannung, die an der nächsten Phasenwicklungsgruppe entlang einer gegebenen Richtung induziert wird, im elektrischen Winkel versetzt ist. Darüber hinaus stellen die Winkel, die durch die Spulenwicklungen in den einzelnen Phasenwicklungsgruppen gebildet werden, relative Phasen dar. Obwohl die Statorwicklung 238 in der Ausführungsform durch Anwenden der Doppelsternschaltung (2Y-Schaltung) mit zwei Sternschaltungen, die parallel geschaltet sind, wie in 7 gezeigt, erreicht wird, kann die Statorwicklung 238 stattdessen eine einzelne Sternschaltung (1Y-Schaltung) mit zwei Sternschaltungen, die in Reihe geschaltet sind, abhängig von der Höhe der Spannung, die erforderlich ist, um die rotierende elektrische Maschine anzutreiben, anwenden.
8 liefert ein detailliertes Verbindungsdiagramm, das sich auf die U-Phasenwicklungsgruppen, die einen Teil der Statorwicklung 238 bilden, bezieht, wobei 8(a) die Spulenwicklungen U13 und U14 in der U1-Phasenwicklungsgruppe zeigt, 8(b) die Spulenwicklungen U11 und U12 in der U1-Phasenwicklungsgruppe zeigt, 8(c) die Spulenwicklungen U21 und U22 in der U2-Phasenwicklungsgruppe zeigt und 8(d), die Spulenwicklungen U23 und U24 in der U2-Phasenwicklungsgruppe zeigt. Wie bereits erläutert sind zweiundsiebzig Schlitze 237 in dem Statorkern 232 (siehe 5) ausgebildet und die Bezugszeichen 01, 02~71, 72 in 8 sind Schlitznummern, die jeweils einem bestimmten Schlitz zugewiesen sind.
Die Spulenwicklungen U11 bis U24 sind jeweils aus Schlitzleitern 233a, die durch Schlitze eingeführt sind, und aus Querleitern 233b aufgebaut, die jeweils die Enden der Schlitzleiter 233a, die durch verschiedene Schlitze eingeführt sind, die auf einer spezifischen Seite angeordnet sind, verbinden, um ein Spulenende 241 (siehe 6) zu bilden. Zum Beispiel ist das Ende eines Schlitzleiters 233a, der durch den Schlitz 237 eingeführt ist, dem die Schlitznummer 55 in 8(a) zugeordnet ist und der auf der oberen Seite in der Figur angeordnet ist, mit dem oberseitigen Ende eines Schlitzleiters 233a, der durch den Schlitz 237 eingeführt ist, dem die Schlitznummer 60 zugewiesen ist, über einen Querleiter 233b, der ein oberes Spulenende bildet, verbunden, während das untere Ende eines Schlitzleiters 233a, der durch den Schlitz 237 eingeführt ist, dem die Schlitznummer 55 zugewiesen ist, mit dem unterseitigen Ende eines Schlitzleiters 233a, der durch den Schlitz 237 eingeführt ist, dem die Schlitznummer 48 zugewiesen ist, über einen Querleiter 233b, der ein unteres Spulenende bildet, verbunden. Eine Spulenwicklung mit einem Wellenwicklungsmuster wird durch eine Verbindung der Schlitzleiter 233a über die Querleiter 233b wie oben beschrieben gebildet.
Wie in weiteren Einzelheiten später erläutert wird, sind vier Schlitzleiter 233a eingefügt Seite an Seite von der inneren Umfangsseite bis zu der äußeren Umfangsseite in jeden Schlitz in der Ausführungsform eingesetzt. Diese vier Schlitzleiter werden als Schicht 1, Schicht 2, Schicht 3 und Schicht 4 bezeichnet, angefangen bei der innersten Seite und fortgesetzt in Richtung der Außenseite. In 8 werden Schlitzleiter in den Spulenwicklungen U13, U14, U21 und U22, die jeweils die Schicht 1 bilden, durch durchgezogene Linien angezeigt und Schlitzleiter in den Spulenwicklungen U13, U14, U21 und U22, die jeweils die Schicht 2 bilden, durch Strichpunktlinien mit einem Punkt angezeigt. Schlitzleiter in den Spulenwicklungen U11, U12, U23 und U24, die jeweils die Schicht 3 bilden, werden mit durchgezogenen Linien angezeigt und Schlitzleiter in den Spulenwicklungen U11, U12, U23 und U24, die jeweils die Schicht 4 bilden, durch Strichpunktlinien mit einem Punkt angezeigt.
Es ist zu beachten, dass die Spulenwicklungen U11 bis U24 jeweils durch Verwendung eines durchgängigen einstückigen Leiters gebildet werden können oder sie zuerst jeweils durch Einführen von Abschnittsspulen (Abschnittsleitern) durch die Schlitze und darauffolgendes Verbinden der Abschnittsspulen durch Schweißen oder dergleichen gebildet werden können. Die Verwendung der Abschnittsspulen ist vorteilhaft, da die Spulenenden 241 an den beiden Enden, die einander gegenüberliegend entlang der Achsenrichtung angeordnet sind, weiter über die Enden des Statorkerns 232 hinaus im Voraus vor dem Einsetzen der Abschnittsspulen durch die Schlitze 237 geformt werden können, was es ermöglicht, auf einfache Weise einen optimalen Isolationsabstand zwischen den verschiedenen Phasen bzw. innerhalb einer gegebenen Phase zu erzeugen. Solch ein optimaler Isolationsabstand gewährleistet zwangsläufig eine wirksame Isolierung durch Vermeidung einer Teilentladung, die auf einer Überspannung der IGBTs 21, die im Schaltbetrieb sind, beruht
Darüber hinaus wird, obwohl das leitende Material, das verwendet wird, um die Spulenwicklungen zu bilden, ein flacher rechteckiger Draht oder ein runder Draht sein kann oder ein leitendes Material, das mit zahlreichen gebündelten dünnen Drähten hergestellt wird, sein kann, die Spulenwicklung idealerweise unter Verwendung eines flachen Drahts gebildet, um den Füllfaktor zu maximieren und letztlich eine kompakte rotierende elektrische Maschine zu erzielen, die eine höhere Ausgangsleistung gewährleistet, und eine höhere Effizienz zu erzielen.
9 und 10 liefern jeweils vergrößerte Ansichten von Teilen der U1-Phasenwicklungsgruppe und der U2-Phasenwicklungsgruppe, die in 8 gezeigt sind. 9 und 10 liefern jeweils eine Ansicht eines Teils der U1-Phasenwicklungsgruppe oder der U2-Phasenwicklungsgruppe, die ungefähr vier Pole aufweist und die den Bereich umfasst, in dem ein Überbrückungsdraht vorhanden ist. Wie in 9(b) gezeigt tritt die Statorwicklungsgruppe U1 beginnend bei dem Leitungsdraht in den Schlitz, dem die Schlitznummer 71 zugewiesen ist, als ein Schicht-4-Schlitzleiter ein und erstreckt sich dann als ein Querleiter 233b rittlings über einen Bereich, der fünf Schlitzen entspricht, bevor sie in den Schlitz, dem die Schlitznummer 66 zugewiesen ist, als ein Schicht-3-Schlitzleiter 233a eintritt. Dann verlässt sie die Schicht-3-Position in der mit Schlitz, dem die Schlitznummer 66 zugewiesen ist, und verläuft dann rittlings über einen Bereich, der sieben Schlitzen entspricht, und führt als Schicht-4-Schlitzleiter in den Schlitz, dem die Schlitznummer 59 zugewiesen ist.
Mit anderen Worten wird die Statorwicklung gewickelt, indem sie einer Wellenwicklungsmuster annimmt, bis sie den Statorkern 232 durch eine volle Umdrehung umrundet, wenn sie die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, einnimmt, wobei ihre Querleiter 233b auf der Spulenstirnseite (der unteren Seite in der Figur) angeordnet sind, wo das Anschlusskabel herausgeführt wird, wobei jeder über die Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 7 gesetzt ist, verläuft und ihre Querleiter 233b auf der gegenüberliegenden Spulenstirnseite angeordnet sind, wobei jeder über die Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 5 gesetzt ist, verläuft. Dieser Abschnitt der Statorwicklung umrundet den Statorkern im Wesentlichen durch eine volle Umdrehung und bildet die Spulenwicklung U11, die in 7 gezeigt ist.
Als nächstes verläuft die Statorwicklung, die die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, verlassen hat, rittlings über einen Bereich, der sechs Schlitzen entspricht, und bewegt sich dann als Schicht-4-Schlitzleiter in den Schlitz, dem die Schlitznummer 72 zugewiesen ist. Der Teil der Statorwicklung in der Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 72 zugewiesen ist, und darüber hinaus bildet die in Spulenwicklung U12, die in 7 gezeigt ist. Wie die Spulenwicklung U11 wird die Spulenwicklung U12 durch Wellenwicklung der Statorwicklung gebildet, so dass sie den Statorkern 232 durch eine volle Umdrehung umrundet, bis er die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, einnimmt, wobei von den Querleitern 233b, die auf der Seite angeordnet sind, auf der der Leiterdraht vorhanden ist, jeder über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 7 festgelegt ist, verläuft und von den Querleitern 233b, die sich auf der gegenüberliegenden Seite befinden, jeder über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 5 gesetzt ist, verläuft. Dieser Teil der Statorwicklung umrundet den Statorkern im Wesentlichen durch eine volle Umdrehung und bildet die Spulenwicklung U12.
Es ist zu beachten, dass, da die Spulenwicklung U12 um den Statorkern mit einem Versatz relativ zur Spulenwicklung U11 gewickelt ist, der einer 1-Schlitz-Teilung entspricht, sich eine Phasendifferenz im elektrischen Winkel, die der 1-Schlitz-Teilung entspricht, offenbart. Die 1-Schlitz-Teilung entspricht 30° in dem elektrischen Winkel in der Ausführungsform, und dementsprechend zeigt 7 deutlich, dass die Spulenwicklung U11 und die Spulenwicklung U12 relativ zueinander um 30° versetzt sind.
