DE112013002818T5

DE112013002818T5 - Stator für eine drehende elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine drehende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE112013002818T5
Application number: DE201311002818
Authority: DE
Inventors: Moriyuki Hazeyama; Hideaki Arita; Akihiro Daikoku; Yoshihiro Miyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2015-04-02
Also published as: US20150130322A1; CN104584385B; WO2013183630A1; JPWO2013183630A1; JP5769883B2; US9722465B2; CN104584385A

Abstract

Ein Zahn (2) eines Stators (10) hat eine sich verjüngende Form, bei der eine Zahnbreite zu einem distalen Endabschnitt von diesem hin kleiner wird. Eine Wicklung (4) besteht aus einer hochkantigen Wicklung, die in einer Reihe um den Zahn (2) gewickelt ist. Die Wicklung (4) wird so mit Energie versorgt, dass ein Anschluss (4a) auf einer Basisabschnittsseite des Zahns (2) eine höhere Spannung haben kann als ein Anschluss (4b) auf der distalen Endabschnittsseite von diesem. Eine Zahnbreite Th des Basisabschnitts ist innerhalb des Bereichs von Tmin < Th < 1,25 Tha angesetzt, der durch eine Zahnbreite Tha, die einen Index anhand eines Außenradius und einer Kernrückseitenbreite eines Statorkerns (1), einen Abstand der Wicklungen (4) in der Nut (3), eine Wicklungsbreite, einen Luftspalt zwischen den Zähnen (2) und der Wicklung (4), eine Teilung der Nut (3) und einen Neigungswinkel der Wicklung (4) maximiert, und eine zulässige Untergrenze Tmin definiert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine drehende elektrische Maschine, die in einem Fahrzeugantriebsmotor wie etwa für ein Elektrofahrzeug und ein Hybridfahrzeug verwendet werden soll, und insbesondere auf einen Stator für eine drehende elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine drehende elektrische Maschine, die jeweils eine Abschwächung magnetischer Sättigung eines Statorkerns und eine dielektrische Stärke zwischen Wicklungen berücksichtigen.
Stand der Technik
Um bislang bei einer drehenden elektrischen Maschine die Struktur zum Abschwächen magnetischer Sättigung eines Statorkerns zu realisieren, wird ein Zahnabschnitt in einer sich verjüngenden Form ausgebildet, und eine Zahnteilung und ein Verjüngungswinkel werden so eingestellt, dass sie einander gleich sind. Auch wird, um einen Wicklungsraumfaktor zum Realisieren einer Drehmomentverbesserung zu erhöhen, eine bahnförmige Wicklung verwendet, die durch Biegen eines rechteckigen Drahts (rechteckig im Querschnitt) in hochkantiger Richtung erhalten wird (siehe beispielsweise Patentschrift 1).
Anführungsliste
Patentliteratur

Patentschrift 1: JP 2006-166610 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
Bei dem Stator aus dem Stand der Technik für eine drehende elektrische Maschine sind der Verjüngungswinkel und die Zahnteilung so eingestellt, dass sie einander gleich sind, was insofern zu einem Problem führt, dass ein elektrischer Schutzabstand nicht sichergestellt werden kann, wenn die hochkantige Wicklung verwendet wird.
Ferner wird, wenn ein elektrischer Schutzabstand sicherzustellen ist, ein Abstand zwischen Zähnen gleichmäßig vergrößert, was insofern zu einem Problem führt, dass ein toter Raum entsteht.
Zusätzlich wird, wenn ein Abstand zwischen Windungen vergrößert wird, die Wicklung von der Größe her verkleinert und eine Zahnbreite reduziert, was insofern zu einem Problem führt, als ein Verlust der drehenden elektrischen Maschine (Motor) erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe von dieser besteht darin, einen Stator für eine drehende elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen, die bzw. das in der Lage ist, einen elektrischen Phasen-Phasen-Schutzabstand in einem Bereich sicherzustellen, in dem sich eine Isolierung schwer erzielen lässt, und einen breiteren distalen Zahnendabschnitt als denjenigen aus dem Aufbau aus dem Stand der Technik sicherzustellen, um dadurch ein Abtriebsdrehmoment der drehenden elektrische Maschine zu erhöhen.
Lösung für die Probleme
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Stator für eine drehende elektrische Maschine bereitgestellt, der einem Rotor gegenüberliegend anzuordnen ist, wobei der Rotor je nach einer Drehposition von diesem einen anderen magnetischen Widerstand hat, wobei der Stator dazu ausgelegt ist, zusammen mit dem Rotor eine drehende elektrische Maschine aufzubauen, wobei der Stator aufweist: einen Statorkern; Zähne und Nuten, die in gleichen Teilungen an Abschnitten des Statorkerns dem Rotor gegenüberliegend ausgebildet sind; und eine Wicklung, die so um jeden der Zähne gewickelt ist, dass sie jeweils in den Nuten angeordnet ist. Die Zähne sind jeweils zu einer Außenumfangsfläche des Rotors hin vorstehend ausgebildet und haben eine sich verjüngende Form, bei der eine Zahnbreite zu einem distalen Endabschnitt von diesem hin abnimmt. Die Wicklung weist eine hochkantige Wicklung auf, die in einer Reihe um jeden der Zähne gewickelt ist, und ist dazu ausgelegt, so mit Energie versorgt zu werden, dass ein Anschluss auf einer Basisabschnittsseite jedes der Zähne eine Spannung hat, die höher ist als eine Spannung eines Anschlusses auf der distalen Endabschnittsseite jedes der Zähne. Der Basisabschnitt jedes der Zähne hat eine Zahnbreite T_h, die innerhalb eines Bereichs von T_min < T_h < 1,25 T_ha angesetzt ist, der durch eine Zahnbreite T_ha, die einen Wert eines später noch beschriebenen Ausdrucks (6) maximiert, der einen Index F(T_h) einer Isolierleistung, einer Verlustleistung und einer magnetischen Sättigungsleistung dastellt, und eine zulässige Untergrenze T_min definiert ist. Im Ausdruck (6) stellt D einen Außenradius des Statorkerns, T_C eine Kernrückseitenbreite des Statorkerns, h eine Wicklungsbreite, a einen Luftspalt zwischen jedem der Zähne und der Wicklung, α eine Teilung von jedem der Zähne und jeder der Nuten und β einen Neigungswinkel der Wicklung dar.
Ferner wird nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine drehende elektrische Maschine bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt zum Herstellen eines Statorkerns, und zwar so, dass Zähne von einem Innenumfangsabschnitt des Statorkerns in gleichen Teilungen vorstehend ausgebildet werden, wobei die Zähne jeweils eine sich verjüngende Form haben, bei der eine Zahnbreite zu einem distalen Endabschnitt von diesem hin kleiner wird; einen zweiten Schritt zum Herstellen einer Spule mit einer hochkantigen Wicklung; einen dritten Schritt zum Einsetzen der im zweiten Schritt hergestellten Spule in ein erstes Isolierteil, um die Spule von dem im ersten Schritt hergestellten Statorkern zu isolieren; einen vierten Schritt zum Einsetzen des ersten Isolierteils, das über die im dritten Schritt in dieses eingesetzte Spule verfügt, in den Statorkern; einen fünften Schritt zum Anordnen des Statorkerns, der über das im vierten Schritt in diesen eingesetzte erste Isolierteil verfügt, in einem Ringmuster; einen sechsten Schritt zum Einpassen des Statorkerns, der im fünften Schritt in dem Ringmuster angeordnet wird, in einen Rahmen; und einen siebten Schritt zum Einsetzen eines zweiten Isolierteils in einen Zwischenraum zwischen einer ersten Spule und einer zweiten, zur ersten Spule benachbarten Spule von den Spulen in dem im sechsten Schritt in den Rahmen eingepassten Statorkern.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den elektrischen Phasen-Phasen-Schutzabstand in dem Bereich sicherzustellen, in dem sich eine Isolierung schwer erzielen lässt, und den breiteren distalen Zahnendabschnitt als denjenigen aus dem Aufbau aus dem Stand der Technik sicherzustellen, und von daher kann das Abtriebsdrehmoment der drehenden elektrische Maschine erhöht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnittsschema, das einen Stator sowie einen Rotor einer drehenden elektrischen Maschine nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein vergrößertes Querschnittsschema der Dreiphasen-Zähne des in 1 dargestellten Stators.
3 ist ein erläuterndes Schema, das einen Anschlusszustand jeweiliger Wicklungen des in 1 dargestellten Stators darstellt.
4 ist ein Querschnittsschema, das eine Anschlussstelle einer Wicklung an einem einzelnen Zahn von 1 an einen Wechselrichter darstellt.
5 ist ein Querschnittsschema, das verschiedene Abmessungen eines einzelnen Zahns nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer Zahnbreite und einem Durchbruchindex des Stators nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der Zahnbreite und einer Statorleistung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein erläuterndes Schema, das einen Anschlusszustand einer Wicklung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist ein Querschnittsschema, das einen Stator sowie einen Rotor einer drehenden elektrischen Maschine nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist ein vergrößertes Querschnittsschema einer Einzelzahnform eines Stators einer drehenden elektrischen Maschine nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein vergrößertes Querschnittsschema einer Einzelzahnform eines Stators einer drehenden elektrischen Maschine nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Querschnittsschema, das einen Stator sowie einen Rotor einer drehenden elektrischen Maschine nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist ein erläuterndes Schema, das eine rechtsgewickelte Spule darstellt, mit der der Stator nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen werden soll.