Die Statorwicklung, die die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, verlassen hat, führt über einen Überbrückungsdraht, der rittlings über einen Bereich, der sechs Schlitzen entspricht, verläuft, als Schicht-2-Schlitzleiter in den Schlitz, dem die Schlitznummer 72 zugewiesen ist. Anschließend wird die Statorwicklung um den Statorkern 232 gewickelt, um den Statorkern 232 durch eine volle Umdrehung zu umrunden, von der Schicht-2-Position in den Schlitz, dem die Schlitznummer 72 zugewiesen ist, durch die Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, wobei von den Querleitern 233b, die auf der Seite angeordnet sind, auf der der Leiterdraht vorhanden ist, jeder über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 7 festgelegt ist, verläuft und von den Querleitern 233b, die sich auf der gegenüberliegenden Seite befinden, jeder über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 5 gesetzt ist, verläuft, in der gleichen Weise wie die Spulenwicklungen U11 und U12 gebildet werden. Dieser Teil der Statorwicklung umrundet den Statorkern durch im Wesentlichen eine volle Umdrehung und bildet die Spulenwicklung U13, die in 7 gezeigt ist.
Es ist zu beachten, dass, wie 9 deutlich zeigt, die Spulenwicklung U13 ohne einen Versatz relativ zu der Spulenwicklung U12 entlang der Umfangsrichtung gewickelt ist. Dies bedeutet, dass es keine Phasendifferenz zwischen der Spulenwicklung U12 und der Spulenwicklung U13 gibt. Dementsprechend zeigt 7 die Spulenwicklungen U12 und U13 ohne jegliche Phasendifferenz zwischen, die zwischen ihnen auftritt.
Schließlich verläuft die Statorwicklung, die die Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, verlassen hat, rittlings über einen Bereich, der sechs Schlitzen entspricht und führt dann als Schicht-2-Schlitzleiter in den Schlitz, dem die Schlitznummer 01 zugewiesen ist. Anschließend wird die Statorwicklung um den Statorkern 232 gewickelt, um den Statorkern 232 durch eine volle Umdrehung zu umrunden, von der Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 01 zugewiesen ist, durch die Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 08 zugewiesen ist, wobei von den Querleitern 233b, die auf der Seite angeordnet sind, auf der der Leiterdraht vorhanden ist, jeder über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 7 festgelegt ist, verläuft und von den Querleitern 233b, die sich auf der gegenüberliegenden Seite befinden, jeder über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf 5 gesetzt ist, verläuft, in der gleichen Weise wie die Spulenwicklungen U11, U12 und U13 gebildet werden. Dieser Teil der Statorwicklung umrundet den Statorkern durch im Wesentlichen eine volle Umdrehung und bildet die in 7 gezeigte Spulenwicklung U14.
Es ist zu beachten, dass, da die Spulenwicklung U14 um den Statorkern mit einem Versatz relativ zur Spulenwicklung U13 gewickelt ist, der einer 1-Schlitz-Teilung entspricht, sich eine Phasendifferenz im elektrischen Winkel, die der 1-Schlitz-Teilung entspricht, offenbart. Dementsprechend zeigt 7 deutlich, dass die Spulenwicklung U13 und die Spulenwicklung U14 relativ zueinander um 30° versetzt sind.
Die Spulenwicklungen in der in 10 gezeigten Statorwicklungsgruppe U2 werden auch mit einem Wellenwicklungsmuster gewickelt, in dem die Querleiter rittlings über Schlitze verlaufen, deren Schlitzabstände wie in der Statorwicklungsgruppe U1 festgelegt sind. Die Spulenwicklung U21 ist so herumgewickelt, dass sie den Statorkern von der Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 14 zugewiesen ist, durch die Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, umrundet, während die Spulenwicklung U22 so herumgewickelt ist, dass sie den Statorkern von der Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 13 zugewiesen ist, durch die Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, umrundet. Anschließend führt die Statorwicklung, nachdem sie die Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, verlassen hat, als Schicht-3-Schlitzleiter über den Überbrückungsdraht in den Schlitz, dem die Schlitznummer 13 zugewiesen ist, und wird als die Spulenwicklung U23 herumgewickelt, bis sie in den Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, als ein Schicht-4-Schlitzleiter eintritt. Anschließend wird die Statorwicklung so gewickelt, dass sie den Statorkern von der Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 12 zugewiesen ist, durch die Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 05 zugewiesen ist, umrundet und dadurch die Spulenwicklung U24 bildet.
Wie oben beschrieben besteht die Statorwicklungsgruppe U1 aus den Spulenwicklungen U11, U12, U13 und U14 und eine Spannung, die der Summe der Spannungen entspricht, die in den verschiedenen Phasen, die in den einzelnen Spulenwicklungen angenommen werden, miteinander kombiniert erzeugt werden, wird an der Statorwicklungsgruppe U1 induziert. Ebenso wird die Spannung, die der Summe der Spannungen entspricht, die in den verschiedenen Phasen, die in den Spulenwicklungen U21, U22, U23 und U24 angenommen werden, miteinander kombiniert erzeugt werden, an der Statorwicklungsgruppe U2 induziert. Obwohl die Statorwicklungsgruppe U1 und die Statorwicklungsgruppe U2 wie in 7 gezeigt parallel geschaltet sind, gibt es keine Phasendifferenz zwischen der an der Statorwicklungsgruppe U1 induzierten Spannung und der an der Statorwicklungsgruppe U2 induzierten Spannung, und aus diesem Grund treten keine unausgewogenen Bedingungen, die sich wie beispielsweise als ein zirkulierender Strom manifestieren, obwohl die Statorwicklungsgruppen U1 und U2 parallel geschaltet sind.
Darüber hinaus sind die Querleiter 233b so hergestellt, dass jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf (Anzahl der Schlitze pro Pol +1) festgelegt ist, auf einer Spulenstirnseite verläuft und jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf (Anzahl der Schlitze pro Pol –1) festgelegt ist, auf der anderen Spulenstirnseite verläuft. Außerdem werden die Spulenwicklungen so gewickelt, dass gewährleisten ist, dass es keine Phasendifferenz zwischen der Spulenwicklung U12 und der Spulenwicklung U13 gibt und dass es keine Phasendifferenz zwischen der Spulenwicklung U22 und der Spulenwicklung U23 gibt. Durch diese Maßnahmen wird für die Schlitzleiter 233a eine Positionsanordnung erreicht, wie sie in 11 gezeigt wird.
11 zeigt die Positionsanordnung, mit der die Schlitzleiter 233a an dem Statorkern 232 angeordnet sind, in einer Ansicht, die den Teil des Statorkerns 232 darstellt, der von dem Schlitz Nr. 71 bis zu dem Schlitz Nr. 12 in 8 bis 10 reicht. Es ist zu beachten, dass der Rotor sich in der Richtung, die von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur verläuft, dreht. In der Ausführungsform sind zwölf Schlitze 237 in Übereinstimmung mit zwei Polen ausgebildet, d. h. über den Bereich von 360° im elektrischen Winkel. Dies bedeutet, dass der Bereich von Schlitz Nr. 01 bis Schlitz Nr. 12 in 10 beispielsweise zwei Polen entspricht. Somit ist die Anzahl der Schlitze pro Pol gleich sechs, während die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase NSPP gleich 2 (= 6/3) ist. Vier Schlitzleiter 233a werden in der Statorwicklung 238 in jeden Schlitz 237 eingeführt.
Innerhalb jedes Rechtecks, das einen Schlitzleiter 233a repräsentiert, werden ein bestimmter Code unter den Codes U11 bis U24, V und W, der die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase anzeigt, und ein gefülltes Kreiszeichen ”•”, das die Richtung anzeigt, die von dem Leitungsdraht zu dem Neutralpunkt verläuft, oder ein Kreuzzeichen ”X”, das die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung ”•” anzeigt, gezeigt. Darüber hinaus wird ein Schlitzleiter 233a, der an der innersten Umfangsseite eines gegeben Schlitzes 237 (in Richtung des Bodens des Schlitzes) vorhanden ist, als Schicht-1-Schlitzleiter bezeichnet, und die nachfolgenden Schlitzleiter 233a in dem Schlitz 237 als Schicht-2-Schlitzleiter, der neben den innersten Schlitzleiter 233a gesetzt ist, als Schicht-3-Schlitzleiter und als Schicht-4-Schlitzleiter, der auf der äußersten Umfangsseite (in der Nähe des Schlitzöffnung) angeordnet ist, bezeichnet. Zusätzlich sind die Bezugszeichen 01 bis 12 Schlitznummern, die denen in 8 bis 10 entsprechen. Es ist zu beachten, dass die U-Phasen-Schlitzleiter 233a allein mit den Codes U11 bis U24, die die entsprechenden Spulenwicklungen anzeigen, versehen sind, während die V-Phasen-Schlitzleiter 233a und die W-Phasen-Schlitzleiter 233a einfach mit den Codes V und W, die die entsprechenden Phasen anzeigen, versehen sind.
Die acht Schlitzleiter 233a in jeder gestrichelten Einfassung 234 in 10 sind alle U-Phasen-Schlitzleiter 233a. Zum Beispiel enthält die Schlitzleitergruppe 234 innerhalb der zentralen Einfassung Schlitzleiter 233a in den Spulenwicklungen U24 und U23, die die Schicht-4-Positionen in den Schlitzen, denen jeweils die Schlitznummern 05 und 06 zugewiesen sind, einnehmen, Schlitzleiter 233a in den Spulenwicklungen U11 und U12, die die Schicht-3-Positionen in den Schlitzen, denen jeweils die Schlitznummern 06 und 07 zugewiesen sind, einnehmen, Schlitzleiter 233a in den Spulenwicklungen U22 und U21, die die Schicht-2-Positionen in den Schlitzen, denen jeweils die Schlitznummern 06 und 07 zugewiesen sind, einnehmen und Schlitzleiter 233a in den Spulenwicklungen U13 und U14, die die Schicht-1-Positionen in den Schlitzen, denen jeweils die Schlitznummern 07 und 08 zugewiesen sind, einnehmen.