14 ist ein erläuterndes Schema, das eine linksgewickelte Spule darstellt, mit der der Stator nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen werden soll.
15 ist ein erläuterndes Schema, das einen Anschlusszustand jeweiliger Wicklungen des Stators nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 ist eine grafische Darstellung, die induzierte Spannungen zeigt, die in einer U-Phasen-Spule und einer U-(Strich)-Phasen-Spule erzeugt werden, die nebeneinander im Stator nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
17 ist eine grafische Darstellung, die Potentialunterschiede (Zwischenspulenspannungen) zeigt, die zwischen Spulen erzeugt werden, die nebeneinander im Stator nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
18 ist ein erläuterndes Schema, das Spulen darstellt, die nebeneinander im Stator nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
19 ist eine grafische Darstellung, die Potentialunterschiede (Zwischenspulenspannungen) zeigt, die zwischen Spulen erzeugt werden, die nebeneinander im Stator nach der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
20 ist ein Ablaufschema, das ein Verfahren zum Herstellen eines Stators nach der ersten bis siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine drehende elektrische Maschine darstellt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
1 ist ein Querschnittsschema, das einen Stator sowie einen Rotor einer drehenden elektrischen Maschine nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und stellt den Fall dar, in dem es sich bei einer drehenden elektrischen Maschine 30 um einen Dreiphasenmotor handelt.
In 1 weist die drehende elektrische Maschine 30, wie etwa ein Fahrzeugantriebsmotor, einen Stator 10 mit einem ringförmigen Querschnitt, und einen Rotor 20 auf, der frei drehbar im Stator 10 angeordnet ist.
Der Stator 10 umfasst einen Statorkern 1, Zähne 2, die von einem Innenumfangsabschnitt des Statorkerns 1 in gleichen Teilungen vorstehend ausgebildet sind, Nuten 3, die zwischen den jeweiligen Zähnen 2 ausgebildet sind, und rechteckige Wicklungen 4, die in den jeweiligen Nuten 3 angeordnet sind.
Der Rotor 20 umfasst einen Rotorkern 5 und rechteckige Magnete 6, die in einen Außenumfangsabschnitt des Rotorkerns 5 in gleichen Teilungen eingebettet sind. Der Rotor 20 befindet sich auf einer Innenseite des Stators 10, so dass er je nach einer Drehstellung von diesem einen anderen magnetischen Widerstand hat.
Wie in 1 dargestellt ist, bilden die vorstehenden Zähne 2 zusammen mit den um die jeweiligen Zähne 2 gewickelten Wicklungen 4 beispielsweise zehn Dreiphasen-(U-Phasen-, V-Phasen-, W-Phasen)-Spulen. Dreißig Zähne 2 sind so angeordnet, dass sie zwanzig am Rotorkern 5 angeordneten Magneten 6 gegenüberliegen.
In diesem Fall sind die Wicklungen 4 in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase und W-Phase in der Uhrzeigerrichtung um die jeweiligen Zähne 2 gewickelt.
2 ist ein vergrößertes Querschnittsschema der in 1 dargestellten (drei) Dreiphasen-Zähne 2.
In 2 ist die sich eines rechteckigen Drahts bedienenden hochkantige Wicklung 4 in einer Reihe um jeden der Zähne 2 der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase gewickelt.
Ferner ist in der Nut 3 ein (nicht gezeigtes) Isolierteil wie etwa ein Isolierpapier zwischen dem Statorkern 1 und der Wicklung 4 und zwischen dem Zahn 2 und der Wicklung 4 eingesetzt.
Ein Zwischenraum δ zwischen den Wicklungen 4 (Zwischenraum zwischen den Nuten 3) ist an einem Basisabschnitt des Zahns 2 (Seite des Statorkerns 1) größer und zu einem distalen Endabschnitt des Zahns 2 hin (Seite des Magnets 6 des Rotors 20) kleiner angesetzt.
Ferner hat jeder Zahn 2, wie später noch mit Bezug auf 4 beschrieben wird, eine sich verjüngende Form, in der die Breite des Zahns 2 zu einer Außenumfangsfläche des Rotors 20 hin abnimmt.
3 ist ein erläuterndes Schema, das einen Anschlusszustand der jeweiligen Wicklungen 4 des Stators 10 darstellt.
In 30 sind dreißig Wicklungen 4, die Dreiphasenspulen bilden, sternförmig um einen neutralen Punkt Q herum so angeschlossen, dass zehn Wicklungen 4 jeweils für die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase parallelgeschaltet sind.
Mit anderen Worten ist die Anzahl von Parallelanschlüssen 4 mit einem größten gemeinsamen Teiler P (= 10) der Anzahl von Polen der Magnete 6 (20) und der Anzahl der Nuten 3 (30) angesetzt.
4 ist ein Querschnittsschema, das eine Anschlussstelle der Wicklung 4 an einem einzelnen Zahn 2 im Hinblick auf einen (nicht gezeigten) Wechselrichter darstellt.
In 4 hat der Zahn 2 des Stators 10 einen Verjüngungswinkel γ, um eine sich verjüngende Form zu haben, bei der die Breite des Basisabschnitts (Seite des Statorkerns 1) größer ist als die Breite des distalen Endabschnitts (Außenumfangsflächenseite des Rotors 20). Ferner sind die Zähne 2 und die Nuten 3 mit derselben Teilung α ausgebildet.
Die Wicklung 4 ist so um den Zahn 2 gewickelt, dass ein Anschluss 4a, der sich am Basisabschnitt des Zahns 2 (Seite des Statorkerns 1) befindet, an den Wechselrichter (Hochspannungsseite) angeschlossen ist, und ein Anschluss 4b, der sich am distalen Endabschnitt des Zahns 2 (Seite des Magneten 6 des Rotors 20) befindet, an den neutralen Punkt Q (Niederspannungsseite) angeschlossen ist.
In diesem Fall wird eine Leitungsspannung vom Wechselrichter an den Anschluss 4a angelegt, der sich am Basisabschnitt des Zahns 2 befindet.
Speziell wird der Stator 10 für die drehende elektrische Maschine 30 verwendet, die den Stator 10, der aus dem Statorkern 1 mit der in den Schlitz 3 aufgenommenen Wicklung 4 besteht, und den Rotor 20 aufweist, der sich im Stator 10 befindet und aus dem Rotorkern 5 mit dem Magneten 6 besteht. Der Statorkern 1 ist so aufgebaut, dass die hochkantige Wicklung 4 auf eine konzentrierte Weise in einer Reihe um den Zahn 2 gewickelt ist, der zur Oberfläche des Rotors 20 hin vorsteht. Das Isolierteil ist zwischen dem Statorkern 1 und der Wicklung 4 und zwischen dem Zahn 2 und der Wicklung 4 vorgesehen.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Ableiten eines mathematischen Ausdrucks, der eine Isolierleistung, eine magnetische Sättigungsleistung und eine Verlustleistung des Stators 10 erfüllt, mit Bezug auf 5 bis 7 beschrieben.
7 ist ein Querschnittsschema, das verschiedene Abmessungen eines einzelnen Zahns 2 darstellt. 5 lässt die Darstellung benachbarter Zähne weg, sondern stellt nur einen unteren Mittenabschnitt der Nut 3 dar, wobei der Zahn 2 eine Mitte ist, und von daher ist der Abstand δ zwischen den Nuten 3 (zwischen den Wicklungen 4) als ein halber Abstand δ/2 dargestellt.
5 stellt einen Radius D des Stators 1, eine Rückseitenbreite T_C des Statorkerns 1 in der unteren Mitte der Nut 3, eine Zahnbreite T_h des Zahns 2 am Basisabschnitt (Seite des Statorkerns 1), eine distale Endbreite T_S (< T_h) des Zahns 2, den halben Abstand δ/2 zwischen den Wicklungen 4, eine Wicklungsbreite h, einen Luftspalt a zwischen dem Zahn 2 (Statorkern 1) und der Wicklung 4 (Dicke des Isolierteils), die Teilung α des Schlitzes 3 (Zahns 2) und einen Neigungswinkel β der Wicklung 4 dar.
Die Zahnbreite nimmt zur äußeren radialen Richtung des Stators 10 monoton zu, und der Abstand δ zwischen den Wicklungen 4 nimmt zur äußeren radialen Richtung des Stators 10 monoton zu.
Ferner wird, wie vorstehend beschrieben (4), die Wicklung 4 so mit Energie versorgt, dass der Anschluss 4a am Basisabschnitt des Zahns 2 eine höhere Spannung haben kann als der Anschluss 4b am distalen Endabschnitt des Zahns 2.
Nun wird ein mathematischer Ausdruck, der verschiedene Leistungsarten des Stators 10 erfüllt, wie folgt abgeleitet.
Zuerst kann, indem verschiedene in 5 dargestellte Abmessungen verwendet werden, ein Verhältnisausdruck des Motoraufbaus durch den Ausdruck (1) ausgedrückt werden.
In diesem Fall kann, indem ein Betrag eines mit dem Stator 10 zusammenhängenden Magnetflusses φ und eine axiale Länge Lc des Statorkerns 1 (vertikale Länge in 5) verwendet wird, eine magnetische Flussdichte B am Basisabschnitt des Zahns 2, die einer magnetischen Sättigungsleistung des Stators 10 entspricht, durch den Ausdruck (2) ausgedrückt werden.
Ferner kann, indem der Abstand δ zwischen den Wicklungen 4 verwendet wird, eine Isolierleistung A des Stators 10 durch den Ausdruck (3) als dem Verhältnisausdruck mit einer Potentialdifferenz V zwischen benachbarten Wicklungen 4 ausgedrückt werden. V = A·δ (3)
Anzumerken ist, dass der Volumeneffekt im Ausdruck (3) nicht besonders berücksichtigt ist.
Wenn anschließend ein Eisenverlust (Wirbelstromverlust) des Stators 10 berücksichtigt wird, der Wirbelstromverlust proportional zum Quadrat der magnetischen Flussdichte B ist, kann von daher ein Verlust C des Stators 10 durch den Ausdruck (4) ausgedrückt werden. C = B² (4)
Die Ausdrücke (2) bis (4) zeigen an, dass eine magnetische Sättigung reduziert ist (eine magnetische Sättigung leicht auftritt), wenn die magnetische Flussdichte B groß ist, dass die Isolierleistung gesenkt ist, wenn die Isolierleistung A groß ist, und dass der Verlust groß ist, wenn der Verlust C groß ist.
Somit ist es, um die Isolierleistung A, die magnetische Sättigungsleistung (magnetische Flussdichte B) und die Verlustleistung C des Stators 10 zu erfüllen, notwendig, den Ausdruck (5) zu maximieren, der mit Verwendung eines konstanten Teils E(= Lc^3/φ^3·V) ausgedrückt wird.
Zusätzlich können die Terme nach T_h^3 im Ausdruck 5 durch eine Funktion vierten Grades F(T_h) der Zahnbreite T_h des Basisabschnitts wie im Ausdruck (6) ausgedrückt werden.
In diesem Fall wird, wenn F(T_h) im Hinblick auf die Zahnbreite T_h differenziert wird, der Ausdruck (7) erhalten.
In diesem Fall zeigt Ausdruck (6) eine konvexe Aufwärtskurve, und von daher muss F’(T_h) = 0 erfüllt werden, um den Wert von F(T_h) zu maximieren.
Die Lösungen, die F’(T_h) = 0 im Ausdruck (7) erfüllen, um den Wert von F(T_h) im Ausdruck (6) zu maximieren, sind T_h = 0 und T_h = T_ha. Die Zahnbreite T_ha, die den Wert von Ausdruck (6) maximiert, ist durch Ausdruck (8) ausgedrückt. T_ha = 3 / 4·(2(D – T_c)tan α / 2 – 2(h + a))cos(β) (8)
6 ist eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der Zahnbreite T_h und einem Durchbruchindex (Isolierleistung A) des Stators 10 zeigt.
In 6 ist die Bezugsskala an der horizontalen Achse (Zahnbreite T_h) die durch Ausdruck (8) erhaltene Zahnbreite T_ha, und die Bezugsskala an der vertikalen Achse (Durchbruchindex) ist durch einen Wert A1 ausgedrückt, der der Isolierleistung A entspricht.
Aus 6 lässt sich verstehen, dass, wenn die Zahnbreite T_h gleich 1,29 T_ha ist, der Durchbruchindex A1 ist, der die Isolierleistung A für einen AC-Einsatz erfüllt.
Im Übrigen ist es im Falle eines Fahrzeugantriebsmotors wie etwa für ein Elektrofahrzeug und ein Hybridfahrzeug bekannt, dass die für eine Wechselrichteransteuerung erforderliche Durchbruchleistung ungefähr zweimal so groß sein muss wie die Durchbruchleistung A1 für einen AC-Spannungseinsatz (= 2 × A1).
Wie aus 6 ersichtlich ist, ist, wenn die Zahnbreite T_h gleich 1,33 T_ha ist, der Durchbruchindex 0, und wenn die Zahnbreite T_h gleich 1,25 T_ha ist, ist der Durchbruchindex 2A1.
Somit ist es, wie in 6 gezeigt, notwendig, eine „Zahnbreite T_h ≤ 1,25 T_ha“ anzusetzen, um die Durchbruchleistung zur Wechselrichteransteuerung zu erfüllen.
7 ist ein erläuterndes Schema, das die Funktion vierten Grades des Ausdrucks (6) in Form einer Kurve zeigt. Die horizontale Achse stellt die Zahnbreite T_h des Basisabschnitts dar, und die vertikale Achse stellt „magnetische Sättigung × Wirbelstromverlust (Verlustleitung) × Isolierleistung“ dar.
In 7 ist die Bezugsskala an der vertikalen Achse durch F1 (Höchstwert) ausgedrückt, und eine zulässige Untergrenze der zulässigen Leistung ist mit F1/2 angesetzt.
Aus 7 lässt sich verstehen, dass ein umfassender Leistungsindex (vertikale Achse) des Stators 10, der die Isolierleistung A, die magnetische Sättigungsleistung (magnetische Flussdichte B) und die Verlustleistung C hat, eine Hälfte oder mehr des Höchstwerts F1 (≥ F1/2) aufrechterhalten kann, wenn die Zahnbreite T_h in den Bereich von 0,61 T_ha < T_h < 1,25 T_ha fällt.
Somit ist es, um den Leistungsindex mit einer Hälfte oder mehr des Höchstwerts F1 (≥ F1/2) sicherzustellen, notwendig, die Zahnbreite T_h des Basisabschnitts des Stators 10 innerhalb des Bereichs von 0,61 T_ha < T_h < 1,25 T_ha anzusetzen.
Zusätzlich ist eine größere Zahnbreite T_h vorteilhaft für eine Abschwächung magnetischer Sättigung, und von daher ist es wünschenswert, eine zulässige Untergrenze T_min des vorstehend erwähnten Bereichs von 0,61 T_ha nach oben auf T_ha zu verschieben und die Zahnbreite T_h innerhalb des Bereichs von T_ha < T_h < 1,25 T_ha anzusetzen, wodurch nur die Seite der Obergrenze definiert wird.
Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei dem Stator für eine drehende elektrische Maschine nach der ersten Ausführungsform (1 bis 7) der vorliegenden Erfindung um den Stator 10, der dem Rotor 20 gegenüberliegend angeordnet werden soll, der je nach dessen Drehposition einen anderen magnetischen Widerstand hat, und der so aufgebaut ist, dass er zusammen mit dem Rotor 20 die drehende elektrische Maschine 30 bildet. Der Stator 10 umfasst den Statorkern 1, die Zähne 2 und die Nuten 3, die in gleichen Teilungen am Statorkern 1 an dem Rotor 20 gegenüberliegenden Abschnitten ausgebildet sind, und die um den Zahn 2 gewickelte, in der Nut 3 angeordnete Wicklung 4.
Die Zähne 2 sind jeweils zur Außenumfangsfläche des Rotors 20 vorstehend ausgebildet und haben jeweils eine sich verjüngende Form, bei der die Zahnbreite T_h zum distalen Endabschnitt hin kleiner wird.
Die Wicklung 4 besteht aus einer hochkantigen Wicklung, die in einer Reihe um den Zahn 2 gewickelt ist, und wird so mit Energie versorgt, dass der Anschluss 4a auf der Basisabschnittsseite des Zahns 2 eine höhere Spannung haben kann als der Anschluss 4b auf der distalen Endabschnittsseite des Zahns 2.
Die Zahnbreite T_h des Basisabschnitts des Zahns 2 ist innerhalb des Bereichs von T_min < T_h < 1,25 T_ha angesetzt, der durch die Zahnbreite T_ha definiert ist, die den Wert des Ausdrucks (6) maximiert, der den Index F(T_h) der Isolierleistung A, der Verlustleistung C und der magnetischen Sättigungsleistung (magnetische Flussdichte B) anhand des Außenradius D und der Kernrückseitenbreite T_C des Statorkerns 1, der Wicklungsbreite h, des Luftspalts a zwischen dem Zahn 2 und der Wicklung 4, der Teilung α des Zahns 2 und der Nut 3, und des Neigungswinkels β der Wicklung 4 und der zulässigen Untergrenze T_min ausdrückt.
Auf diese Weise ist die Hochspannungsseite der Wicklung 4 auf der Kernrückseite des Stators 10 angesetzt, während dessen Niederspannungsseite am distalen Endabschnitt des Zahns 2 angesetzt ist, und der elektrische Schutzabstand zwischen den Wicklungen 4 ist auf der Kernrückseite des Stators 10 größer und auf der distalen Endseite des Zahns 2 kleiner angesetzt, um dadurch den Zahn 2 in der sich verjüngenden Form auszubilden. Folglich kann die magnetische Sättigung des Basisabschnitts des Zahns 2 abgeschwächt werden, um den Eisenverlust zu reduzieren, und die Isolierleistung kann erfüllt werden.