Wenn die Anzahl der Schlitze pro Pol sechs ist, die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase 2 ist und die Anzahl der Schlitzleiter 233, die in Schichten in jedem Schlitz 237 eingesetzt sind, 4 ist, werden die U-Phasen-Schlitzleiter 233a (und die V-Phasen-Schlitzleiter 233a und die W-Phasen-Schlitzleiter 233a) oft durch Anwendung einer Positionsanordnung, wie sie in 12(a) gezeigt ist, angeordnet. In dieser Positionsanordnung werden die Schlitzleitergruppe auf der rechten Seite in der Figur und der Schlitzleitergruppe auf der linken Seite in der Figur voneinander mit einem Sechs-Schlitz-Abstand voneinander getrennt.
Die Positionsanordnung in 12(b), die in der Ausführungsform verwendet wird, unterscheidet sich von der Standardanordnung dadurch, dass das Paar von Schlitzleitern 233a in der Schicht 1 (L1) bei jeder Schlitzleitergruppe durch einen Ein-Schlitz-Abstand entlang der Richtung versetzt ist, in die sich der Rotor dreht (in Richtung der rechten Seite in der Figur), und dass das Paar von Schlitzleitern 233a in der Schicht 4 (L4) bei der Schlitzleitergruppe durch einen Ein-Schlitz-Abstand in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung (in Richtung der linken Seite in der Figur) versetzt ist. Als Ergebnis nimmt der Querleiter 233b, der den Schlitzleiter 233a in Spulenwicklung U11 verbindet, die Schicht-4-Position ein und der Schlitzleiter 233a in der Spulenwicklung U11, der die Schicht-3-Position (L3) einnimmt, verläuft rittlings über Schlitze mit einem Sieben-Schlitz-Abstand, während der Querleiter 233 der Querleiter 233b, der den Schlitzleiter 233a in Spulenwicklung U24 verbindet, die Schicht-4-Position einnimmt und der Schlitzleiter 233a in der Spulenwicklung U24, der die Schicht-3-Position (L3) einnimmt, rittlings über Schlitze mit einem Fünf-Schlitz-Abstand verläuft. Es ist zu beachten, dass die Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, entlang der sich der Rotor dreht, in der folgenden Beschreibung als eine umgekehrte Drehrichtung bezeichnet wird
In dieser Positionsanordnung sind die entsprechenden Schlitzleiter 233a in Schlitzleitergruppen, die der V-Phase und der W-Phase entsprechen, sowie die Schlitzleiter 233a, die der U-Phase entsprechen, mit einem Ein-Schlitz-Abstand versetzt angeordnet und als Ergebnis werden Schlitzleitergruppen 234, die identische Formen erreichen, in Übereinstimmung mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase gebildet, wie in 11 gezeigt. Es werden nämlich entlang der Richtung, in der sich der Rotor dreht, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der U-Phase entsprechen und jeweils mit dem gefüllten Kreiszeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der W-Phase entsprechen und jeweils mit dem Kreuzzeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der V-Phase entsprechen und jeweils mit dem gefüllten Kreiszeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der U-Phase entsprechen und jeweils mit dem Kreuzzeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der W-Phase entsprechen und jeweils mit dem gefüllten Kreiszeichen versehen sind und eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der V-Phase entsprechen und jeweils mit dem Kreuzzeichen versehen sind in dieser Reihenfolge, ausgebildet.
Wie in 11 gezeigt ist die Positionsanordnung, die in der Ausführungsform erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, dass:

(a) die Querleiter 233b Schlitzleiter 233a dadurch verbinden, dass jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf N + 1 (= 7) auf der einen Spulenstirnseite verläuft und jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf N – 1 (= 5) auf der anderen Spulenstirnseite verläuft, wobei N (= 6) die Anzahl der Schlitze pro Pol darstellt;
(b) die Statorwicklung Schlitzleitergruppen 234 aufweist, die jeweils aus einem Satz von Schlitzleitern 223a bestehen, die einer einzelnen Phase entsprechen und die durch eine vorbestimmte Anzahl Ns (= 4) aufeinanderfolgender Schlitze eingeführt werden, die einen durchgehenden Bereich entlang des Umfangs des Statorkerns bilden, so dass sie aufeinanderfolgende Schlitzpositionen und Schichtpositionen einnehmen; und
(c) die vorbestimmte Anzahl von Schlitzen Ns so festgelegt ist, dass Ns = NSPP + NL = 4, wobei NSPP (= 2) die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase ist, wenn die Anzahl der Schichten 2 × NL (NL = 2) ist.

Es ist zu beachten, dass, wenn Schlitzleiter 223b so eingerichtet sind, dass sie aufeinanderfolgende Schlitzpositionen und aufeinanderfolgende Schichtpositionen einnehmen, die Schlitzleiter, die übereinstimmende Schichtpositionen einnehmen, bei aufeinanderfolgenden Schlitzen 237 eingeführt werden und die Schlitzleiter, die durch einen einzigen Schlitz 237 eingeführt werden, aufeinanderfolgende Schichtpositionen einnehmen, wie in 11 gezeigt. In der Beschreibung der Ausführungsform wird ein Satz von Schlitzleitern 233a, der durch die Anwendung dieser Positionsanordnung angeordnet ist, als eine Schlitzleitergruppe 234 bezeichnet.
13(a) ist eine partielle Vergrößerung der Schnittansicht, die in 5(a) dargestellt ist. Bei den Kernen 301, die einen Teil des Rotorkerns 252 bilden, sind Nuten, die magnetische Lücken 258 an der Oberfläche des Rotors 250 bilden, zusätzlich zu den Lücken 257, die an den beiden Seiten von jedem Permanentmagneten 254 ausgebildet sind, vorhanden. Die Lücken 257 werden zum Zwecke der Rastmomentverminderung gebildet, wogegen die Lücken 258 gebildet werden, um das Ausmaß der Drehmomentpulsation, die während eines Anlegens von Strom auftritt, zu vermindern. In der folgenden Beschreibung, wird die Mittelachse, die zwischen einem gegebenen Permanentmagneten 254a und dem Magneten direkt links neben dem Permanentmagneten 254a, von der inneren Umfangsseite des Rotors 250 aus gesehen, verläuft, als eine q-Achse a bezeichnet und die Mittelachse, die zwischen einem gegebenen Permanentmagneten 254b und dem Magneten direkt links neben dem Permanentmagneten 254b, von der inneren Umfangsseite des Rotors 250 aus gesehen, verläuft, als eine q-Achse b bezeichnet. Eine magnetische Lücke 258a nimmt eine Position ein, die relativ zu der q-Achse a nach rechts versetzt ist, während eine magnetische Lücke 258b eine Position ein, die relativ zu der q-Achse b nach links versetzt ist, einnimmt. Zusätzlich sind die magnetische Lücke 258a und die magnetische Lücke 258b so eingestellt, dass sie Symmetrie relativ zu einer d-Achse, nämlich der Mittelachse des magnetischen Pols, erreichen.
13(b) ist eine partielle Vergrößerung der Schnittansicht, die in 5(b) dargestellt ist. Bei dem Kern 302, die einen Teil des Rotorkerns 252 bildet, sind magnetische Lücken 258c und 258d anstelle der magnetischen Lücken 258a und 258b ausgebildet. Von der inneren Umfangsseite des Rotors 250 aus gesehen, nimmt die magnetische Lücke 258c eine Position ein, die relativ zu der q-Achse a nach links versetzt ist, während die magnetische Lücke 258b eine Position einnimmt, die relativ zu der q-Achse b nach rechts versetzt ist. Wie 5 deutlich zeigt, sind die Abschnitte der Kerne 301 und der Kern 302 im Erscheinungsbild bis auf die unterschiedlichen Positionen der magnetischen Lücken 258a und 258b und der magnetischen Lücken 258c und 258d identisch.
Die Positionen der magnetischen Lücke 258d und der magnetischen Lücke 258c sind um jeweils 180° relativ zu den Positionen der magnetischen Lücke 258a und der magnetischen Lücke 258b im elektrischen Winkel versetzt. Mit anderen Worten kann der Kern 302 durch Drehen eines Kerns 301 um ein Ausmaß, das einem einzelnen magnetischen Pol entspricht, gebildet werden. Da dies bedeutet, dass die Kerne 301 und der Kern 302 unter Verwendung eines einzigen Blocks hergestellt werden können, können die Herstellungskosten gesenkt werden. Zusätzlich nehmen die Löcher 253 bei den Kernen 301 und 302 übereinstimmende Positionen ohne jeglichen Versatz entlang der Umfangsrichtung ein. Als Ergebnis sind die Permanentmagneten 254, die in den einzelnen Löchern 253 installiert sind, jeweils einstückige Permanentmagneten, die durch die Kerne 301 und 302 verlaufen, und keine Magneten, die aus getrennten Teilen bestehen, die entlang der Achsenrichtung aufgeteilt sind. Es ist jedoch offensichtlich, dass ein Permanentmagnet 254, der aus mehreren abgeteilten Abschnitten besteht, durch Stapeln der Abschnitte aufeinander entlang der Achse des Loches 253 installiert werden kann.
Ein rotierendes magnetisches Feld, das durch die Dreiphasen-Wechselströme an dem Stator 230 induziert wird, wirkt auf die Permanentmagneten 254a und 254b an dem Rotor 250, wodurch ein magnetisches Drehmoment erzeugt wird. Zusätzlich zu dem magnetischen Drehmoment wirkt ein Reluktanzdrehmoment bei dem Rotor 250.