Speziell kann gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der elektrische Phasen-Phasen-Schutzabstand in einem Bereich sichergestellt werden, in dem eine Isolierung in der Nut 3 schwierig herzustellen ist, und es kann ein breiterer distaler Endabschnitt des Zahns 2 als im Aufbau aus dem Stand der Technik sichergestellt werden. Demzufolge kann ein Abtriebsdrehmoment der drehenden elektrischen Maschine 30 (Motor) verbessert werden.
Ferner kann ein Isoliermaterial wie etwa ein Lack in den Zwischenraum δ eingefüllt werden, von dem sichergestellt ist, dass er breit ist, und von daher kann die Isolierleistung weiter verbessert werden, und Wärme, die in der Wicklung 4 des Stators 10 erzeugt wird, kann leicht zum Kernrückseitenabschnitt des Statorkerns 1 übertragen werden, so dass die Wicklung 4 effektiv gekühlt werden kann.
Ferner kann, indem die zulässige Untergrenze T_min so angesetzt wird, dass sie 0,61 mal so groß ist wie die Zahnbreite T_ha, die den Wert des Ausdrucks (6) maximiert, die vorstehend erwähnte Leistung des Stators 10 ausreichend erfüllt werden.
Ferner kann, indem die zulässige Untergrenze T_min mit der Zahnbreite T_ha angesetzt wird, die den Wert des Ausdrucks (6) maximiert, die magnetische Sättigung des Statorkerns 1 einschließlich der Zähne 2 weiter abgeschwächt werden, um den Eisenverlust des Stators 10 zu reduzieren.
Zusätzlich ist die Anzahl von Parallelanschlüssen der Wicklungen 4 (3) mit einem Wert angesetzt, der gleich einem größten gemeinsamen Teiler P (= 10) der Anzahl von Polen des Rotors 20 (= 20) und der Anzahl von Nuten des Stators 10 (= 30) ist. Demzufolge kann der Luftspalt am Basisabschnitt des Zahns 2 verbreitert werden, und die Isolierleistung kann selbst unter den härtesten Bedingungen für eine Isolierleistung ausreichend erfüllt werden.
Zweite Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform (3) die zehn Dreiphasen-Motorwicklungen 4 allesamt für jeweils die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase parallel angeschlossen sind. Alternativ können jedoch, wie in 8 dargestellt ist, zehn Wicklungen 4 für jede Phase für zwei Zähne in Reihe und für fünf Zähne parallel angeschlossen sein.
8 ist ein erläuterndes Schema, das einen Anschlusszustand von Wicklungen 4 eines Stators 10A nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und stellt nur zehn für die U-Phase repräsentative Wicklungen 4 dar. Anzumerken ist, dass es sich bei der in 8 weggelassenen Auslegung um die wie in 1 und 2 dargestellte handelt.
Es sollte klar sein, dass auch durch den Anschlusszustand von 8 dieselben wie die zuvor beschriebenen Funktionen und Wirkungen erzielt werden.
Dritte Ausführungsform
Ferner ist in der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform (1) das Verhältnis zwischen der Anzahl von Polen der Magnete 6 (20) und der Anzahl von Nuten 3 (30) mit 20:30 (= 2:3) angesetzt. Alternativ kann jedoch, wie in 9 dargestellt, die Anzahl von Polen der Magnete 6 40 betragen, und das Verhältnis zwischen der Anzahl von Polen (40) und der Anzahl von Nuten 3 (30) kann mit 40:30 (= 4:3) angesetzt werden.
9 ist ein Querschnittsschema, das einen Stator sowie einen Rotor nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine drehende elektrische Maschine darstellt. Dieselben Teile, wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden (siehe 1), sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen oder mit Bezugszeichen, denen ein „B“ angehängt wurde, bezeichnet, um ausführliche Beschreibungen von diesen wegzulassen.
In 9 umfasst eine drehende elektrische Maschine 30B einen Stator 10B, der dreißig Zähne 2 und Wicklungen 4 und einen Rotor 20B aufweist, der vierzig Magnete 6 aufweist.
Anzumerken ist, dass im Falle des 4:3-Systems, das, wie in 9 dargestellt, vierzig Magnete 6 und dreißig Nuten 3 verwendet, es im Vergleich zu dem Fall des vorstehend erwähnten 2:3-Systems (1) notwendig ist, den entgegengesetzten Anschlusszustand jeweiliger Wicklungen 4 der V-Phase und der W-Phase herzustellen.
Somit sind in 9 die jeweiligen Wicklungen 4 des Stators 10B in der Uhrzeigersinnrichtung in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase und W-Phase um die jeweiligen Zähne 2 gewickelt.
Es sollte klar sein, dass dieselben Funktionen und Wirkungen wie die vorstehend beschriebenen auch in dem Falle erzielt werden, in dem die vorliegende Erfindung auf die drehende elektrische Maschine 30B mit dem 4:3-System von 9 angewendet wird.
Speziell sind die Wicklungen 4 jeder Phase wie vorstehend beschrieben (3) parallel angeschlossen, und die Anzahl von Parallelanschlüssen der Wicklungen 4 ist mit einem Wert (= 10) angesetzt, der gleich einem größten gemeinsamen Teiler P (= 10) der Anzahl von Polen des Rotors 20 (= 40) und der Anzahl von Nuten des Stators 10 (= 30) ist. Demzufolge kann der Luftspalt am Basisabschnitt des Zahns 2 verbreitert werden, und die Isolierleistung kann selbst unter den härtesten Bedingungen für eine Isolierleistung ausreichend erfüllt werden.
Vierte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform (1 bis 5) es sich bei der Querschnittsform jedes Zahns 2 insgesamt um die sich verjüngende Form handelt. Alternativ kann jedoch, wie in 10 dargestellt, ein Basisabschnitt 2Ca eines Zahns 2C in einer geraden Form ausgebildet und nur ein distaler Endabschnitt 2Cb in einer sich verjüngenden Form ausgebildet sein.
10 ist ein vergrößertes Querschnittsschema der Form eines einzelnen Zahns 2C eines Stators 10C nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieselben Teile wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden, sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen oder mit Bezugszeichen, denen ein „C“ angehängt wurde, bezeichnet, um ausführliche Beschreibungen von diesen wegzulassen. Anzumerken ist, dass es sich bei der in 11 weggelassenen Auslegung um dieselbe wie vorstehend beschrieben handelt.
In 10 hat der distale Endabschnitt 2Cb des Zahns 2C eine sich verjüngende Form, bei der dessen Breite zur Außenumfangsfläche des Rotors 20 (nicht gezeigt) hin kleiner wird, aber der Basisabschnitt 2Ca des Zahns 2C eine gerade Form hat.
Es sollte klar sein, dass auch im Falle des Zahns 2C mit der Querschnittsform von 10 dieselben Funktionen und Wirkungen wie die vorstehend beschriebenen erzielt werden.
Ferner kann, indem der Basisabschnitt 2Ca in der geraden Querschnittsform ausgebildet wird, der Abstand δ zwischen benachbarten Wicklungen 4 am Basisabschnitt 2Ca des Zahns 2C aufrechterhalten werden.
Zusätzlich können die Wicklungen 4 im Falle der geraden Form einfacher um den Basisabschnitt 2Ca gewickelt werden als im Falle der sich verjüngenden Form, und von daher ist die Fertigung des Stators 10C vereinfacht.
Fünfte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehend erwähnten ersten bis vierten Ausführungsform keine Beschreibung einer spezifischen Form des distalen Zahnendabschnitts erfolgt, aber, wie in 11 dargestellt, ein Flansch 7 an einem distalen Ende eines Zahns 2D eines Stators 10D ausgebildet sein kann.
11 ist ein vergrößertes Querschnittsschema der Form eines einzelnen Zahns 2D eines Stators 10D nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieselben Teile wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden, sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen oder mit Bezugszeichen, denen ein „D“ angehängt wurde, bezeichnet, um ausführliche Beschreibungen von diesen wegzulassen. Anzumerken ist, dass es sich bei der in 11 weggelassenen Auslegung um dieselbe wie vorstehend beschrieben handelt.
In 11 ist der Flansch 7 am distalen Ende des Zahns 2D ausgebildet.
Anzumerken ist, dass eine Länge d des Flanschs 7 bevorzugt kleiner ist als die Wicklungsbreite h.
Wenn die Länge d des Flanschs 7 größer ist als die Wicklungsbreite h, geraten die distalen Endabschnitte benachbarter Zähne 2D zu nahe aneinander, und von daher kann die Größenordnung eines magnetischen Streuflusses zunehmen und das von der drehenden elektrischen Maschine ausgegebene Drehmoment reduzieren.
Es sollte klar sein, dass dieselben Funktionen und Wirkungen wie die zuvor beschriebenen auch im Falle des Zahns 2D erzielt werden, der den an seinem distalen Endabschnitt ausgebildeten Flansch 7 hat, wie in 11 dargestellt ist.