14 stellt das Reluktanzdrehmoment dar. Die Achse eines Magnetflusses, der durch die Mitte des Magneten verläuft, wird normalerweise als d-Achse bezeichnet, wogegen die Achse des Magnetflusses, der von einer Seite der Position zwischen den Polen zu der anderen Seite der Position zwischen den Polen verläuft, normalerweise als q-Achse bezeichnet wird. Der Bereich des Kerns, der über dem mittleren Punkt zwischen den Polen, der bei Magneten gebildet wird, angeordnet ist, wird als ein ausgeprägter Hilfspolabschnitt 259 bezeichnet. Da die magnetische Permeabilität der Permanentmagneten 254, die in dem Rotor 250 installiert sind, im Wesentlichen der von Luft gleicht, ist von der Seite, auf der der Stator angeordnet ist, aus gesehen der Bereich entlang der d-Achse magnetisch zurückgezogen und der Bereich entlang der q-Achse ragt magnetisch hervor. Aus diesem Grund wird der Kernbereich über der q-Achse als ausgeprägter Pol bezeichnet. Das Reluktanzdrehmoment tritt aufgrund der Differenz zwischen der Leichtigkeit, mit der der magnetische Fluss entlang der d-Achse, verläuft und der Leichtigkeit, mit der der magnetische Fluss entlang der q-Achse verläuft, d. h. aufgrund des ausgeprägten Polverhältnisses auf.
Wie die obige Beschreibung andeutet, ist die rotierende elektrische Maschine, die die vorliegende Erfindung anwendet, eine Art von rotierender elektrischer Maschine, die sowohl das magnetische Drehmoment als auch das Reluktanzdrehmoment des ausgeprägten Pols verwendet. Eine Drehmomentpulsation tritt sowohl aufgrund des magnetischen Drehmoments als auch aufgrund des Reluktanzdrehmoments auf. Die Drehmomentpulsation weist eine Komponente, die ohne ein Anlegen von Strom auftritt, und eine Komponente, die während eines Anlegens von Strom auftritt, auf. Von diesen beiden wird die Komponente, die ohne Anlegen von Strom auftritt, als Rastdrehmoment bezeichnet. Wenn die rotierende elektrische Maschine tatsächlich im Betrieb unter Last verwendet wird, tritt eine Drehmomentpulsation als eine Kombination des Rastdrehmoments und der Pulsationskomponente, die während des Anlegens von Strom auftritt, auf.
Die meisten Verfahren, die im Stand der Technik vorgeschlagen werden, um die Drehmomentpulsation, die in rotierenden elektrischen Maschinen auftritt, zu verringern, beziehen sich nur auf die Verringerung des Rastdrehmoments, und das Problem der Drehmomentpulsation, die beim Anlegen von Strom auftritt, wird in diesen Verfahren oft nicht beachtet. Lärm bei einer rotierenden elektrischen Maschine tritt jedoch häufiger unter Last als in einem Zustand ohne Last auf. Mit anderen Worten ist es wichtig, die Drehmomentpulsation, die unter Last auftritt, zu verringern, um den Lärm bei einer rotierenden elektrischen Maschine effektiv zu verringern und eine vollständige Lärmminderung kann nicht nur durch die Verringerung des Rastdrehmoments allein erzielt werden.
Das Drehmomentpulsationsverringerungsverfahren, das in der Ausführungsform erhalten wird, wird als nächstes beschrieben.
Als erstes werden die Merkmale ohne Last, die in dem Zustand des nichtangelegten Stroms auftreten, beschrieben. 15(a) stellt die Ergebnisse, die durch Simulieren der Verteilung der Magnetflüsse, die auftreten, wenn kein elektrischer Strom an die Statorwicklung 238 geliefert wird, erzielt werden, d. h. die Verteilung der Magnetflüsse aufgrund der Permanentmagneten 254 in einer Darstellung von zwei Polen, der eine durch einen Bereich 401 repräsentiert, der mit einem Permanentmagneten 254a gebildet wird und der andere durch einen Bereich 402 repräsentiert, der mit einem Permanentmagneten 254b gebildet wird, dar. Die Figur stellt nämlich die Ergebnisse einer Simulation einer rotierenden elektrischen Maschine dar, die den Bereich 401 und den Bereich 402 umfasst, die in einem abwechselnden Muster entlang der Umfangsrichtung in einer Ansicht des A-A-Schnittes ausgebildet sind. Da die rotierende elektrische Maschine, die in der Ausführungsform erhalten wird, zwölf Pole besitzt, sind 6 Pole des Bereichs 401 und 6 Pole des Bereichs 402 in einem abwechselnden Muster entlang der Umfangsrichtung festgelegt. Eine Untersuchung der einzelnen Pole enthüllt, dass die magnetischen Lücken 258a und 258b bei den ausgeprägten Hilfsabschnitten 259 in dem Bereich 401 vorhanden sind, wogegen keine magnetischen Lücken 258 bei den ausgeprägten Hilfsabschnitten 259 in dem Bereich 402 vorhanden sind.
In dem Zustand des nichtangelegten Stroms schließen die Magnetflüsse an jedem Permanentmagneten 254 die Magnetstirnflächen. Aus diesem Grund verläuft überhaupt kein magnetischer Fluss entlang der q-Achse. Zusätzlich verläuft kaum magnetischer Fluss durch Bereiche, die den magnetischen Lücken 258a und 258b entsprechen, die an Positionen ausgebildet sind, die leicht relativ zu den Lücken 257, die an den Magnetenden vorhanden sind, versetzt sind. Magnetflüsse, die durch den Statorkern 232 verlaufen, erreichen die Zähne 236 über die Kernbereiche, die statorseitig von den Permanentmagneten 254 angeordnet sind. Daher beeinträchtigt die Anwesenheit der magnetischen Lücken 258a und 258b kaum die Magnetflüsse in dem Zustand des nichtangelegten Stroms, was sich auf das Rastdrehmoment bezieht. Mit anderen Worten wird gezeigt, dass die Merkmale wie das Rastdrehmoment, die induzierte Spannung und dergleichen in dem Zustand ohne Last durch die magnetischen Lücken 258a und 258b unbeeinträchtigt sind.
15(b) stellt die Ergebnisse der Simulation, die nur einem Bereich 401 entspricht, dar, wogegen 15(c) die Ergebnisse der Simulation, die nur einem Bereich 402 entspricht, darstellt. Der Bereich 401 in 15(b) ist Teil einer rotierenden elektrischen Maschine mit zwölf Polen, die nur Bereiche 401 besitzt, die entlang der Umfangsrichtung festgelegt sind, so dass die Richtung der Magnetisierung bei einem gegebenen Permanentmagneten 254, der einen bestimmten Pol bildet, an dem nächsten Permanentmagneten 254, der einen weiteren Pol bildet, umgekehrt ist. Der Bereich 402 in 15(c) ist Teil einer rotierenden elektrischen Maschine mit zwölf Polen, die nur Bereiche 402 besitzt, die entlang der Umfangsrichtung festgelegt sind, so dass die Richtung der Magnetisierung bei einem gegebenen Permanentmagneten 254, der einen bestimmten Pol bildet, an dem nächsten Permanentmagneten 254, der einen weiteren Pol bildet, umgekehrt ist. Die Magnetflussverteilungen in 15(b) und 15(c) sind beide ähnlich zu der, die in 15(a) gezeigt ist, wobei kein magnetischer Fluss entlang der q-Achse verläuft.
16 und 17 stellen Diagramme dar, mit Bezug auf die ein Rastdrehmomentverringerungsverfahren beschrieben wird. 16 zeigt einen Teil des Rotors 250 und des Statorkerns 232 in einer Schnittansicht. In 16 stellen τp und τg jeweils den Polabstand zwischen den Polen, der über die Permanentmagneten 254 ausgebildet ist, und den Breitenwinkel des Permanentmagneten 254 dar. Zusätzlich stellt τg die Summe des Breitenwinkels dar, die durch einen Permanentmagneten 254 und die Lücken, die auf beiden Seiten davon vorhanden sind, eingenommen wird, d. h. den Breitenwinkel der Löcher 253, die in 4 gezeigt sind. Das Rastdrehmoment kann durch Anpassen der Verhältnisse dieser Winkel τm/τp und τg/τp verringert werden. In der Beschreibung der Ausführungsform wird das Verhältnis τm/τp als ein Grad des Magnetpolbogens und das Verhältnis τg/τp als ein Grad des Magnetlochpolbogens bezeichnet.
17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis τm/τp, das den Grad des Magnetpolbogens darstellt, und den Rastdrehmoment anzeigt. Es ist zu beachten, dass die Ergebnisse, die in 17 dargestellt sind, unter der Annahme erhalten werden, dass τm = τg und dass die Permanentmagneten 254 und die dortigen Lücken 257 eine Fächerform bilden, die konzentrisch mit dem Kreis ist, der durch den äußeren Umfang des Rotors 250 gebildet wird. Obwohl die optimalen Werte leicht unterschiedlich sein sollten, wenn rechteckige Magneten wie in der Ausführungsform verwendet werden, ist offensichtlich, dass das das Prinzip, das in 17 dargestellt wird, auch auf die vorliegende Erfindung anwendbar ist. In 17 ist die Amplitude des Rastdrehmoments entlang der vertikalen Achse und der Drehwinkel des Rotors 250 in elektrischem Winkel an der horizontalen Achse aufgetragen. Die Amplitude der Pulsationsänderungen, die von dem Wert abhängt, der das Verhältnis τm/τp darstellt, und das Rastdrehmoment können durch Wählen eines Werts von ungefähr 0,75 für τm/τp verringert werden, wenn τm = τg. Zusätzlich bleibt die Tendenz, wobei das Rastdrehmoment nicht durch die magnetischen Lücken 258 beeinträchtigt wird, die mit Bezug auf 13(a) beschrieben ist, erhalten, egal welcher der Werte, die in 17 angegeben werden, für das Verhältnis τm/τp des Magnetbreitenwinkels zu dem Polabstand genommen werden. Die Beziehung in 17 bleibt nämlich gleich, egal welche Positionen durch die magnetischen Lücken 258 eingenommen werden.