Ferner fungiert der Flansch 7 als eine Führung, die zum Aufwickeln der Wicklung 4 um den distalen Endabschnitt des Zahns 2D zu verwenden ist, und von daher ist die Fertigung des Stators 10D vereinfacht.
Sechste Ausführungsform
In der vorstehend erwähnten ersten bis fünften Ausführungsform wurde der Fall beispielhaft dargestellt, in dem das Verhältnis der Anzahl von Polen der Magnete 6 und der Anzahl der Nuten 3 mit 20:30 (= 2:3) oder 40:30 (= 4:3) angesetzt ist. In einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist hingegen der Fall beispielhaft dargestellt, in dem die Anzahl von Polen der Magnete 6 20 beträgt und die Anzahl der Nuten 24 beträgt, um das Verhältnis der Anzahl von Polen der Magnete 6 (20) und der Anzahl der Nuten 3 (24) mit 20:24 (= 10:12) anzusetzen.
12 ist ein Querschnittsschema, das einen Stator sowie einen Rotor nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine drehende elektrische Maschine darstellt. Dieselben Teile wie diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden (siehe 1), sind mit denselben Bezugszeichen wie die vorstehend beschriebenen oder mit Bezugszeichen, denen ein „E“ angehängt wurde, bezeichnet, um ausführliche Beschreibungen von diesen wegzulassen.
In 12 umfasst eine drehende elektrische Maschine 30E einen Stator 10E, der vierundzwanzig Zähne 2 und Wicklungen 4 hat, und einen Rotor 20E mit zwanzig Magneten 6. Ferner bilden in 12 die Zähne 2 zusammen mit den um die jeweiligen Zähne 2 gewickelten Wicklungen 4 beispielsweise eine U-Phasen-Spuleneinheit, die vier U-Phasen-Spulen und vier U-(Strich)-Phasen-Spulen aufweist, eine V-Phasen-Spuleneinheit, die vier V-Phasen-Spulen und vier V-(Strich)-Phasen-Spulen aufweist, und eine W-Phasen-Spuleneinheit, die vier W-Phasen-Spulen und vier W-(Strich)-Phasen-Spulen aufweist.
Speziell umfasst, wie in 12 dargestellt ist, die U-Phasen-Spuleneinheit eine erste U-Phasen-Spule u₁ bis vierte U-Phasen-Spule u₄ und eine erste U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ bis vierte U-(Strich)-Phasen-Spule u₄’, die V-Phasen-Spuleneinheit umfasst eine erste V-Phasen-Spule v₁ bis vierte V-Phasen-Spule v₄ und eine erste V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ bis vierte V-(Strich)-Phasen-Spule v₄’, und die W-Phasen-Spuleneinheit umfasst eine erste W-Phasen-Spule w₁ bis vierte W-Phasen-Spule w₄ und eine erste W-(Strich)-Phasen-Spule w₁’ bis vierte W-(Strich)-Phasen-Spule w₄’. In diesem Fall sind die Wicklungen 4 in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase und W-Phase in der Gegenuhrzeigersinnrichtung um die jeweiligen Zähne 2 gewickelt.
Anzumerken ist, dass in der U-Phasen-Spule und der U-(Strich)-Phasen-Spule, die in 12 dargestellt sind, die Wicklungen 4 so um die jeweiligen Zähne 2 gewickelt sind, dass die Richtungen von deren Magnetflüssen zueinander entgegengesetzt sein können. Selbiges trifft auf die V-Phasen-Spule und die V-(Strich)-Phasen-Spule und die W-Phasen-Spule und die W-(Strich)-Phasen-Spule zu.
13 ist ein erläuterndes Schema, das eine rechtsgewickelte Spule 40 darstellt, die im Stator 10E nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden soll. 14 ist ein erläuterndes Schema, das eine linksgewickelte Spule 50 darstellt, die im Stator 10E nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden soll. Anzumerken ist, dass sich die folgende Beschreibung auf die Auslegungen der U-Phasen-Spule und der U-(Strich)-Phasen-Spule konzentriert.
Wie vorstehend beschrieben, sind in der benachbarten U-Phasen-Spule und U-(Strich)-Phasen-Spule die Wicklungsrichtung der Wicklung 4 in der U-Phasen-Spule und die Wicklungsrichtung der Wicklung 4 in der U-(Strich)-Phasen-Spule zueinander entgegengesetzt, so dass die Richtungen von deren Magnetflüssen zueinander entgegengesetzt sein können.
Speziell ist in dem Fall, in dem die Wicklung 4 in einer Richtung (beispielsweise der Rechtsrichtung) um den Zahn 2 gewickelt ist, die rechtsgewickelte Spule 40 als U-Phasen-Spule aufgebaut, wie in 13 dargestellt ist. Andererseits ist in dem Fall, in dem die Wicklung 4 in einer entgegengesetzten Richtung (beispielsweise der Linksrichtung) um den Zahn 2 gewickelt ist, die linksgewickelte Spule 50 als die U-(Strich)-Phasen-Spule aufgebaut, wie in 14 dargestellt ist.
Anzumerken ist, dass in den Spulen 40 und 50, die in 13 und 14 dargestellt sind, basisseitige Spulenenden 41 und 51 auf der Rückseite (auf der Rückseite in 13 und 14) jeweils dem Anschluss 4a am Basisabschnitt des Zahns 2 entsprechen, und distale endseitige Spulenenden 42 und 52 auf der Vorderseite (auf der Vorderseite in 13 und 14) jeweils dem Anschluss 4b am distalen Endabschnitt des Zahns 2 entsprechen.
Nun wird beispielsweise davon ausgegangen, dass in der ersten U-Phasen-Spule u₁ und der ersten U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ von den Spulen der U-Phasen-Spuleneinheit das basisseitige Spulenende 41 der ersten U-Phasen-Spule u₁ (rechtgewickelte Spule 40) mit Energie aus dem Wechselrichter (Hochspannungsseite) versorgt wird. In diesem Fall ist das distale endseitige Spulenende 42 der ersten U-Phasen-Spule u₁ an das basisseitige Spulenende 51 der ersten U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ (linksgewickelte Spule 50) angeschlossen. Ferner ist das distale endseitige Spulenende 52 der ersten U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ an den neutralen Punkt Q (Niederspannungsseite) angeschlossen.
Andererseits ist in der ersten V-Phasen-Spule v₁ und der ersten V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ von den Spulen der V-Phasen-Spuleneinheit das basisseitige Spulenende 51 der ersten V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ (linksgewickelte Spule 50) an den Wechselrichter (Hochspannungsseite) angeschlossen. Ferner ist das distale endseitige Spulenende 52 der ersten V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ an das basisseitige Spulenende 41 der ersten V-Phasen-Spule v₁ (rechtgewickelte Spule 40) angeschlossen. Ferner ist das distale endseitige Spulenende 42 der ersten V-Phasen-Spule v₁ an den neutralen Punkt Q (Niederspannungsseite) angeschlossen. Anzumerken ist, dass die erste U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ und die erste V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ auf benachbarten Zähnen 2 ausgebildet sind.
Außerdem ist in der ersten W-Phasen-Spule w₁ und der ersten W-(Strich)-Phasen-Spule w₁’ unter den Spulen der W-Phasen-Spuleneinheit das basisseitige Spulenende 41 der ersten W-Phasen-Spule w₁ (rechtsgewickelte Spule 40) an den Wechselrichter (Hochspannungsseite) angeschlossen. Ferner ist das distale endseitige Spulenende 42 der ersten W-Phasen-Spule v₁ an das basisseitige Spulenende 51 der ersten W-(Strich)-Phasen-Spule w₁’ (linksgewickelte Spule 50) angeschlossen. Zudem ist das distale endseitige Spulenende 52 der ersten W-(Strich)-Phasen-Spule w₁’ an den neutralen Punkt Q (Niederspannungsseite) angeschlossen. Anzumerken ist, dass die erste V-Phasen-Spule v₁ und die erste W-Phasen-Spule w₁ auf benachbarten Zähnen 2 ausgebildet sind.
Auf diese Weise sind die Spulen, die an den Wechselrichter (Hochspannungsseite) angeschlossen sind, und die Spulen, die an den neutralen Punkt Q (Niederspannungsseite) angeschlossen sind, abwechselnd im Stator 10E angeordnet. Speziell sind, wie in 12 dargestellt, die basisseitigen Spulenenden 41 und 51 der ersten U-Phasen-Spule u₁, der ersten V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’, der ersten W-Phasen-Spule w₁, der zweiten U-(Strich)-Phasen-Spule u₂’, der zweiten V-Phasen-Spule v₂, der zweiten W-(Strich)-Phasen-Spule w₂’ ... an den Wechselrichter (Hochspannungsseite) angeschlossen. Ferner sind die distalen endseitigen Spulenenden 42 und 52 der ersten U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’, der ersten V-Phasen-Spule v₁, der ersten W-(Strich)-Phasen-Spule w₁’, der zweiten U-Phasen-Spule u₂, der zweiten V-(Strich)-Phasen-Spule v₂’, der zweiten W-Phasen-Spule w₂ ... an den neutralen Punkt Q (Niederspannungsseite) angeschlossen.
15 ist ein erläuterndes Schema, das einen Anschlusszustand der jeweiligen Wicklungen 4 des Stators 10E nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In 15 sind von den Spulen der U-Phasen-Spuleneinheit die U-Phasen-Spule (rechtsgewickelte Spule 40) und die U-(Strich)-Phasen-Spule (linksgewickelte Spule 50), die nebeneinander im Stator 10E vorgesehen sind, in Reihe angeschlossen. Speziell sind die erste U-Phasen-Spule u₁ und die erste U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’, die in 12 dargestellt sind, in Reihe angeschlossen, und ähnlich sind die zweite U-Phasen-Spule u₂ bis vierte U-Phasen-Spule u₄ bzw. die zweite U-(Strich)-Phasen-Spule u₂’ bis vierte U-(Strich)-Phasen-Spule u₄’ in Reihe angeschlossen.
Ferner sind vier Gruppen aus den in Reihe angeschlossenen U-Phasen-Spulen und U-(Strich)-Phasen-Spulen parallel angeschlossen. Speziell ist die Anzahl von Parallelanschlüssen mit einem größten gemeinsamen Teiler P (= 4) der Anzahl von Polen der Magnete 6 (= 20) und der Anzahl von Nuten 3 (= 24) angesetzt. Ferner haben auch die V-Phasen-Spuleneinheit und die W-Phasen-Spuleneinheit denselben Anschlusszustand wie die U-Phasen-Spuleneinheit.
Anzumerken ist, dass in jeder Phasen-Spuleneinheit die rechtsgewickelte Spule 40 und die linksgewickelte Spule 50, die nebeneinander im Stator 10E vorgesehen sind, im Prinzip parallel angeschlossen sein können, es aber bevorzugt ist, die rechtsgewickelte Spule 40 und die linksgewickelte Spule 50 wie vorstehend beschrieben in Reihe anzuschließen.
16 ist eine grafische Darstellung, die jeweilige induzierte Spannungen zeigt, die in der U-Phasen-Spule und der U-(Strich)-Phasen-Spule erzeugt werden, die nebeneinander im Stator 10E nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. Wie in 16 gezeigt ist, sind die Phase der induzierten Spannung, die in der U-Phasen-Spule erzeugt wird, und die Phase der induzierten Spannung, die in der U-(Strich)-Phasen-Spule erzeugt wird, um 30 Grad voneinander verschoben. Somit ist es, um einen zirkulierenden Strom zu verhindern, bevorzugt, dass die rechtsgewickelte Spule 40 und die linksgewickelte Spule 50, die nebeneinander im Stator 10E vorgesehen sind, in jeder Phasen-Spuleneinheit in Reihe angeschlossen sind.
17 ist eine grafische Darstellung, die Potentialunterschiede (Zwischenspulenspannungen) zeigt, die zwischen Spulen erzeugt werden, die nebeneinander im Stator 10E nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
17 zeigt einen Potentialunterschied, der zwischen Spulen verschiedener Phasen entsteht, zusammen mit einem Potentialunterschied, der zwischen Spulen gleicher Phase entsteht. Anzumerken ist, dass Spulen verschiedener Phasen Spulen mit verschiedenen Phasen wie etwa die U-Phasen-Spule und die V-Phasen-Spule bedeutet, und Spulen gleicher Phase Spulen mit derselben Phase wie etwa die U-Phasen-Spule und die U-(Strich)-Phasen-Spule bedeuten.
Ferner zeigt 17 als spezifisches Beispiel den Potentialunterschied, der zwischen den basisseitigen Spulenenden 51 der ersten U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ und der ersten V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ entsteht, und den Potentialunterschied, der zwischen deren distalen endseitigen Spulenenden 52 entsteht. In diesem Fall ist die erste U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ die niederspannungsseitige Spule, und die erste V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ ist die hochspannungsseitige Spule, und von daher sind die hochspannungsseitige Spule und die niederspannungsseitige Spule zwischen verschieden Phasen immer nebeneinander angeordnet. 17 zeigt auch den Potentialunterschied, der zwischen den basisseitigen Spulenenden 41 und 51 der ersten U-Phasen-Spule u₁ und der ersten U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ entsteht, und den Potentialunterschied, der zwischen deren distalen endseitigen Spulenenden 42 und 52 entsteht. Anzumerken ist, dass die jeweiligen in 17 gezeigten Potentialunterschiede als Referenz auf den Wert des Potentialunterschieds normiert sind, der zwischen den basisseitigen Spulenenden 41 der ersten U-(Strich)-Phasen-Spule u₁’ und der ersten V-(Strich)-Phasen-Spule v₁’ entsteht.
Wie in 17 gezeigt ist, lässt sich im Hinblick auf den zwischen Spulen verschiedener Phasen entstehenden Potentialunterschied bestätigen, dass der Potentialunterschied, der zwischen den basisseitigen Spulenenden (zahnbasisseitig) der Spulen verschiedener Phasen entsteht, größer ist als der Potentialunterschied, der zwischen deren distalen endseitigen Spulenenden (zahndistalendseitig) entsteht. Ferner lässt sich im Hinblick auf den Potentialunterschied, der zwischen Spulen gleicher Phase entsteht, bestätigen, dass der Potentialunterschied, der zwischen den basisseitigen Spulenenden (zahnbasisseitig) der Spulen gleicher Phase entsteht, gleich dem Potentialunterschied ist, der zwischen deren distalen endseitigen Spulenenden (zahndistalendseitig) entsteht.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Potentialunterschied (Zwischenspulenspannung), der zwischen Spulen entsteht, die nebeneinander (benachbarte Spulen) im Stator 10E vorgesehen sind, auf der Basisseite des Zahns 2 größer als auf der distalen Endseite des Zahns 2, oder gleich zwischen diesen. Demzufolge werden ähnlich der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform dieselben Wirkungen erzielt, indem der Zwischenspulenabstand auf der Basisseite des Zahns 2 so vergrößert wird, dass er größer ist als der Zwischenspulenabstand auf der distalen Endseite des Zahns 2.
Siebte Ausführungsform
Anzumerken ist, dass in der vorstehend erwähnten sechsten Ausführungsform (12 bis 14) die Spule so aufgebaut ist, dass eine Wicklung 4 um einen Zahn 2 gewickelt wird. Alternativ werden dieselben Wirkungen auch durch eine wie in 18 dargestellte Spulenauslegung erzielt, in der eine Wicklung 4 um zwei Zähne 2 gewickelt ist.
18 ist ein erläuterndes Schema, das Spulen 60 darstellt, die nebeneinander in einem Stator 10F nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. Speziell ist in der vorstehend erwähnten sechsten Ausführungsform eine Wicklung 4 in der Uhrzeigersinnrichtung um einen von zwei benachbarten Zähnen 2 gewickelt, und eine andere Wicklung 4 ist in der Gegenuhrzeigersinnrichtung um den anderen Zahn 2 gewickelt, um dadurch die Spulen gleicher Phase (rechtsgewickelte Spule 40 und linksgewickelte Spule 50) zu bilden. In der siebten Ausführungsform ist hingegen eine Wicklung 4 unter Umkehrung der Wicklungsrichtung (rechts- oder linksgewickelt) durchgehend um zwei benachbarte Zähne gewickelt, um dadurch die einzelne Spule 60 als Spule mit derselben Phase auszubilden.
Anzumerken ist, dass in der in 18 dargestellten Spule 60 ein Rechtswicklungsabschnitt (linke Seite in 18) als „erster Wicklungsabschnitt 61“ und ein Linkswicklungsabschnitt (rechte Seite in 18) als „zweiter Wicklungsabschnitt 62“ bezeichnet ist. Ferner entspricht der erste Wicklungsabschnitt 61 der U-Phasen-Spule, der V-Phasen-Spule und der W-Phasen-Spule (rechtsgewickelte Spule 40) in der vorstehend erwähnten sechsten Ausführungsform, und der zweite Wicklungsabschnitt 62 entspricht der U-(Strich)-Phasen-Spule, der V-(Strich)-Phasen-Spule und der W-(Strich)-Phasen-Spule (linksgewickelte Spule 50) in der vorstehend erwähnten sechsten Ausführungsform.
Ferner entspricht ein basisseitiges Spulenende 61, das sich auf der Rückseite des ersten Wicklungsabschnitts 61 befindet, dem basisseitigen Spulenende 41 in der vorstehend erwähnten sechsten Ausführungsform, und ein basisseitiges Spulenende 64, das sich auf der Rückseite des zweiten Wicklungsabschnitts 62 befindet, entspricht dem basisseitigen Spulenende 51 in der vorstehend erwähnten sechsten Ausführungsform.
Ferner entspricht ein Spulenmittenabschnitt 65 zwischen dem ersten Wicklungsabschnitt 61 und dem zweiten Wicklungsabschnitt 62 den distalen endseitigen Spulenenden 42 und 52 in der vorstehend erwähnten sechsten Ausführungsform.