18 zeigt Schwingungsformen des Rastdrehmoments. Der Drehwinkel des Rotors ist in elektrischem Winkel auf der horizontalen Achse aufgetragen. Eine Kurve L11 ist die Schwingungsform des Rastdrehmoments, das in dem Rotor in der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die 15(a) entspricht, wobei der Bereich 401, der die magnetischen Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind, und der Bereich 402, der keine magnetische Lücken 258 besitzt, in einem abwechselnden Muster festgelegt sind, eine Kurve L12 ist die Schwingungsform des Rastdrehmoments, das in dem Rotor in der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die 15(b) entspricht und die nur die Bereiche 401 aufweist, von denen jeder die magnetischen Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind, und eine Kurve L13 ist die Schwingungsform des Rastdrehmoments, das in dem Rotor in der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die 15(c) entspricht, die nur die Bereiche 402 aufweist, von denen keiner magnetische Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind. 16(a) zeigt, dass die Anwesenheit/Abwesenheit der magnetischen Lücken 258 kaum eine Wirkung auf das Rastdrehmoment besitzt.
19 ist ein Diagramm, das die Schwingungsformen der induzierten Spannungen anzeigt. Eine Kurve L21 stellt die Schwingungsform der induzierten Spannung in der rotierenden elektrischen Maschine dar, die in der Ausführungsform durch Anwenden der Schlitzleiter-Positionsanordnung, die in der 11 gezeigt ist, erreicht wird, wogegen eine Kurve L22 die Schwingungsform der induzierten Spannung in einem Vergleichsbeispiel darstellt, das die Statorstruktur verwendet, die in Patentdokument 1 offengelegt wird. Zusätzlich stellt 20 die Ergebnisse das, die durch das Ausführen einer höheren harmonischen Analyse bei den induzierten Spannungsschwingungsformen, die in 19 gezeigt sind, erhalten werden.
19 zeigt, dass die induzierte Spannungsschwingungsform, die durch die Kurve L21 dargestellt ist, mehr der Sinusschwingung ähnelt als die induzierte Spannungsschwingungsform, die durch die Kurve L22 dargestellt ist. Zusätzlich zeigen die Ergebnisse der höheren harmonischen Analyse, die in 20 dargestellt sind, dass die höhere harmonische Komponente 5. Ordnung und die höhere harmonische Komponente 7. Ordnung in signifikantem Ausmaß durch die Ausführungsform verringert werden können.
Die Ergebnisse, die in 15 bis 20 dargestellt sind, zeigen, dass, obwohl die magnetischen Lücken 258, die ein wesentliches Merkmal der Rotorstruktur nach der vorliegenden Erfindung verkörpern, das Rastdrehmoment und die induzierte Spannung nicht beeinflussen, das Rastdrehmoment durch Anpassen des Verhältnisses, das den Grad des Magnetpolbogens τm/τp darstellt, durch ein Verfahren, das im Stand der Technik bekannt ist, verringert werden kann und die höhere harmonische Komponente in der induzierten Spannung durch Verwenden der Statorstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung verringert werden kann. Mit anderen Worten können das Rastdrehmoment und die induzierte Spannung einzeln unabhängig voneinander verringert werden.
Als nächstes werden die Lastmerkmale in dem Zustand der angelegten Spannung beschrieben.
Die rotierende elektrische Maschine, die in der Ausführungsform erreicht wird, ist ein Motor mit sechs jeweils Schlitzen, die jedem Pol zugeordnet sind. In dieser rotierenden elektrischen Maschine sind die Schlitzleiter 233, die die Statorwindung 238 bilden, in den Schlitzen 237 des Statorkerns 232 so angeordnet, wie es in 11 dargestellt ist. Diese Anordnung macht es möglich, die höhere harmonische Komponente 5. Ordnung und die höhere harmonische Komponente 7. Ordnung in der induzierten Spannung wie in 20 gezeigt zu verringern und als Ergebnis kann die Drehmomentpulsation 6. Ordnung, die auf Dreiphasen-Motoren beschränkt ist und die auf diese höheren harmonischen Komponenten zurückgeführt werden kann, verringert werden.
21 zeigt Schwingungsformen des Drehmoments, die in dem in dem Zustand des angelegten Stroms auftreten. Der Drehwinkel des Rotors ist durch den elektrischen Winkel entlang der horizontalen Achse angegeben. Eine Kurve L31 ist die Schwingungsform des Drehmoments, das in dem Rotor der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die 15(a) entspricht, wobei der Bereich 401, der die magnetischen Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind, und der Bereich 402, der keine magnetische Lücken 258 besitzt, in einem abwechselnden Muster festgelegt sind, eine Kurve L32 ist die Schwingungsform des Drehmoments, das in dem Rotor in der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die 15(b) entspricht und die nur die Bereiche 401 aufweist, von denen jeder die magnetischen Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind, und eine Kurve L33 ist die Schwingungsform des Drehmoments, das in dem Rotor in der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die 15(c) entspricht und die nur die Bereiche 402 aufweist, von denen keiner magnetische Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind.
21 zeigt, dass die dominante Drehmomentpulsationskomponente in der rotierenden elektrischen Maschine, die in der Ausführungsform erreicht wird, die Drehmomentpulsationskomponente 12. Ordnung ist, d. h. die Komponente mit 30°-Zyklen im elektrischen Winkel, wobei die Komponente 6. Ordnung kaum in dem Drehmoment vorhanden ist. Zusätzlich zeigt die Figur, dass die Drehmomentpulsationsschwingungsformen L31 und L32 sich beide relativ zu der Drehmomentpulsationsschwingungsform L33 ändern, die der rotierenden elektrischen Maschine entspricht, die keine magnetischen Lücken, die darin ausgebildet sind, aufweist, d. h. der rotierenden elektrischen Maschine nur mit Bereichen 402. Dies bedeutet, dass die Magnetflüsse in dem Zustand des angelegten Stroms durch die magnetischen Lücken 258 beeinflusst werden. Zusätzlich sind die Phase der Drehmomentpulsation L32, die in der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die nur die Bereiche 401 aufweist, und die Phase der Drehmomentpulsation L33, die in der rotierenden elektrischen Maschine auftritt, die nur die Bereiche 402 aufweist, im Wesentlichen zueinander umgekehrt. Wie in 15(a) gezeigt nimmt die rotierende elektrische Maschine in der Ausführungsform eine Struktur an, die den Bereich 401 und den Bereich 402 besitzt, die in dem abwechselnden Muster festgelegt sind, und die Gesamtdrehmomentpulsation, der der gesamte Rotor unterworfen ist, ist der Mittelwert aus der Drehmomentpulsation L32 und der Drehmomentpulsation L33, wie durch die Drehmomentpulsationsschwingungsform L31 angedeutet.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Drehmomentpulsation in dem Zustand des angelegten Stroms aufgrund der Anwesenheit der magnetischen Lücken 258a und 258b, die wie vorher beschrieben ausgebildet sind. Um den drehmomentpulsationsverringernden Effekt sicherzustellen, ist es wünschenswert, das der Breitenwinkel (der Winkel, der entlang der Umfangsrichtung gemessen wird) der Nuten, die die magnetischen Lücken 258 bilden, innerhalb eines Bereichs von ¼~½ des Abstandswinkels der Zähne 236 festgelegt ist. Es ist zu beachten, dass ein ähnlicher Effekt mit magnetischen Lücken erreicht werden kann, die so ausgelegt sind, dass sie Symmetrie relativ zu der q-Achse, die durch die Mitte des Magnetpols verläuft, erreichen und asymmetrische Positionen relativ zu der d-Achse erreichen, die durch die Mittelpunkte der ausgeprägten Pole verläuft. Zusätzlich können an den ausgeprägten Hilfspolabschnitten 259 zwei verschiedene Arten von magnetischen Lücken 258 gebildet werden. In diesem Fall kann die Drehmomentpulsation mit einem höheren Freiheitsgrad verringert werden und die Pulsationsverringerung kann durch feinere Einstellungen erreicht werden.
Ferner ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment sich nicht so weit verringert wie in einer rotierenden elektrischen Maschine ohne jegliche magnetische Lücken. In der Schrägstruktur, die im Stand der Technik dazu ausgelegt ist, die Drehmomentpulsation zu verringern, verringert sich zwangsweise das Drehmoment aufgrund der Schräge und die Schrägstruktur erleichtert daher die Miniaturisierung nicht. Die Ausführungsform erzielt im Gegensatz dazu einen zusätzlichen Vorteil dadurch, dass das Drehmoment nicht verringert wird und gewährleistet eine Verringerung der Drehmomentpulsation in dem Zustand des angelegten Stroms unabhängig von einer Verringerung des Rastdrehmoments. Dieser Vorteil ist auf die Dominanz der Komponente 12. Ordnung in der Drehmomentpulsation zurückzuführen, die in einem Rotor ohne jegliche Nuten auftritt, und die Positionsanordnung, die für die Schlitzleiter 233, die in 11 gezeigt sind, angenommen wird, ist ebenfalls ein beitragender Faktor.
22 stellt die Ergebnisse der höheren harmonischen Analyse dar, die für die Schwingungsformen des Drehmoments ausgeführt wird, die in dem Zustand des angelegten Stroms auftreten. Eine Kurve L41 stellt die Schwingungsform des Drehmoments dar, die in einer rotierenden elektrischen Maschine auftritt, bei der die Schlitzleiter 233 wie in 12(a) gezeigt angeordnet sind und deren Rotor keine magnetische Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind, wie es in 15(c) gezeigt ist. Eine Kurve L42 stellt die Schwingungsform des Drehmoments dar, die in einer rotierenden elektrischen Maschine auftritt, bei der die Schlitzleiter 233 durch Anwenden der Ausführungsform, die in 12(b) gezeigt ist, angeordnet sind und deren Rotor keine magnetische Lücken 258 besitzt, die dort ausgebildet sind, wie es in 15(c) gezeigt ist. Eine Kurve L43 stellt die Schwingungsform des Drehmoments dar, die in einer rotierenden elektrischen Maschine auftritt, bei der die Schlitzleiter 233 durch Anwenden der Ausführungsform, die in 12(b) gezeigt ist, angeordnet sind und deren Rotor die Struktur der Ausführungsform anwendet, wie sie in 15(a) gezeigt ist.