Ferner wird Energie aus dem Wechselrichter in die Spule 60 auf eine Weise eingespeist, bei der das basisseitige Spulenende 63 des ersten Wicklungsabschnitts 61 an den Wechselrichter angeschlossen und das basisseitige Spulenende 64 des zweiten Wicklungsabschnitts 62 an den neutralen Punkt Q angeschlossen ist.
19 ist eine grafische Darstellung, die Potentialunterschiede (Zwischenspulenspannungen) zeigt, die zwischen Spulen erzeugt werden, die nebeneinander im Stator 10F nach der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
Ähnlich wie 17, auf die vorstehend Bezug genommen wurde, zeigt 19 einen Potentialunterschied, der zwischen Spulen verschiedener Phasen entsteht, zusammen mit einem Potentialunterschied, der zwischen Spulen derselben Phase entsteht. Wie in 19 gezeigt ist, lässt sich im Hinblick auf den Potentialunterschied, der zwischen den Spulen derselben Phase entsteht, bestätigen, dass der Potentialunterschied, der zwischen den basisseitigen Spulenenden (zahnbasisseitig) der Spulen derselben Phasen entsteht, größer ist als der Potentialunterschied, der zwischen deren distalen endseitigen Spulenenden (zahndistalendseitig) entsteht.
Ferner ist, wie in 19 gezeigt, im Hinblick auf den Potentialunterschied, der zwischen den Spulen verschiedener Phasen entsteht, der Potentialunterschied, der zwischen den basisseitigen Spulenenden (zahnbasisseitig) entsteht, in manchen Fällen größer und in anderen Fällen kleiner als der Potentialunterschied, der zwischen den distalen endseitigen Spulenenden (zahndistalendseitig) entsteht.
Speziell ist beispielsweise der Potentialunterschied zwischen dem basisseitigen Spulenende 63 des ersten Wicklungsabschnitts 61, das der U-Phasen-Spule entspricht, und dem basisseitigen Spulenende 61 des ersten Wicklungsabschnitts 61, das der V-Phasen-Spule entspricht, größer als der Potentialunterschied zwischen dem der U-Phasen-Spule entsprechenden Spulenmittenabschnitt 65 des ersten Wicklungsabschnitts 61 und dem der V-Phasen-Spule entsprechenden Spulenmittenabschnitt 65 des ersten Wicklungsabschnitts 61.
Hingegen ist beispielsweise der Potentialunterschied zwischen dem basisseitigen Spulenende 64 des der U-(Strich)-Phasen-Spule entsprechenden zweiten Wicklungsabschnitts 62 und dem basisseitigen Spulenende 64 des der V-(Strich)-Phasen-Spule entsprechenden zweiten Wicklungsabschnitts 62 kleiner als der Potentialunterschied zwischen dem Spulenmittenabschnitt 65 des der U-(Strich)-Phasen-Spule entsprechenden zweiten Wicklungsabschnitts 62 und dem Spulenmittenabschnitt 65 des der V-(Strich)-Phasen-Spule entsprechenden zweiten Wicklungsabschnitts 62. Anzumerken ist, dass es in diesem Fall bevorzugt ist, den Zwischenspulenabstand auf der distalen Endseite der Zähne 2 zu vergrößern, auf der die zweiten Wicklungsabschnitte 62 ausgebildet sind.
Achte Ausführungsform
20 ist ein Ablaufschema, das ein Verfahren zum Herstellen des Stators nach der ersten bis siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine drehende elektrische Maschine darstellt. Anzumerken ist, dass in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Beschreibung des Falls erfolgt, in dem die Zähne 2 für jeden Zahn unterteilt sind. In diesem Fall hat das Verfahren zum Herstellen des Stators nach der achten Ausführungsform für eine drehende elektrische Maschine insofern ein technisches Merkmal, als das Verfahren einen Schritt S1, den Statorkern 1 so auszubilden, dass die Zähne 2, wovon jeder eine sich verjüngende Form hat, bei der die Zahnbreite zu dessen distalen Endabschnitt hin abnimmt, von einem Innenumfangsabschnitt des Statorkerns 1 in gleichen Teilungen vorstehend ausgebildet werden können, und einen Schritt 7 aufweist, ein Isolierteil ausgehend von einem Abstand zwischen Spulen des Statorkerns 1 einzusetzen.
Zuerst wird im Schritt S1 der Statorkern so hergestellt, dass die Zähne 2, wovon jeder eine sich verjüngende Form hat, bei der die Zahnbreite zu dessen distalen Endabschnitt hin abnimmt, von einem Innenumfangsabschnitt des Statorkerns in gleichen Teilungen vorstehend ausgebildet werden können, und der Ablauf dann zu Schritt S2 übergeht. Anzumerken ist, dass verschiedene Abmessungen eines einzelnen Zahns in diesem Fall mit den zuvor erwähnten Abmessungen angesetzt werden. Indem der Statorkern 1 in der Form wie im Schritt S1 ausgebildet wird, kann der Abstand zwischen den Spulen des Statorkerns 1 im später noch beschriebenen Schritt S7 ausgebildet werden.
Als Nächstes wird im Schritt S2 eine Spule hergestellt, die für den Stator für eine drehende elektrische Maschine verwendet werden soll. Speziell werden hochkantige Wicklungen verwendet, um die in 13, 14 oder 18 dargestellte Spule herzustellen, und dann geht der Ablauf zu Schritt S3 über. Anschließend wird die im Schritt S2 hergestellte Spule in ein Isolierteil (Isolator) eingesetzt, um die Spule von dem im Schritt S1 hergestellten Statorkern zu isolieren. Dann geht der Ablauf zu Schritt S4 über.
Als Nächstes wird im Schritt S4 das Isolierteil mit der Spule, die im Schritt S3 in dieses eingesetzt wurde, in den Statorkern eingesetzt, und dann geht der Ablauf zu Schritt S5 über. Anschließend wird im Schritt S5 der Statorkern mit dem Isolierteil, das im Schritt S4 in diesen eingesetzt wurde, in einem ringförmigen Muster angeordnet, und dann geht der Ablauf zu Schritt S6 über.
Als Nächstes wird im Schritt S6 der Statorkern, der im Schritt S5 in einem ringförmigen Muster angeordnet wurde, in einen Rahmen eingepasst, und dann geht der Ablauf zu Schritt S7 über. Anzumerken ist, dass im Schritt S6 der Statorkern beispielsweise durch Presspassung oder Schrumpfpassung in den Rahmen eingepasst werden kann. Auf diese Weise werden Schritt S4, Schritt S5 und Schritt S6 ausgeführt, um einen Statoreisenkern mit einem ringförmigen Muster auszubilden, wie in 1 oder 12 dargestellt ist.
Als Nächstes wird im Schritt S7 ein Isolierteil wie etwa Lack eingesetzt (eingespritzt), um jede Spule des Statorkerns, der im Schritt S6 in den Rahmen eingesetzt wurde, zu fixieren. Speziell wird das Isolierteil von einem Bereich her, in dem der Abstand zwischen den Spulen des Statorkerns weit ist, eingesetzt, um dadurch die Spule zu fixieren. Anzumerken ist, dass eine Beschreibung für einen Schritt, die fixierten Spulen anzuschließen, weggelassen ist, der nach der Ausführung des Schritts S7 nach der achten Ausführungsform durchzuführen ist.
In diesem Fall wird der Stator nach der vorstehend erwähnten ersten bis siebten Ausführungsform für eine drehende elektrische Maschine so aufgebaut, dass der Abstand zwischen Spulen vergrößert wird, der dem Bereich entspricht, in dem der Potentialunterschied wie zuvor beschrieben groß ist. So wird im Schritt S7 Lack oder dergleichen von dem Bereich her, in dem der Abstand zwischen Spulen weit ist, eingesetzt, um dadurch die Spule zu fixieren. In diesem Fall hat der Lack auch die Funktion als Isolierteil, und von daher kann die dielektrische Spannung zwischen Spulen wie vorstehend beschrieben erhöht werden. Zudem kann, indem Lack verwendet wird, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als Raum, Wärme, die in der Spule entsteht, leicht zum Statoreisenkern (Kernrückseite) übertragen werden, und von daher kann die Temperatur der Spule effektiv gesenkt werden. Auf diese Weise lässt sich gemäß der vorliegenden Erfindung der Stator für eine drehende elektrische Maschine erhalten, der in der Lage ist, im Vergleich zum Stand der Technik die Isolierleistung weiter zu verbessern und eine Wärmeerzeugung der Spule zu unterbinden.
Anzumerken ist, dass in der vorstehend erwähnten ersten bis fünften Ausführungsform eine Beschreibung des Systems erfolgte, bei dem das Verhältnis der Anzahl von Polen der Magnete 6 und der Anzahl von Nuten 2:3 und 4:3 beträgt, und in der vorstehend erwähnten sechsten und siebten Ausführungsform eine Beschreibung des Systems erfolgte, bei dem das Verhältnis 10:12 beträgt. Alternativ lässt sich die vorliegende Erfindung jedoch auch auf ein anderes Verhältnis der Anzahl von Polen und der Anzahl von Nuten anwenden. Beispielsweise werden auch im Falle eines (9 ± 1):9-Ssytems und eines (12 ± 2):12-Systems dieselben Funktionen und Wirkungen wie die vorstehend beschriebenen erzielt.
Ferner erfolgte in der vorstehend beschriebenen ersten bis siebten Ausführungsform keine besondere Beschreibung der Dicke des (nicht gezeigten) Isolierteils, das zwischen dem Statorkern 1 und der Wicklung 4 und zwischen dem Zahn 2 und der Wicklung 4 eingesetzt wird. Das Isolierteil kann auf der Niederspannungsseite dünn sein, und von daher kann das Isolierteil so ausgebildet sein, dass es ausgehend vom Basisabschnitt (Hochspannungsseite) des Zahns 2 zu dessen distalem Endabschnitt (Niederspannungsseite) hin dünner wird.
Auf diese Weise kann, indem die Dicke des Isolierteils ausgehend von der Hochspannungsseite zur Niederspannungsseite kleiner angesetzt wird, die Dicke des Isolierteils in Übereinstimmung mit der dielektrischen Spannung variabel angesetzt werden. Demzufolge kann die Zahnbreite T_h so groß wie möglich angesetzt und von daher der Eisenverlust weiter reduziert werden.

Claims

Stator für eine drehende elektrische Maschine, der einem Rotor gegenüberliegend anzuordnen ist, wobei der Rotor je nach einer Drehposition von diesem einen anderen magnetischen Widerstand hat, wobei der Stator dazu ausgelegt ist, zusammen mit dem Rotor eine drehende elektrische Maschine aufzubauen, wobei der Stator aufweist: einen Statorkern; Zähne und Nuten, die in gleichen Teilungen an Abschnitten des Statorkerns dem Rotor gegenüberliegend ausgebildet sind; und eine Wicklung, die so um jeden der Zähne gewickelt ist, dass sie jeweils in den Nuten angeordnet ist, wobei die Zähne jeweils zu einer Außenumfangsfläche des Rotors hin vorstehend ausgebildet sind und eine sich verjüngende Form haben, bei der eine Zahnbreite zu einem distalen Endabschnitt von diesem hin abnimmt, wobei die Wicklung eine hochkantige Wicklung aufweist, die in einer Reihe um jeden der Zähne gewickelt ist, und dazu ausgelegt ist, so mit Energie versorgt zu werden, dass ein Anschluss auf einer Basisabschnittsseite jedes der Zähne eine Spannung hat, die höher ist als eine Spannung eines Anschlusses auf der distalen Endabschnittseite jedes der Zähne, und wobei der Basisabschnitt jedes der Zähne eine Zahnbreite T_h hat, die innerhalb eines Bereichs von T_min < T_h < 1,25 T_ha angesetzt ist, der durch eine Zahnbreite T_ha, die einen Wert des folgenden Ausdrucks maximiert, der einen Index F(T_h) einer Isolierleistung, einer Verlustleistung und einer magnetischen Sättigungsleistung darstellt, und eine zulässige Untergrenze T_min definiert ist,
worin D einen Außenradius des Statorkerns, T_C eine Kernrückseitenbreite des Statorkerns, h eine Wicklungsbreite, a einen Luftspalt zwischen jedem der Zähne und der Wicklung, α eine Teilung von jedem der Zähne und jeder der Nuten und β einen Neigungswinkel der Wicklung darstellt.
Stator nach Anspruch 1 für eine drehende elektrische Maschine, wobei die zulässige Untergrenze T_min so angesetzt ist, dass sie 0,61 Mal so groß ist wie die Zahnbreite T_ha, die den Wert des Ausdrucks maximiert.
Stator nach Anspruch 1 für eine drehende elektrische Maschine, wobei die zulässige Untergrenze T_min mit der Zahnbreite T_ha angesetzt ist, die den Wert des Ausdrucks maximiert.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für eine drehende elektrische Maschine, wobei ein Abstand zwischen einer ersten Wicklung und einer, zur ersten Wicklung von den um die Zähne gewickelten Wicklungen benachbarten zweiten Wicklung zu einer Außenform des Stators hin monoton zunimmt.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für eine drehende elektrische Maschine, wobei, wenn eine Anzahl von Polen des Rotors und eine Anzahl von Nuten des Stators ein Verhältnis (3 ± 1):3 haben, und ein größter gemeinsamer Teiler der Anzahl von Polen und der Anzahl von Nuten durch P dargestellt ist, eine Anzahl von Parallelanschlüssen der Wicklungen mit einem Wert gleich dem größten gemeinsamen Teiler P angesetzt ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für eine drehende elektrische Maschine, darüber hinaus ein Isolierteil aufweisend, das zwischen dem Statorkern und der Wicklung und zwischen jedem der Zähne und der Wicklung eingesetzt ist, wobei das Isolierteil eine Dicke hat, die so angesetzt ist, dass sie zum distalen Endabschnitt jedes der Zähne hin kleiner wird.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für eine drehende elektrische Maschine, darüber hinaus einen Flansch aufweisend, der am distalen Endabschnitt jedes der Zähne ausgebildet ist.
Stator für eine drehende elektrische Maschine, der einem Rotor gegenüberliegend anzuordnen ist, wobei der Rotor je nach einer Drehposition von diesem einen anderen magnetischen Widerstand hat, wobei der Stator dazu ausgelegt ist, zusammen mit dem Rotor eine drehende elektrische Maschine aufzubauen, wobei der Rotor und der Stator ein Verhältnis einer Anzahl an Polen und einer Anzahl an Nuten von (12 ± 2):12 haben, wobei der Stator aufweist: einen Statorkern; Zähne und Nuten, die in gleichen Teilungen an Abschnitten des Statorkerns dem Rotor gegenüberliegend ausgebildet sind; und eine Wicklung, die so um jeden der Zähne gewickelt ist, dass sie jeweils in den Nuten angeordnet ist, wobei die Zähne jeweils zu einer Außenumfangsfläche des Rotors hin vorstehend ausgebildet sind und eine sich verjüngende Form haben, bei der eine Zahnbreite zu einem distalen Endabschnitt von diesem hin abnimmt, wobei die Wicklung eine hochkantige Wicklung aufweist, die in einer Reihe um jeden der Zähne gewickelt ist, und dazu ausgelegt ist, durchgehend um einen ersten Zahn und einen zweiten Zahn, die einander benachbart sind, von den Zähnen, unter Umkehrung einer Wicklungsrichtung von diesen so gewickelt zu sein, dass ein erster Wicklungsabschnitt am ersten Zahn und ein zweiter Wicklungsabschnitt, der eine zu einer Wicklungsrichtung des ersten Wicklungsabschnitts entgegengesetzte Wicklungsrichtung hat, am zweiten Zahn ausgebildet ist, und so mit Energie versorgt zu werden, dass ein Anschluss auf einer Basisabschnittsseite des ersten Zahns eine Spannung hat, die höher ist als eine Spannung eines Anschlusses auf einer Basisabschnittsseite des zweiten Zahns, und wobei der Basisabschnitt jedes der Zähne eine Zahnbreite T_h hat, die innerhalb eines Bereichs von T_min < T_h < 1,25 T_ha angesetzt ist, der durch eine Zahnbreite T_ha, die einen Wert des folgenden Ausdrucks maximiert, der einen Index F(T_h) einer Isolierleistung, einer Verlustleistung und einer magnetischen Sättigungsleistung darstellt, und eine zulässige Untergrenze T_min definiert ist,
worin D einen Außenradius des Statorkerns, T_C eine Kernrückseitenbreite des Statorkerns, h eine Wicklungsbreite, a einen Luftspalt zwischen jedem der Zähne und der Wicklung, α eine Teilung von jedem der Zähne und jeder der Nuten und β einen Neigungswinkel der Wicklung darstellt.
Verfahren zum Herstellen eines Statorkerns nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für eine drehende elektrische Maschine, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt zum Herstellen eines Statorkerns, und zwar so, dass Zähne von einem Innenumfangsabschnitt des Statorkerns vorstehend in gleichen Teilungen ausgebildet werden, wobei die Zähne jeweils eine sich verjüngende Form haben, bei der eine Zahnbreite zu einem Endabschnitt von diesem hin kleiner wird; einen zweiten Schritt zum Herstellen einer Spule mit der hochkantigen Wicklung; einen dritten Schritt zum Einsetzen der im zweiten Schritt hergestellten Spule in ein erstes Isolierteil, um die Spule von dem im ersten Schritt hergestellten Statorkern zu isolieren; einen vierten Schritt zum Einsetzen des ersten Isolierteils, das über die im dritten Schritt in dieses eingesetzte Spule verfügt, in den Statorkern; einen fünften Schritt zum Anordnen des Statorkerns, der über das im vierten Schritt in diesen eingesetzte erste Isolierteil verfügt, in einem Ringmuster; einen sechsten Schritt zum Einpassen des Statorkerns, der im fünften Schritt in dem Ringmuster angeordnet wird, in einen Rahmen; und einen siebten Schritt zum Einsetzen eines zweiten Isolierteils in einen Zwischenraum zwischen einer ersten Spule und einer zweiten, zur ersten Spule benachbarten Spule von den Spulen in dem im sechsten Schritt in den Rahmen eingepassten Statorkern.