Die Kurve L42 in den Ergebnissen der höheren harmonischen Analyse, die in 22 dargestellt sind, zeigt deutlich eine Verringerung der Komponente 6. Ordnung, d. h. der Komponente mit 60°-Zyklen im elektrischen Winkel, über der Komponente 6. Ordnung, die durch die Linie L41 dargestellt ist. Diese Verringerung ist auf die Positionsanordnung, die in 12(b), die die Ausführungsform darstellt, gezeigt ist und die auf die Schlitzleiter 233 angewendet ist, zurückzuführen. Zusätzlich zeigt die Kurve L43 eine eindeutige Verringerung in der Komponente 12. Ordnung, d. h. der Komponente mit 30°-Zyklen im elektrischen Winkel, über der Komponente 12. Ordnung, die durch die Linie L42 dargestellt ist. Diese Verringerung ist auf die Struktur, die in 15(a), die die Ausführungsform darstellt, gezeigt ist und die auf den Rotor angewendet ist, zurückzuführen. Die Drehmomentwelligkeitskomponenten mit unterschiedlichen höheren harmonischen Ordnungen können nämlich unabhängig voneinander verringert werden.
Obwohl die Drehmomentwelligkeit durch Anwenden der Ausführungsform verringert werden kann, kann eine anregende elektromagnetische Kraft, die eine toroidale Schwingung des Statorkerns 232 bewirkt, auftreten, wenn Drehmoment in der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird und diese toroidale Schwingung kann Lärm verursachen.
23 zeigt die Schwingungsmode für die toroidale Komponente 0. Ordnung an dem Statorkern 232. Es ist zu beachten, dass die ursprüngliche Form des Statorkerns 232 durch die dünne Linie angezeigt ist. Diese Schwingungsmode verursacht Lärm, wenn sie mit der anregenden elektromagnetischen Kraft mitschwingt, die die übereinstimmende toroidale Komponente 0. Ordnung enthält. Der Pegel der toroidalen anregenden elektromagnetischen Kraft 0. Ordnung entspricht dem Pegel der Drehmomentwelligkeit und daher kann die toroidale anregende elektromagnetische Kraft 0. Ordnung durch Verringern der Drehmomentwelligkeit verringert werden. Die toroidale anregende elektromagnetische Kraft 0. Ordnung, die an dem Statorkern 232 der Ausführungsform auftritt, kann nämlich ähnlich wie die Drehmomentwelligkeit verringert werden.
24 zeigt die Schwingungsmode für die toroidale Komponente 6. Ordnung an dem Statorkern 232. Es ist zu beachten, dass die ursprüngliche Form des Statorkerns 232 durch die dünne Linie angezeigt ist. Diese Schwingungsmode verursacht Lärm, wenn sie mit der anregenden elektromagnetischen Kraft mitschwingt, die die übereinstimmende toroidale Komponente 6. Ordnung enthält. In der Ausführungsform werden die magnetischen Lücken 258 in Übereinstimmung mit jedem Pol wie in 13(a) gezeigt gebildet. Als Ergebnis wird ein magnetisches Ungleichgewicht unter den Polen erzeugt und eine anregende Kraft, die eine toroidale Ordnung annimmt, die ½ der Anzahl der Pole beträgt, wird bei jedem der Kerne 301 und 302, die in 13 gezeigt sind, erzeugt. Da jedoch die magnetischen Lücken 258 an den Kernen 301 und die magnetischen Lücken 258 an dem Kern 302 auf Positionen gesetzt sind, die relativ zueinander durch einen magnetischen Abstand versetzt sind, schwingen die anregenden elektromagnetischen Kräfte, die entlang der Achsenrichtung aufgehoben werden, nicht mit der toroidalen Schwingungsmode 6. Ordnung mit.
25 zeigt eine Schwingungsmode, die die toroidale Komponente 6. Ordnung an dem Statorkern 232 enthält, wobei die Phase an einem Ende des Stators umgekehrt zu der Phase an dem anderen Ende des Stators, das dem einen Ende entlang der Achsenrichtung gegenüberliegt, ist. Es ist zu beachten, dass die ursprüngliche Form des Statorkerns 232 durch die dünne Linie angezeigt ist. Die Phasen der anregenden elektromagnetischen Kräfte an den Kernen 301 und an dem Kern 302 sind, wie bereits beschrieben worden ist, umgekehrt zueinander und aus diesem Grund tritt eine Resonanz auf, wenn der Rotorkern eine zweistufige Struktur annimmt, die mit einem Kern 301 und einem weiteren Kern 302 erreicht wird. In Verbindung mit dem Rotorkern, der eine dreistufige Struktur wie in der Ausführungsform annimmt, schwingen die anregenden elektromagnetischen Kräfte jedoch nicht mit dieser Schwingungsmode mit. Zudem ist es offensichtlich, dass zwei oder mehr Arten von Kernen verwendet werden können, um einen Rotorkern mit mehr als drei Stufen zu bilden, um Vorteile zu erhalten, die denen der Ausführungsform ähnlich sind.
(Zweite Ausführungsform)
26 und 27 zeigen die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch das Anwenden der vorliegenden Erfindung in einem Stator erzielt wird, wobei die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase NSPP auf 2 gesetzt ist und Schlitzleiter 233a in jeden Schlitz 237 in zwei Schichten eingeführt sind. Der Rotor nimmt eine Struktur an, die ähnlich zu der ist, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. 26 ist ein detailliertes Verbindungsdiagramm, das sich auf die U-Phasen-Wicklung bezieht, die einen Teil der Statorwicklung darstellt, wobei 26(a) die U1-Phasenwicklungsgruppe zeigt und 26(b) die U2-Phasenwicklungsgruppe zeigt. 27 zeigt die Positionsanordnung, mit der die Schlitzleiter 233a an dem Statorkern 232 angeordnet sind.
Wie in 26(b) gezeigt tritt die Spulenwicklung U11 in der U1-Phasenwicklungsgruppe, die bei dem Leitungsdraht beginnt, in den Schlitz, dem die Schlitznummer 72 zugewiesen ist, als Schicht-2-Schlitzleiter ein und erstreckt sich dann rittlings über einen Bereich, der fünf Schlitzen entspricht, als Querleiter 233b bevor sie den Schlitz, dem die Schlitznummer 67 zugewiesen ist, als Schicht-1-Schlitzleiter erreicht. Dann verlässt die Spulenwicklung die Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 67 zugewiesen ist, und verläuft dann rittlings über einen Bereich, der sieben Schlitzen entspricht, und führt als Schicht-2-Schlitzleiter in den Schlitz, dem die Schlitznummer 60 zugewiesen ist. Anschließend wird die Spulenwicklung kontinuierlich in einem Wellenwicklungsmuster gewunden, wobei der Querleiter sich dann rittlings abwechselnd über den Bereich, der fünf Schlitzen entspricht, und den Bereich, der sieben Schlitzen entspricht erstreckt, bis er durch den Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, als Schicht-1-Schlitzleiter eingeführt wird, nachdem sie den Statorkern 232 im Wesentlichen durch eine volle Umdrehung umrundet hat. Die Wicklung, die von dem Leitungsdraht durch die Schicht-1-Position in den Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, reicht, bildet die Spulenwicklung U11.
Die Wicklung verläuft, nachdem sie die Schicht-1-Position in den Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, verlassen hat, rittlings über einen den Bereich, der sechs Schlitzen entspricht, und führt dann in den Schlitz, dem die Schlitznummer 02 zugewiesen ist, als Schicht-2-Slot-Leiter. Die Spulenwicklung U12, die an der Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 01 zugewiesen ist, beginnt, wird kontinuierlich mit dem Wellenwicklungsmuster wobei der Querleiter sich dann rittlings abwechselnd über den Bereich, der fünf Schlitzen entspricht, und den Bereich, der sieben Schlitzen entspricht, erstreckt, wie bei der Spulenwicklung U11, bis sie in den Schlitz, dem die Schlitznummer 08 zugewiesen ist, als Schicht-1-Schlitzleiter führt, nachdem sie den Statorkern 232 im Wesentlichen durch eine volle Umdrehung umrundet hat.
Die Spulenwicklungen in der U2-Phasenwicklungsgruppe sind auch mit einem Wellenwicklungsmuster gewickelt, wie die Spulenwicklungen in der U1-Phasenwicklungsgruppe. Die Spulenwicklung U21 ist mit einem Wellenwicklungsmuster gewickelt, das von der Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 14 zugewiesen ist, bis zu der Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, reicht, während die Spulenwicklung U22 mit einem Wellenwicklungsmuster gewickelt ist, das von der Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 13 zugewiesen ist, bis zu der Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, reicht.
27 zeigt die Positionsanordnung, mit der die Schlitzleiter 233a sind an den Schlitzen mit den Schlitznummern 01 bis 12 und den Schlitznummern 71 und 72 angeordnet sind. In dieser Figur entspricht der 12-Schlitz-Abstand, der den Schlitz, dem die Schlitznummer 01 zugewiesen ist, und den Schlitz, dem die Schlitznummer 12 zugewiesen ist, abdeckt, zwei Polen. Die Positionsanordnung, mit der die Schlitzleiter 233a entsprechend der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase wie in 27 gezeigt angeordnet sind, ist identisch zu der Positionsanordnung, mit der die Schlitzleiter 233a angeordnet sind, um Schicht-1- und Schicht-2-Positionen in 11 einzunehmen. In der Ausführungsform bildet der Satz von vier Schlitzleitern 233a in jeder Einfassung mit gestrichelten Linien eine einzelne Schlitzleitergruppe 234.
Die Schlitzleitergruppen 234, die in der Ausführungsform ausgebildet sind, erfüllen Bedingungen, die denen ähnlich sind, die mit Bezug auf die Schlitzleitergruppen 234 in der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind (siehe 11). Nämlich:

(a) die Querleiter 233b verbinden die Schlitzleiter 233a dadurch, dass jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf N + 1 (= 7) auf der einen Spulenstirnseite verläuft und jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf N – 1 (= 5) auf der anderen Spulenstirnseite verläuft, wobei N (= 6) die Anzahl der Schlitze pro Pol darstellt;
(b) die Statorwicklung weist Schlitzleitergruppen 234 auf, die jeweils aus einem Satz von Schlitzleitern 223b bestehen, die einer einzelnen Phase entsprechen und die durch eine vorbestimmte Anzahl Ns (= 3) aufeinanderfolgender Schlitze eingeführt werden, die einen durchgehenden Bereich entlang des Umfangs des Statorkerns bilden, so dass sie aufeinanderfolgende Schlitzpositionen und Schichtpositionen einnehmen; und
(c) die vorbestimmte Anzahl von Schlitzen Ns ist so festgelegt, dass Ns = NSPP + NL = 3, wobei NSPP (= 2) die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase ist, wenn die Anzahl der Schichten 2 × NL (NL = 1) ist.

Folglich kann das Ausmaß der Drehmomentwelligkeit reduziert werden und daher der Lärm in der rotierenden elektrischen Maschine verringert werden, wodurch letztlich die vorher gestellte Aufgabe der Lärmminderung in der rotierenden elektrischen Maschine wie in der ersten Ausführungsform erfüllt wird.
(Dritte Ausführungsform)
28 und 29 zeigen die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch das Anwenden der vorliegenden Erfindung in einem Stator erzielt wird, wobei die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase NSPP auf 3 gesetzt ist und Schlitzleiter 233a in jeden Schlitz 237 in vier Schichten eingeführt sind. Der Rotor nimmt eine Struktur an, die ähnlich zu der ist, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. 28 ist ein detailliertes Verbindungsdiagramm, das sich auf einen Teil der U-Phasen-Wicklung bezieht, wobei 28(a) die U1-Phasenwicklungsgruppe zeigt und 28(b) die U2-Phasenwicklungsgruppe zeigt. 19 zeigt die Positionsanordnung, mit der die Schlitzleiter 233a an dem Statorkern 232 angeordnet sind.
Wie in 28 gezeigt sind 108 Schlitze an dem Statorkern 232 ausgebildet, wenn die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase NSPP 3 ist und Schlitzleiter 233a durch jeden Schlitz in vier Schichten eingeführt sind (2 × NL) An einem solchen Stator sind die U1-Phasenwicklungsgruppe und die U2-Phasenwicklungsgruppe jeweils aus sechs Spulenwicklungen aufgebaut. Zusätzlich verlaufen die Querleiter in den Spulenwicklungen abwechselnd rittlings über Schlitze mit einem 5-Schlitz-Abstand und einem 7-Schlitz-Abstand.
In der in 28(a) gezeigten U1-Phasenwicklungsgruppe bildet die Wicklung, die sich von der Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 105 zugewiesen ist, durch die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, erstreckt, eine Spulenwicklung U11, die Wicklung, die sich von der Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 106 zugewiesen ist, durch die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 08 zugewiesen ist, erstreckt, eine Spulenwicklung U12 und die Wicklung, die sich von der Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 107 zugewiesen ist, durch die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 09 zugewiesen ist, erstreckt, eine Spulenwicklung U13. Die Wicklung führt, nachdem sie die Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 09 zugewiesen ist, verlassen hat, als Schicht-2-Slot-Leiter über einen Überbrückungsdraht in den Schlitz, dem die Schlitznummer 106 zugewiesen ist. Die Wicklung, die sich von der Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 106 zugewiesen ist, durch die Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 08 zugewiesen ist, erstreckt, bildet eine Spulenwicklung U14, die Wicklung, die sich von der Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 107 zugewiesen ist, durch die Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 09 zugewiesen ist, erstreckt, bildet eine Spulenwicklung U15 und die Wicklung, die sich von der Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 108 zugewiesen ist, durch die Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 10 zugewiesen ist, erstreckt, bildet eine Spulenwicklung U16.
In der in 28(b) gezeigten U2-Phasenwicklungsgruppe bildet die Wicklung, die sich von der Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 19 zugewiesen ist, durch die Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 09 zugewiesen ist, erstreckt, eine Spulenwicklung U21, die Wicklung, die sich von der Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 18 zugewiesen ist, durch die Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 08 zugewiesen ist, erstreckt, eine Spulenwicklung U22 und die Wicklung, die sich von der Schicht-1-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 17 zugewiesen ist, durch die Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, erstreckt, eine Spulenwicklung U23. Die Wicklung führt, nachdem sie die Schicht-2-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, verlassen hat, als Schicht-3-Slot-Leiter über einen Überbrückungsdraht in den Schlitz, dem die Schlitznummer 18 zugewiesen ist. Die Wicklung, die sich von der Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 18 zugewiesen ist, durch die Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 08 zugewiesen ist, erstreckt, bildet eine Spulenwicklung U24, die Wicklung, die sich von der Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 17 zugewiesen ist, durch die Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 07 zugewiesen ist, erstreckt, bildet eine Spulenwicklung U25 und die Wicklung, die sich von der Schicht-3-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 18 zugewiesen ist, durch die Schicht-4-Position in dem Schlitz, dem die Schlitznummer 06 zugewiesen ist, erstreckt, bildet eine Spulenwicklung U26.
29 zeigt die Positionsanordnung, mit der die Schlitzleiter 233a sind an den Schlitzen mit den Schlitznummern 01 bis 18 angeordnet sind. In der Ausführungsform entspricht der 18-Schlitz-Abstand, der den Schlitz, dem die Schlitznummer 01 zugewiesen ist, und den Schlitz, dem die Schlitznummer 18 zugewiesen ist, abdeckt, zwei Polen. Wie die 28 zeigt, sind die Spulenwicklungen U14 bis U16 und die Spulenwicklungen U21 bis U23 jeweils abwechselnd an den Schlitzen 237 als Schicht-1-Schlitzleiter und als Schicht-2-Schlitzleiter eingesetzt, während die Spulenwicklungen U11 bis U13 und die Spulenwicklungen U24 bis U26 jeweils abwechselnd an den Schlitzen 237 als Schicht-3-Schlitzleiter und als Schicht-4-Schlitzleiter eingesetzt sind. Ein Schlitzleitergruppe 1234 ist aus einem Satz aus zwölf Schlitzleitern 233a in einer Einfassung mit gestrichelten Linien in 29 gebildet. Die zwölf Schlitzleiter 233a sind alle Teil der 12 Spulenwicklungen U11 bis U16 und U21 bis U26, die der gleichen Phase entsprechen.
Ebenso wie die zwölf Schlitzleiter 233a, die der U-Phase entsprechen, bilden die zwölf Schlitzleiter 233a, die einer der beiden anderen Phasen entsprechen, d. h. der V-Phase oder der W-Phase, zusammen eine Schlitzleitergruppe. Wie in der ersten Ausführungsform werden, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der U-Phase entsprechen und jeweils mit dem gefüllten Kreiszeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der W-Phase entsprechen und jeweils mit dem Kreuzzeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der V-Phase entsprechen und jeweils mit dem gefüllten Kreiszeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der U-Phase entsprechen und jeweils mit dem Kreuzzeichen versehen sind, eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der W-Phase entsprechen und jeweils mit dem gefüllten Kreiszeichen versehen sind und eine Schlitzleitergruppe, die aus Schlitzleitern 233a besteht, die der V-Phase entsprechen und jeweils mit dem Kreuzzeichen versehen sind, entlang der Richtung, in der sich der Rotor dreht, in dieser Reihenfolge ausgebildet.
Wie 29 deutlich zeigt, erfüllen die Schlitzleitergruppen 234, die in der Ausführungsform ausgebildet sind, auch Bedingungen, die denen ähnlich sind, die mit Bezug auf die Schlitzleitergruppen 234 in der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind (siehe 11). Nämlich:

(a) die Querleiter 233b verbinden die Schlitzleiter 233a dadurch, dass jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf N + 1 (= 10) auf der einen Spulenstirnseite verläuft und jeder rittlings über Schlitze mit dem Schlitzabstand Np, der auf N – 1 (= 8) auf der anderen Spulenstirnseite verläuft, wobei N (= 9) die Anzahl der Schlitze pro Pol darstellt;
(b) die Statorwicklung weist Schlitzleitergruppen 234 auf, die jeweils aus einem Satz von Schlitzleitern 223b bestehen, die einer einzelnen Phase entsprechen und die durch eine vorbestimmte Anzahl Ns (= 5) aufeinanderfolgender Schlitze eingeführt werden, die einen durchgehenden Bereich entlang des Umfangs des Statorkerns bilden, so dass sie aufeinanderfolgende Schlitzpositionen und Schichtpositionen einnehmen; und
(c) die vorbestimmte Anzahl von Schlitzen Ns ist so festgelegt, dass Ns = NSPP + NL = 5, wobei NSPP (= 3) die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase ist, wenn die Anzahl der Schichten 2 × NL (NL = 2) ist.

Folglich kann das Ausmaß der Drehmomentwelligkeit reduziert werden und daher der Lärm in der rotierenden elektrischen Maschine verringert werden, wodurch letztlich die vorher gestellte Aufgabe der Lärmminderung in der rotierenden elektrischen Maschine wie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform erfüllt wird.
Während die Anzahl der Schlitze pro Pol pro Phase NSPP zunimmt, ändern sich die Ordnungen der hohen harmonischen Komponenten, die durch Anordnen der Schlitzleiter mit einem 1-Schlitz-Abstand als Versatz, wie in 12 gezeigt. Wenn beispielsweise NSPP = 2 ist, entspricht der 1-Schlitz-Abstand 30° im elektrischen Winkel. Da 30° einem Halbzyklus der Komponente 6. Ordnung entsprechen, können somit die Komponente 5. Ordnung der induzierten Spannung und die Komponente 7. Ordnung der induzierten Spannung, d. h. die Komponenten, die der 6. Ordnung benachbart sind, verringert werden, wie in 20 gezeigt. Wenn NSPP wie in dieser Ausführungsform auf einen noch größeren Wert gesetzt wird, werden die 1-Schlitz-Abstand kürzer, was es möglich macht, die höheren harmonischen Komponenten von noch höheren Ordnungen zu verringern. Zusätzlich können durch Verringerung der Breite der magnetischen Lücken 258, die an dem Rotorkern 252 ausgebildet sind, höhere harmonische Komponenten der Drehmomentwelligkeit von noch höheren Ordnungen verringert werden und als Ergebnis kann eine noch leiser rotierende elektrische Maschine bereitgestellt werden.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung angewendet werden, um geringeren Lärm in einem Fahrzeug zu erreichen, das die oben beschriebene rotierenden elektrische Maschine, eine Batterie, die Gleichstromleistung liefert, und eine Stromrichtervorrichtung, die den Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umwandelt und den Wechselstrom an die rotierende elektrische Maschine liefert, verwendet, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Drehmoment, das in der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird, als Antriebskraft verwendet wird, so wie bei dem mit Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Fahrzeug.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf ein Beispiel, bei dem sie in einem 12-poligen Magnetmotor verwendet wird, beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt und kann in einem Motor mit einer beliebigen anderen Zahl von Polen angewendet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung in Motoren bei verschiedenen Anwendungen verwendet werden, die keine Fahrzeuganwendungen sind. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung bei verschiedenen anderen Arten von rotierenden elektrischen Maschinen, wie Generatoren anstelle von Motoren, angewendet werden. Solange die kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden, ist die vorliegende Erfindung keineswegs in irgendeiner Weise auf die Einzelheiten der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Die Offenbarung der folgenden Prioritätsanmeldung ist hier durch Bezugnahme mit aufgenommen:
Japanische Patentanmeldung Nr. 2012-8565 , eingereicht am 19. Januar 2012.

Claims

Rotierende elektrische Maschine (200, 202), die umfasst: einen Statorkern (232) mit mehreren darin ausgebildeten Schlitzen (237); eine mehrere Phasen aufnehmende Statorwicklung (238), die mehrere mit einem Wellenwicklungsmuster gewickelte Spulenwicklungen (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) aufweist, die jeweils aus Schlitzleitern (233a) und Querleitern (233b) bestehen, wobei die Schlitzleiter (233a) jeweils an einem der Schlitze (237) in dem Statorkern (232) eingesetzt sind, und eine von mehreren Schichten bilden, und die Querleiter (233b) jeweils gleichseitige Enden von in unterschiedliche Schlitze eingesetzten Schlitzleitern (233a) verbinden, um ein Spulenende zu bilden; und einen Rotor (250), der drehbar mit einem Luftspalt angeordnet ist, so dass er sich relativ zu dem Statorkern (232) drehen kann und der mehrere Magneten (254) und mehrere magnetische ausgeprägte Hilfspolabschnitte (259) umfasst, die jeweils zwischen den Polen ausgeformt sind, die mit den Magneten (254) gebildet werden, wobei: die Querleiter (233b) die Schlitzleiter (233a) derart verbinden, so dass sie rittlings durch die Schlitze (237) verlaufen und ein Schlitzabstand Np, auf der einen Seite der Spulenenden N + 1 beträgt, und so dass sie rittlings durch die Schlitze (237) verlaufen und ein Schlitzabstand Np, auf der anderen Seite der Spulenenden N – 1 beträgt, wobei N eine Anzahl der Schlitze pro Pol ist; die Statorwicklung (238) mehrere Spulenwicklungsgruppen (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) umfasst, wobei keine Phasendifferenz zwischen Spulenwicklungsgruppen (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) mit gleicher Phase auftritt; wobei jeder dieser Spulenwicklungsgruppen (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) eine erste und zweite Spulenwicklung (U11, U12, U13, U14; U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14; V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14; W21, W22, W23, W24) aufweist, welche miteinander mittels eines Überbrückungsdrahtes verbunden sind, wobei die Statorwicklung (238) mehrere aus mehreren Schlitzleitern (233a) bestehende Schlitzleitergruppen (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) umfassen, die einer einzelnen Phase (U, V, W) entsprechen; die mehreren Schlitzleiter (233a) in jeder Schlitzleitergruppe (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) in eine vorbestimmte Anzahl Ns von aufeinanderfolgenden Schlitzen (237) eingesetzt sind, die einen kontinuierlichen Bereich entlang eines Umfangs des Statorkerns (232) bilden, so dass die Schlitzleiter (233a) in der Schlitzleitergruppe (U11, U12, U13, U14, U21, U22, U23, U24; V11, V12, V13, V14, V21, V22, V23, V24; W11, W12, W13, W14, W21, W22, W23, W24) aufeinanderfolgende Schlitzpositionen und aufeinanderfolgende Schichtpositionen einnehmen; wobei für die vorbestimmte Anzahl Ns von aufeinanderfolgenden Schlitzen nach folgender Formel festgelegt ist, Ns = NSPP + NL, wobei NSPP eine Anzahl von Schlitzen pro Phase pro Pol darstellt und eine Anzahl von Schichten als 2 × NL ausgedrückt wird; der Rotor (250) Abschnitte (258a, 258b) umfasst, die den magnetischen Widerstand ändern, welche Abschnitte (258a, 258b) jeweils entlang einer Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind zu einer q-Achse, die durch einen Mittelpunkt eines ausgeprägten Pols des entsprechenden ausgeprägten Hilfspolabschnittes (259) und innerhalb des ausgeprägten Hilfspolabschnittes (259) verläuft, und wobei die Ausmaße des Versatzes, der Abschnitte (258a, 258b), die den magnetischen Widerstand ändern, von der q-Achse derart abhängig von den Positionen, die die magnetischen ausgeprägten Hilfspolabschnitte einnehmen, sind, dass Drehmomentpulsationen, die in einem Zustand, in dem Strom angelegt ist, auftreten, sich gegenseitig aufheben, wobei die Abschnitte (258a, 258b), die den magnetischen Widerstand ändern, magnetische Lücken (258a, 258b) sind, wobei der Rotor (250) einen Rotorkern (252) umfasst, welcher durch Schichten magnetischer Stahlbleche (301, 302, 303) gebildet wird, von denen jedes Löcher (258) oder Kerben aufweist, die die darin ausgebildeten magnetischen Lücken bilden sollen; dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkern (252) in mehrere axial getrennte Kerngruppen (301, 302, 303) aufgeteilt ist, von denen jede die Magneten (254a, 254b), die magnetischen ausgeprägten Hilfspolabschnitte (259) und die magnetischen Lücken besitzt, wobei die Magneten (254a, 254b) und die magnetischen Lücken mit einer gleichförmigen Positionsanordnung an den axial getrennten Kerngruppen (301, 302, 303) angeordnet sind, so dass die Magneten (254a, 254b) und die magnetischen Lücken übereinstimmende Positionen entlang der Umfangsrichtung der axial getrennten Kerngruppen (301, 302, 303) einnehmen und wobei es mindestens drei axial getrennte Kerngruppen (301, 302, 303) gibt, die mindestens zwei verschiedene Arten von axial getrennten Kerngruppen (301, 303; 302) aufweisen, so dass die jeweiligen magnetischen Lücken der entsprechenden Kerngruppen (301, 303; 302) Positionen einnehmen, die entlang der Umfangsrichtung relativ zueinander versetzt sind.
Rotierende elektrische Maschine (200, 202) nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Lücken asymmetrisch relativ zu der q-Achse, die durch einen magnetischen Pol (259) verläuft, und symmetrisch relativ zu der d-Achse, die durch eine Mitte eines ausgeprägten Pols verläuft, angeordnet sind.
Rotierende elektrische Maschine (200, 201) nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Lücken symmetrisch relativ zu der q-Achse, die durch einen magnetischen Pol (259) verläuft, und asymmetrisch relativ zu der d-Achse, die durch eine Mitte eines ausgeprägten Pols verläuft, angeordnet sind.
Rotierende elektrische Maschine (200, 201) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die magnetischen Lücken durch ausgesparte Abschnitte (258) gebildet sind, die an einer Oberfläche des Rotorkerns ausgebildet sind.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schlitzleiter (233a) aus flachem Draht gebildet sind.
Rotierende elektrische Maschine (200, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Statorwicklung (238) mehrere Y-Schaltungen aufweist und keine Phasendifferenz zwischen Spannungen auftritt, die an den gleichphasigen Wicklungen in den mehreren Y-Schaltungen induziert werden.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Statorwicklung (238) eine Struktur annimmt, die eine Drehmomentwelligkeitskomponente sechster Ordnung über 360° in elektrischem Winkel verringert und wobei eine Drehmomentwelligkeitskomponente zwölfter Ordnung über die Abschnitte (258a, 258b), die den magnetischen Widerstand ändern, verringert wird.
Fahrzeug, das umfasst: eine rotierende elektrische Maschine (200, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche; eine Batterie (180), die Gleichstrom zur Verfügung stellt; und eine Umrichtervorrichtung (600), die den Gleichstrom, der von der Batterie (180) stammt, in Wechselstrom umwandelt und den Wechselstrom an die rotierende elektrische Maschine (200, 201) liefert, wobei: ein Drehmoment, das in der rotierenden elektrischen Maschine (200, 201) erzeugt wird, als eine Antriebskraft verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben.