DE112013003663T5

DE112013003663T5 - Elektrische Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE112013003663T5
Application number: DE201311003663
Authority: DE
Inventors: c/o Mitsubishi Electric Corpor Tsuiki Hironori; c/o Mitsubishi Electric Corpora Sakaue Atsushi; c/o Mitsubishi Electric Corpor Akita Hiroyuki; c/o Mitsubishi Electric Corporat Inoue Masaya; c/o Mitsubishi Electric Corporati Hashimoto Akira
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-04-09
Also published as: CN104584393A; JPWO2014017361A1; WO2014017361A1; US20150207374A1; US9859764B2; JP5840295B2; CN104584393B

Abstract

Die vorliegende Erfindung gibt eine elektrische Rotationsmaschine an, welche den Anstieg der Dicke eines Isoliermaterials innerhalb von Nuten unterbinden kann, indem eine Verbindung von Spulen vorgenommen wird, welche die jeweiligen Phasenspulen bilden, um elektrische Potentialdifferenzen zu unterbinden, welche zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten auftreten, und welche auch eine erhöhte Effizienz und Verkleinerung ermöglicht, indem die Längen von Kreuzungsbereichen zwischen Wicklungskörpern verkürzt werden. Eine U-Phasenspule, die die Ankerwicklung bildet, weist vier (erste bis vierte) Gruppen U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen auf, welche ungefähr eine Umrundung in Umfangsrichtung ausmachen, welche ausgebildet sind, indem in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung Wicklungskörper in Reihe geschaltet werden, welche in Nutpaaren aufgenommen sind, die um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind. Die U-Phasenspule wird konfiguriert, indem aufeinanderfolgend oder wechselweise die vier ersten bis vierten Gruppen U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden, so dass zwei der Gruppen kleiner Spulen angeordnet werden, welche in identischen Nuten aufgenommen sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine, wie z. B. einen Elektromotor oder einen Generator, und sie betrifft insbesondere eine Ankerwicklungs-Verbindungskonstruktion.
Stand der Technik
In jüngster Zeit werden Kompaktheit, hohe Ausgangsleistung und hohe Qualität bei elektrischen Rotationsmaschinen gefordert, die als Elektromotoren oder Generatoren verwendet werden. Bei elektrischen Rotationsmaschinen mit hoher Ausgangsleistung dieser Art gilt Folgendes: Da hohe Spannungen angelegt werden, haben elektrische Potentialdifferenzen zugenommen, die zwischen den in einem Ankerkern angebrachten Spulen auftreten, und es ist notwendig geworden, ein Isoliermaterial mit Dicken (Stärken) zu verwenden, welche diesen standhalten.
Falls die Dicke des Isoliermaterials jedoch vergrößert wird, ohne die Form des Ankerkerns zu verändern, dann wird der Spulenraum um einen Wert verkleinert, der proportional ist zu dem Anstieg der Dicke des Isoliermaterials, was die Effizienz der elektrischen Rotationsmaschine verringert. Falls die Dicke des Isoliermaterials vergrößert wird, ohne den Spulenraum zu verändern, dann wird der Durchmesser des Ankerkerns vergrößert, und zwar um einen Wert, der proportional ist zu dem Anstieg der Dicke des Isoliermaterials, was zu einem Anstieg der Größe der elektrischen Rotationsmaschine führt.
In Anbetracht dieser Umstände sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um die elektrischen Potentialdifferenzen zu unterbinden, die zwischen den Spulen auftreten.
In herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschinen, wie etwa denjenigen, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, sind beispielsweise Spulen, die sich in den jeweiligen Phasenspulen in der Nähe der Anschlüsse befinden, in Nuten aufgenommen, die nicht an diejenigen Nuten angrenzen, in welchen andere Phasenspulen aufgenommen sind.
Spulen, die näher an den Sternpunkten bzw. Neutralpunkten liegen als diejenigen Spulen, die an Positionen aufgenommen sind, die in Umfangsrichtung an diejenigen Spulen angrenzen, welche in der Nähe der Anschlüsse in Nuten aufgenommen sind, die an diese Nuten angrenzen, sind an Positionen in den Nuten aufgenommen, in welchen die Spulen, die sich in der Nähe der Anschlüsse befinden, aufgenommen sind, die radial an die Spulen angrenzen, die sich in der Nähe der Anschlüsse befinden. Die elektrischen Potentialdifferenzen, die zwischen den Spulen in den Spulenenden auftreten, werden dadurch unterbunden.
Bei herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschinen, wie z. B. der in der Patentliteratur 2 beschriebenen, gilt für die Statorwicklung, die gebildet wird durch Verbinden der jeweiligen Phasenwicklungen in Sternschaltung, welche wiederum durch In-Reihe-Schalten einer Mehrzahl von Spulen mit verteilten Wicklungen und überlappend gewickelten Spulen gebildet werden, Folgendes.
Die jeweiligen Phasenwicklungen sind so angeordnet, dass eine erste Spule, die mit einem Eingangsanschluss verbunden ist, eine Abschlussspule, die mit einem Sternpunkt bzw. Neutralpunkt verbunden ist sowie eine Mehrzahl von Zwischenspulen jeweils in einer einzelnen Reihe in Umfangsrichtung angeordnet sind, um so verschiedene radiale Positionen in jeder der Phasen zu haben. Zwei Zwischenspulen unter der Mehrzahl von Zwischenspulen in jeder der Phasen sind so vorgesehen, dass sie auf zwei Umfangsseiten der ersten Spule der gleichen Phase angeordnet sind, und die erste Spule von jeder der Phasen grenzt radial an eine Zwischenspule einer anderen Phase oder einer Abschlussspule einer anderen Phase an, die elektrisch nähergelegen mit einem Zwischenpunkt verbunden ist als die zwei angrenzenden Zwischenspulen der gleichen Phase. Gemeinsame Spannungen zwischen angrenzenden Spulen der gleichen Phase und verschiedener Phasen werden dadurch abgebaut.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 4 823 797
Patentliteratur 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift JP 2009-278 845 A .

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Bei herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschinen, wie z. B. derjenigen, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, können die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Spulen mit gleicher Phase nicht unterbunden werden, und es ergibt sich ein dahingehendes Problem, dass die Dicke des Isoliermaterials, das innerhalb der Nuten aufgenommen ist, vergrößert wird.
Bei herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschinen, wie etwa derjenigen, die in der Patentliteratur 2 beschrieben ist, gilt Folgendes: Da die jeweiligen Phasenwicklungen eine Mehrzahl von Spulen, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, in Reihenschaltung verbinden, können dann, falls eine Wicklungskonfiguration verwendet wird, bei welcher zwei oder mehr Spulen in einer Nut aufgenommen sind (auch „Mehrschicht-Wicklung” genannt), Situationen auftreten, bei welchen eine Spule, die auf der Seite in der Nähe eines Eingangs-anschlusses angeschlossen ist, und eine Spule, die auf der Seite in der Nähe des Sternpunkts bzw. Neutralpunkts angeschlossen ist, in einer identischen Nut aufgenommen sind.
Demzufolge hat sich ein dahingehendes Problem ergeben, dass die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Spulen ein Maximum annehmen und gleich der angelegten Spannung werden, was es verhindert, dass die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Spulen innerhalb der Nuten unterbunden werden, und was die Dicke des Isoliermaterials dicker macht, welches zwischen den Spulen innerhalb der Nuten isoliert.
Bei herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschine, wie etwa der in der Patentliteratur 2 beschriebenen gilt außerdem Folgendes: Da Kreuzungsbereiche, die die Spulen miteinander verbinden, länger sind, und da die Kreuzungsrichtung der Kreuzungsbereiche nicht unidirektional ist, ergeben sich weitere dahingehende Probleme, dass der Wicklungswiderstand zunimmt, was die Effizienz der elektrischen Rotationsmaschine verringert, und dass außerdem der Durchmesser der elektrischen Rotationsmaschine infolge eines Überlappens der Kreuzungsbereiche zunimmt.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, die obigen Probleme zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Rotationsmaschine anzugeben, mit welcher die Zunahme der Dicke des Isoliermaterials innerhalb der Nuten unterbunden werden kann, indem die Verbindung der Spulen angepasst wird, welche die jeweiligen Phasenspulen bilden, um die elektrischen Potentialdifferenzen zu unterbinden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten auftreten, und mit welcher darüber hinaus eine vergrößerte Effizienz und eine Verringerung der Größe ermöglicht wird, indem die Längen der Verbindungsbereiche zwischen den Wicklungskörpern, welche die Spulen bilden, verkürzt werden.
Wege zum Lösen des Problems
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektrische Rotationsmaschine angegeben, welche einen Anker aufweist, der konfiguriert wird, indem eine Ankerwicklung in einen ringförmigen Ankerkern hineinmontiert wird, wobei Nuten an dem Ankerkern mit einem Verhältnis von q Nuten per Pol ausgebildet sind, wobei q eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist. Die Ankerwicklung ist so konfiguriert, dass Wicklungskörper mit verteilten Wicklungen mit einem Teilungsmaß von einer Nut in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Wicklungskörper konfiguriert sind, indem Leiterdrähte in zwei oder drei der Nuten hinein gewickelt werden, die mit einem Teilungsmaß von einem Magnetpol voneinander getrennt sind, wobei die jeweiligen Phasenspulen, die die Ankerwicklung bilden, 2q Spulen aufweisen, welche eine Umrundung in Umfangsrichtung machen, die dadurch gebildet werden, dass in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung Wicklungs-körper in Reihe geschaltet werden, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, und die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, und wobei jede der Phasenspulen konfiguriert wird, indem fortlaufend oder wechselweise die 2q Spulen in Reihe geschaltet werden, so dass zwei der Spulen, die in der identischen Nutgruppe aufgenommen sind, positioniert werden.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die jeweiligen Phasenspulen, die eine Ankerwicklung bilden, Spulen auf, welche ausgebildet werden, indem in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung Wicklungskörper in Reihe geschaltet werden, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind.
Folglich sind die Kreuzungsbereiche kürzer, welche die Wicklungskörper untereinander verbinden, so dass eine Vergrößerung des Durchmessers unterbunden wird, die von einem Überlappen der Kreuzungsbereiche herrührt, und so dass eine Verringerung der Größe erreicht werden kann. Jede der Phasenspulen wird konfiguriert, indem fortlaufend oder wechselweise alle Spulen in Reihe geschaltet werden, so dass die Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, positioniert werden.
Folglich werden die elektrischen Potentialdifferenzen reduziert, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten auftreten, was es ermöglicht, dass die Dicke des Isoliermaterials zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten verringert wird. Im Ergebnis kann der Raumfaktor vergrößert werden, indem die Querschnittsfläche der Leiterbereiche der Leiterdrähte proportional vergrößert wird, was eine vergrößerte Effizienz sowie Verbesserungen der Wärmeabstrahlungscharakteristiken ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 einen Halbschnitt, der eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Schrägprojektion, die einen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Anker bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
5 eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsanordnung zeigt, die eine Ankerwicklung eines Ankers bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
6 eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
7 eine Vorderansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
8 eine Seitenansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
9 eine Schrägprojektion des Wicklungskörpers, der die Wicklungsanordnung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, und zwar betrachtet von schräg oberhalb einer Vorderfläche;
10 eine End-Aufrissansicht des Ankers in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, und zwar betrachtet von einer Seite in der Nähe eines zweiten axialen Endes;
11 ein Verbindungsdiagramm für Gruppen kleiner Spulen, die eine U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden;
12 eine Schrägprojektion, die die Gruppen kleiner Spulen zeigt, die die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden;
13 eine Schrägprojektion, die einen angeordneten Zustand der Gruppen kleiner Spulen in der Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ein Verbindungsdiagramm für die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
15 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ein Diagramm, das ein Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
17 ein Diagramm, das das Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
18 ein Diagramm, das das Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
19 ein Diagramm, das das Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
20 ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule der Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
21 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 eine Schrägprojektion, die die Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ein Verbindungsdiagramm für eine W-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
24 eine Schrägprojektion, die die Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
26 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
27 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
28 einen Halbschnitt, der eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt;
29 eine Schrägprojektion, die einen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt;
30 eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
31 eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Anker bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
32 eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung bildet;
33 eine Draufsicht, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung bildet;
34 ein schematisches Diagramm, das einen Zustand erläutert, in welchem die Wicklungskörper, die die Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung bilden, in Nuten aufgenommen sind;
35 eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsanordnung zeigt, die eine Ankerwicklung eines Ankers bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
36 ein Diagramm, das ein Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung erläutert;
37 ein Diagramm, das das Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung erläutert;
38 eine End-Aufrissansicht des Ankers in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung, und zwar betrachtet von einer Seite in der Nähe eines zweiten axialen Endes;
39 ein Verbindungsdiagramm für die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
40 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt;
41 eine Teil-Schrägprojektion, die die nähere Umgebung von elektrischen Energie-Zuführungsbereichen der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt;
42 ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
43 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt;
44 ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung;
45 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt;
46 eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
47 eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der eine Ankerwicklung eines Ankers bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
48 eine Draufsicht, die Verbindungsdraht-Bereiche der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt;
49 ein Verbindungsdiagramm für die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung;
50 ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
51 ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Ausführungsform 1
1 ist ein Halbschnitt, der eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 ist eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Anker bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungs-form 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird; 5 ist eine Schräg-projektion, die eine Wicklungsanordnung zeigt, die eine Ankerwicklung eines Ankers bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungs-form 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird; 6 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet.
7 ist eine Vorderansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet; 8 ist eine Seitenansicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet; und 9 ist eine Schrägprojektion des Wicklungskörpers, der die Wicklungsanordnung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, und zwar betrachtet von schräg oberhalb einer Vorderfläche.
In den 1 und 2 ist eine elektrische Rotationsmaschine 100 gezeigt, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse 1, welches Folgendes aufweist: einen mit einem Boden versehenen zylindrischer Rahmen 2; und eine Endplatte 3, die eine Öffnung des Rahmens 2 schließt; einen Anker 10, der an einem zylindrischen Bereich des Rahmens 2 in einem innen eingepassten Zustand befestigt ist; und einen Rotor 5, der an einer Drehwelle 6 befestigt ist, welche in dem Bodenbereich des Rahmens 2 und der Endplatte 3 mittels Lagern 4 drehbar gelagert ist, so dass er drehbar an der inneren Umfangsseite des Ankers 10 angeordnet ist.
Der Rotor 5 ist ein Permanentmagnet-Rotor, der Folgendes aufweist: einen Rotorkern 7, der an der Drehwelle 6 befestigt ist, welche durch einen Mittelbereich davon durchgeführt ist; und Permanentmagneten 8, welche in der Nähe der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns 7 eingebettet sind, so dass sie mit einem vorbestimmten Teilungsmaß in Umfangsrichtung angeordnet sind, um Magnetpole zu bilden. Darüber hinaus ist der Rotor 5 nicht auf einen Permanentmagnet-Rotor beschränkt.
Es kann auch ein Kurzschlussläufer-Rotor verwendet werden, bei welchem nicht isolierte Rotor-Leiter in Nuten eines Rotorkerns aufgenommen sind, so dass zwei Seiten mittels eines Kurzschlussrings kurzgeschlossen sind, oder es kann ein Schleifring-Rotor verwendet werden, bei welchem isolierte Leiterdrähte in Nuten eines Rotorkerns hineinmontiert sind, usw.
Nachstehend wird die Konfiguration des Ankers 10 detailliert unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 erläutert.
Wie in 3 gezeigt, weist der Anker 10 Folgendes auf: einen Ankerkern 11; und eine Ankerwicklung 20, die auf dem Ankerkern 11 angebracht ist. Um die Erklärung zu vereinfachen, beträgt hier die Polzahl p im Rotor 5 acht, die Nutzahl s im Ankerkern 11 beträgt achtundvierzig, und die Ankerwicklung 20 ist eine Dreiphasen-Wicklung. Mit anderen Worten: Die Nutzahl q pro Phase pro Pol beträgt zwei.
Wie in 4 gezeigt, werden Kernblöcke 12 gebildet, indem der ringförmige Ankerkern 11 in achtundvierzig gleiche Bereiche in Umfangsrichtung geteilt wird, und sie weisen Folgendes auf: einen hinteren Kernbereich 12a, der einen ringbogenförmigen Querschnitt aufweist, welcher durch Laminieren und Integrieren einer vorbestimmten Anzahl von elektromagnetischen Stahl-Flächenkörpern hergestellt wird; und einen Zahn 12b, der so angeordnet ist, dass er radial nach innen von einer Wandfläche auf dem Innenumfang des hinteren Kernbereichs 12a verläuft.
Der Ankerkern 11 wird in einer Ringform aufgebaut, indem achtundvierzig Blöcke in Umfangsrichtung angeordnet und integriert werden, und zwar indem Umfangsseiten-Flächen der hinteren Kernbereiche 12a so aneinander angrenzend angeordnet werden, dass die Zähne 12b radial nach innen orientiert sind. Die Nuten 13, welche von in Umfangsrichtung angrenzenden Kernblöcken 12 gebildet werden, sind in gleichmäßigem Teilungswinkel in Umfangsrichtung angeordnet, so dass sie auf einer inneren Umfangsseite offen sind.
Die Zähne 12b sind so geformt, dass sie eine sich verjüngende Form haben, wobei die Breite in Umfangsrichtung radial nach innen allmählich schmaler wird, und der Querschnitt der Nuten 13 senkrecht zur Mittelachse des Ankerkerns 11 ist rechteckig.
In 6 bis 9 ist Folgendes gezeigt: Die Wicklungskörper 22 sind Sechskantspulen, die gebildet werden, indem ein Leiterdraht mit rechteckigem Querschnitt, der aus einem nicht-zusammengefügten durchgehenden Kupferdraht oder Aluminiumdraht gebildet ist und unter Verwendung eines Emaille-Harzes isoliert ist, beispielsweise für vier Wicklungen wendelförmig in eine annähernd sechseckige Form gewickelt wird, so dass ebene Flächen, die von den Längsseiten der rechteckigen Querschnitte gebildet werden, einander zugewandt sind, und so dass ein Spalt d, der annähernd gleich der Länge der Kurzseiten des rechteckigen Querschnitts ist, zwischen den betreffenden einander zugewandten ebenen Flächen gewährleistet ist.
Die Wicklungskörper 22 werden beispielsweise gebildet, indem der Leiterdraht für vier Wicklungen wendelförmig in eine Hochkant-Wicklung gewunden wird, um einen rohrförmigen Spulenkörper auszubilden, und indem darauffolgend der Spulenkörper unter Verwendung einer Spulen-Formungsmaschine näherungsweise in Sechskantform ausgeformt wird. Alternativ können die Wicklungskörper 22 mittels eines Falt- und Biegeprozesses hergestellt werden, indem ein Leiterdraht näherungsweise in Sechskantform gebogen wird, während er wendelförmig gewickelt wird.
Die Wicklungskörper 22 weisen Folgendes auf: erste und zweite geradlinige Bereiche 22a und 22b, welche zwei Spalten bilden, die in einem Teilungswinkel von sechs Nuten geteilt sind, wobei jeweils vier in einer Richtung der Kurzseiten der rechteckigen Querschnitte angeordnet sind, so dass Spalte (Zwischenräume) d in jeder der Spalten ausgespart werden; und erste und zweite Spulenenden 22c und 22d, die abwechselnd die ersten longitudinalen Enden miteinander verbinden und die zweiten longitudinalen Enden miteinander verbinden, und zwar zwischen den Spalten der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b. Darüber hinaus ist der Teilungswinkel von sechs Nuten ein Teilungsmaß zwischen Nutmitten von Nuten 13 auf zwei Seiten von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b, und er entspricht dem Teilungsmaß eines einzelnen Magnetpols.
Die ersten Spulenenden 22c verlaufen nach außen mit einer vorbestimmten Neigung longitudinal nach außen relativ zu den ersten und zweiten geradlinigen Bereichen 22a und 22b, und zwar von ersten Enden der ersten geradlinigen Bereiche 22in einer ersten Spalte in Richtung von zweiten geradlinigen Bereichen 22b in einer zweiten Spalte, sind näherungsweise im rechten Winkel an Mittelbereichen (erste obere Bereiche 22e) zwischen den Spalten der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b gebogen, und sind um einen Abstand d in der Richtung der Anordnung der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b versetzt, und sind darauffolgend näherungsweise im rechten Winkel gebogen und verlaufen longitudinal nach innen relativ zu den ersten und zweiten geradlinigen Bereichen 22a und 22b in Richtung der zweiten geradlinigen Bereiche 22b in der zweiten Spalte mit einer vorbestimmten Neigung, und sind mit ersten Enden des zweiten geradlinigen Bereichs 22b in der zweiten Spalte verbunden.
Die zweiten Spulenenden 22d verlaufen auf ähnliche Weise nach außen mit einer vorbestimmten Neigung longitudinal nach außen relativ zu den ersten und zweiten geradlinigen Bereichen 22a und 22b, und zwar von zweiten Enden der zweiten geradlinigen Bereiche 22b in der zweiten Spalte in Richtung von ersten geradlinigen Bereichen 22a in der ersten Spalte, sind näherungsweise im rechten Winkel an Mittelbereichen (zweite obere Bereiche 22f) zwischen den Spalten der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 222b gebogen, und sind um einen Abstand d in der Richtung der Anordnung der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b versetzt, und sind darauffolgend näherungsweise im rechten Winkel gebogen und verlaufen longitudinal nach innen relativ zu den ersten und zweiten geradlinigen Bereichen 22a und 22b in Richtung der ersten geradlinigen Bereiche 22a in der ersten Spalte mit einer vorbestimmten Neigung, und sind mit zweiten Enden der ersten geradlinigen Bereiche 22a in der ersten Spalte verbunden.
In den Wicklungskörpern 22, die auf diese Weise konfiguriert sind, sind die ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b sowie die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d jeweils in der Richtung der Kurzseiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts mit einem Teilungsmaß (2d) angeordnet, das ungefähr das Doppelte der Länge der Kurzseiten ist, so dass die ebenen Flächen, die von den Längsseiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts gebildet sind, einander zugewandt sind.
Die ersten geradlinigen Bereiche 22a und die zweiten geradlinigen Bereiche 22b, die mittels der ersten oberen Bereiche 22e und der zweiten oberen Bereiche 22f verbunden sind, sind in Richtung der Anordnung um einen Abstand d verschoben. Die Wicklungskörper 22 weisen ebenfalls Folgendes auf: ein Wicklungsende 22g, das nach außen in der longitudinalen Richtung von dem zweiten Ende eines ersten geradlinigen Bereichs 22a verläuft, der an einem ersten Ende in der Richtung der Anordnung der ersten Spalte angeordnet ist; und ein Wicklungsende 22h, das nach außen in der longitudinalen Richtung von dem zweiten Ende eines zweiten geradlinigen Bereichs 22b verläuft, der an einem zweiten Ende in der Richtung der Anordnung der zweiten Spalte angeordnet ist;
Wie in 5 gezeigt, wird die Wicklungsanordnung 21 konfiguriert, indem die Wicklungskörper 22 in Umfangsrichtung im Teilungsmaß von einer einzigen Nut angeordnet werden. Wie in 3 gezeigt, ist die Wicklungsanordnung 21 so am Ankerkern 11 angebracht, dass die jeweiligen Wicklungskörper 2, die in Umfangsrichtung mit einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut angeordnet sind, in Paaren von Nuten 13 aufgenommen sind, die sich über sechs aufeinanderfolgende Zähne 12b erstrecken.
Wicklungsenden 22g ragen jeweils axial nach außen und sind an der radialen Innenseite der Wicklungsanordnung 21 mit einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut in Umfangsrichtung angeordnet. Wicklungsenden 22h ragen jeweils axial nach außen und sind an der radialen Außenseite der Wicklungsanordnung 21 mit einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut in Umfangsrichtung angeordnet. Ein (unten beschriebener) vorbestimmter Verbindungsvorgang kommt bei den Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungsanordnung 21 zum Einsatz, um die Wicklungsanordnung 20 auszubilden.
Nachstehend wird ein Verbindungsverfahren für die Wicklungsanordnung 21 unter Bezugnahme auf die 10 bis 15 erläutert. 10 ist eine End-Aufrissansicht des Ankers in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, und zwar betrachtet von einer Seite in der Nähe eines zweiten axialen Endes; 11 ist ein Verbindungsdiagramm für Gruppen kleiner Spulen, die eine U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden.
12 ist eine Schrägprojektion, die die Gruppen kleiner Spulen zeigt, die die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden; 13 ist eine Schrägprojektion, die einen angeordneten Zustand der Gruppen kleiner Spulen in der Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist ein Verbindungsdiagramm für die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; und 15 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 10 sind 1, 7, 13 usw. bis 43 die Nutnummern, welche den Nuten 13 sequenziell in Umfangsrichtung zugeordnet worden sind.
Zunächst gilt in 10 Folgendes: U1-1A, U1-2A etc. bis U1-8A und U1-1B, U1-2B etc. bis U1-8B sind Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, welche eine U1-Phase bilden, die in eine Gruppe von Nuten 13 bei den Nutzahlen (1 + 6n) hineinmontiert sind, wobei n eine natürliche Zahl ist, welche 0 einschließt. U2-1A, U2-2A etc. bis U2-8A, U2-2A und U2-1B, U2-2B, etc. bis U2-8B sind Wicklungsenden von Wicklungskörpern 22, welche eine U2-Phase bilden, die in eine Gruppe von Nuten 13 bei den Nutzahlen (2 + 6n) hineinmontiert sind.
Wicklungskörper 22 sind ebenfalls in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (3 + 6n) hineinmontiert, um eine V1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 22 sind in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (4 + 6n) hineinmontiert, um eine V2-Phase zu bilden. Wicklungskörper 22 sind ebenfalls in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (5 + 6n) hineinmontiert, um eine W1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 22 sind in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (6 + 6n) hineinmontiert, um eine W2-Phase zu bilden.
Um die Erläuterung zu vereinfachen, sind hier nur die folgenden gezeigt: V1-1A, V1-2A, V1-1B und V1-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, welche die V1-Phase bilden); V2-1A, V2-2A, V2-1B und V2-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, welche die V2-Phase bilden); W1-1A, W1-2A, W1-1B und W1-1B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, welche die W1-Phase bilden); und W2-1A, W2-2A, W2-1B und W2-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, welche die W2-Phase bilden)
Nachstehend wird ein Verfahren zum Verbinden einer ersten bis vierten Gruppe U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen beschrieben, welche eine U-Phase bilden, und zwar unter Bezugnahme auf 11.
U1-1B und U1-3A, U1-3B und U1-5A, sowie U1-5B und U1-7A der Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, sind verbunden, so dass sie die erste Gruppe U101 kleiner Spulen bilden. Auf ähnliche Weise sind U1-2B und U1-4A, U1-4B und U1-6A, sowie U1-6B und U1-8A der Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, verbunden, so dass sie die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen bilden.
Auf ähnliche Weise sind U2-1B und U2-3A, U2-3B und U2-5A, sowie U2-5B und U2-7A der Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, verbunden, so dass sie die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen bilden. Auf ähnliche Weise sind U2-2B und U2-4A, U2-4B und U2-6A, sowie U2-6B und U2-8A der Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, verbunden, so dass sie die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen bilden.
Wie in 12 gezeigt, wird die erste Gruppe U101 kleiner Spulen gebildet, indem vier Wicklungskörper 22 verbunden werden, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, und zwar in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung. Folglich sind die Abstände zwischen den Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungskörper 22, die verbunden sind, kürzer.
Dies ermöglicht es, dass die Wicklungskörper 22 miteinander verbunden werden, indem die Wicklungsenden 22g verlängert werden und als Kreuzungsbereiche verwendet werden. Die zweite bis vierte Gruppe U102, U201, U202 kleiner Spulen wird ebenfalls gebildet, indem vier Wicklungskörper 22 verbunden werden, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, und zwar in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung.
Die erste bis vierte Gruppe U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen sind jeweils Spulen, welche so angebracht sind, dass sie ungefähr eine Umrundung (360 mechanische Grad) in Umfangsrichtung um den Ankerkern 11 ausmachen. Obwohl es nicht gezeigt ist, sind eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule ebenfalls auf eine ähnliche oder identische Weise ausgebildet. 13 zeigt einen Zustand, in welchem zwölf Gruppen kleiner Spulen, die jeweils durch Verbinden von vier Wicklungskörpern in Reihenschaltung gebildet werden, so angeordnet sind, dass die Phasen um einen elektrischen Winkel von π/6 voneinander beabstandet sind, d. h. mit einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut.
Folglich beträgt bei der Ausführungsform 1 die Nutzahl pro Phase pro Pol q zwei, die Polzahl p beträgt acht, die Anzahl der Wicklungskörper 22, die in einer einzigen Nut 13 aufgenommen sind, beträgt zwei, und die Anzahl (2q) von Gruppen kleiner Spulen pro Phase ist vier. Daraus ergibt sich, dass die Anzahl von Wicklungskörpern 22, die jede der Gruppen kleiner Spulen bilden, welche in Reihe geschaltet sind, vier (p/2) beträgt.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen von Verbindungen zwischen der ersten bis vierten Gruppe U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen, welche die U-Phasenspule bilden, unter Bezugnahme auf die 14 und 15 erläutert. Da die V-Phasenspule und die W-Phasenspule ebenfalls auf eine ähnliche Weise verbunden sind, wird deren Erläuterung hier weggelassen.
Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen sind in einer Nutgruppe bei den Nutzahlen (1 + 6n) aufgenommen. Die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen sind in einer Nutgruppe bei den Nutzahlen (2 + 6n) aufgenommen. Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen werden in Reihe geschaltet, indem U1-7B und U1-8B unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 71 verbunden werden.
Die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen werden in Reihe geschaltet, indem U2-7B und U2-8B unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 72 verbunden werden. Die erste bis vierte Gruppe U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen wird in Reihe geschaltet, indem U1-2A und U2-A unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 73 verbunden werden, so dass sie die U-Phasenspule bilden.
Mit anderen Worten: Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, werden gekoppelt, indem Wicklungskörper 22 miteinander verbunden werden, welche in Nuten 13 eingesetzt sind, die um einen elektrischen Winkel von n beabstandet sind, und zwar unter Verwendung des Kreuzungsdrahts 71. Die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, werden gekoppelt, indem Wicklungskörper 22 miteinander verbunden werden, welche in Nuten 13 eingesetzt sind, die um einen elektrischen Winkel von π beabstandet sind, und zwar unter Verwendung des Kreuzungsdrahts 72.
Außerdem werden die erste und die zweite Gruppe U101, U102 kleiner Spulen sowie die dritte und die vierte Gruppe U201, U202 kleiner Spulen gekoppelt, indem Wicklungskörper 22 miteinander verbunden werden, welche in Nuten 13 eingesetzt sind, die um einen elektrischen Winkel von n beabstandet sind, und zwar unter Verwendung des Kreuzungsdrahts 73. Eine U-Phasenspule, in welcher sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, wird dadurch erhalten.
Infolge von Beschränkungen der Herstellungsbedingungen kann die U-Phasenspule hierbei hergestellt werden, indem U1-1A und U1-2A unter Verwendung des Kreuzungsdrahts 71 verbunden werden, indem U2-1A und U2-2A unter Verwendung des Kreuzungsdrahts 72 verbunden werden, und indem U1-8B und U2-7B unter Verwendung des Kreuzungsdrahts 73 verbunden werden. Die Kreuzungsdrähte 71, 72 und 73 werden unter Verwendung eines Leiter-Flächenkörpers aus Kupfer usw. gefertigt, und sie verlaufen so in Umfangsrichtung, dass sie voneinander elektrisch isoliert sind, und zwar axial außerhalb der zweiten Spulenenden 22d der achtundvierzig Wicklungskörper 22, die in den Ankerkern 11 hineinmontiert sind, so dass sie unter einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Die U-Phasenspule, die V-Phasenspule und die W-Phasenspule, die auf diese Weise erhalten werden, sind Mehrschicht-Wicklungskonstruktionen, wobei zwei Gruppen kleiner Spulen in einer einzigen Nut 13 aufgenommen sind. Die Ankerwicklung 20 wird erhalten, indem die U-Phasenspule, die V-Phasenspule und die W-Phasenspule in Sternschaltung verbunden werden. Diese Ankerwicklung 20 bildet eine dreiphasige Wechselstromwicklung, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist.
Darüber hinaus sind „verteilte Wicklungen” solche Wicklungen, die durch das Hineinwickeln von Leiterdrähten in Nuten gebildet werden, welche um mehr als oder gleich zwei Nuten voneinander getrennt sind. Mit anderen Worten: Durchmesserwicklungen sind Wicklungen, welche so gewickelt werden, dass ein Leiterdraht, der sich nach außen ausgehend von einer Nut erstreckt, zwei oder mehr aufeinanderfolgende Zähne überspannt und dann in eine andere Nut hineinläuft.
Eine elektrische Rotationsmaschine 100, welche die Ankerwicklung 20 verwendet, die auf diese Weise aufgebaut ist, arbeitet als Motor mit acht Polen, achtundvierzig Nuten, mit innenliegendem Rotor und mit drei Phasen, wenn ein vorbestimmter Wechselstrom der Ankerwicklung 20 zugeführt wird.
Außerdem wird die Isolierung zwischen den Schweißbereichen der ersten und zweiten Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungskörper 22 überhaupt nicht beschrieben, aber es sollte beispielsweise ein elektrisches Isolierharz an den Schweißbereichen Verwendung finden.
Bei der elektrischen Rotationsmaschine 100, die auf diese Weise aufgebaut ist, gilt Folgendes: Da die Gruppen kleiner Spulen, die jede der Phasenspulen bilden, jeweils konfiguriert sind, indem vier Wicklungskörper 22, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden sind, können die Längen der Kreuzungsbereiche, die die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, verkürzt werden.
Folglich kann eine Verkleinerung erzielt werden, ohne die Spulenenden axial zu verlängern, wie bei herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschinen, wie z. B. der in der Patentliteratur 2 beschriebenen. Da die Längen der Kreuzungsbereiche, welche die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, kürzer sind, nimmt der Widerstand in jeder der Phasenspulen, welche die Ankerwicklung 20 bilden, ebenfalls ab. Dies ermöglicht eine erhöhte Effizienz.
Die Phasenspulen werden konfiguriert, indem vier Gruppen kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden. Da zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, aufeinanderfolgend verbunden werden, können elektrische Potentialdifferenzen unterbunden werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auftreten.
Da das Isoliermaterial zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13, wie z. B. die Dicke der Isolierbeschichtung, die beispielsweise auf den Leiterdraht aufgebracht ist, dünner gemacht werden kann, so kann im Ergebnis die Querschnittsfläche des Leiterbereichs des Leiterdrahts proportional vergrößert werden, um den Raumfaktor zu vergrößern. Hierdurch sind eine vergrößerte Effizienz und Verbesserungen des Wärmeabstrahlungsverhaltens zu erwarten.
Da die Gruppen kleiner Spulen miteinander mittels Kreuzungsdrähten 71, 72 und 73 verbunden sind, welche in Umfangsrichtung axial außerhalb der zweiten Spulenenden 22d verlaufen, kann eine Vergrößerung des Durchmessers der Ankerwicklung 20 unterbunden werden. Da die Verbindung der Gruppen kleiner Spulen verändert werden kann, indem einfach die Formen und Positionen der Leiter-Flächenkörper verändert werden, welche die Kreuzungsdrähte 71, 72 und 73 bilden, kann Veränderungen des Entwurfs der Ankerwicklung 20 auf einfache Weise Rechnung getragen werden.
Bei der Ausführungsform 1 war es ferner möglich, zu bestätigen, dass die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auf ein Maximum von 48,4% der Spannungen zwischen den Phasen gedämpft werden können. Um diese elektrische Potentialdifferenz herauszufinden, wurde der Spannungsabfall berechnet, der in einer einzelnen Windung der Wicklungskörper 22 auftritt. Die elektrische Potentialdifferenz, die in den Leiterdrähten auftritt, welche in einer identischen Nut aufgenommen sind, wurde berechnet und in allen Nuten 13 verglichen. Die maximale elektrische Potentialdifferenz wurde dann verwendet.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Aufbauen des Ankers 10 unter Bezugnahme auf die 16 bis 19 beschrieben. 16 bis 19 sind Diagramme, die ein Verfahren zum Aufbauen des Ankers in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutern. 16 und 17 zeigen dabei den Zustand vor dem Zusammenbau des Ankers. 18 zeigt den Zustand nach dem Zusammenbau des Ankers. 19 zeigt den Zustand nach dem Zusammenbau des Ankers, und zwar vergrößert. Aus Vereinfachungsgründen sind außerdem nur der erste und der zweite geradlinige Bereich 22a und 22b der Wicklungsanordnung 21 in den 17 bis 19 gezeigt.
Zunächst werden achtundvierzig Spalten von acht ersten und zweiten geradlinigen Bereichen 22a und 22b in einer Wicklungsanordnung 21 unter einem ungefähr gleichförmigen Teilungswinkel angeordnet.
Danach werden achtundvierzig Kernblöcke 12 unter einem ungefähr gleichförmigen Teilungswinkel in Umfangsrichtung angeordnet, so dass die jeweiligen Zähne an der radialen Außenseite zwischen aneinander angrenzenden Spalten der ersten und zweiten linearen Bereiche 22a und 22b der Wicklungsanordnung 21 angeordnet sind, wie in den 16 und 17 gezeigt. Danach werden die Kernblöcke 12, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, gleichzeitig radial nach innen bewegt.
Die jeweiligen Zähne 12b der Kernblöcke 12 werden dadurch zwischen die aneinander angrenzenden Spalten der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b eingefügt, und die Umfangsseiten-Flächen der aneinander angrenzenden Kernblöcke 12 liegen aneinander an, so dass eine Bewegung der Kernblöcke 12 radial nach innen verhindert wird, und die Wicklungsanordnung 21 wird dadurch auf den Ankerkern 11 montiert, wie in den 18 und 19 gezeigt.
Innerhalb einer jeden Nut 13 sind acht erste und zweite geradlinige Bereiche 22a und 22b aufgenommen, so dass die Längsseiten der rechteckigen Querschnitte so in Umfangsrichtung ausgerichtet sind, dass sie ordentlich in einer einzigen Spalte in der Radialrichtung ausgerichtet sind.
Durch das Bewegen der Kernblöcke 12, die in einer Reihe in Umfangsrichtung radial nach innen angeordnet sind, so dass sie in die Wicklungsanordnung 21 eingeführt werden, werden folglich die ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b, die in der Radialrichtung unregelmäßig ausgerichtet sind, ordentlich in einer Spalte ausgerichtet, und zwar durch die Bewegung, welche die Beabstandung zwischen den Zähnen 12b der angrenzenden Kernblöcke 12 schmaler macht.
Außerdem werden Spalte zwischen jedem der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b, die ordentlich in einer Spalte in Radialrichtung angeordnet sind, verringert und beseitigt, und zwar durch die radial nach innen gerichtete Bewegung der hinteren Kernbereiche 12a der Kernblöcke 12. Folglich kann der Raumfaktor der Leiterdrähte innerhalb der Nuten 13 verbessert werden.
Da die Leiterdrähte innerhalb der Nuten 13 und die Kernblöcke 12 einander berühren, und da das Wärmeübertragungsvermögen von der Wicklungsanordnung 21, welche einen wärmeerzeugenden Körper während des Hindurchfließens von elektrischem Strom bildet, zu dem Ankerkern 11 verbessert werden kann, werden Temperaturanstiege in der Wicklungsanordnung 21 unterbunden, was es ermöglicht, dass ein Anstieg des elektrischen Widerstands unterbunden wird.
Da die Kernblöcke 12 so eingesetzt sind, dass der Zwischenraum zwischen den angrenzenden Zähnen 12b allmählich schmaler wird, wird eine Gleitbewegung an den Kontaktflächen zwischen der Ankerwicklung 20 und en Kernblöcken 12 unterbunden. Dies ermöglicht es, dass eine Beschädigung der Isolierbeschichtungen der Leiterdrähte verhindert wird.
Wicklungskörper 22 sind so konfiguriert, dass erste und zweite Spulenenden 22c und 22d an den ersten und zweiten oberen Bereichen 22e und 22f in Radialrichtung um einen Zwischenraum d verschoben sind, der ungefähr gleich den radialen Dimensionen der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b ist. Folglich kann ein Wicklungskörper 22 an einem anderen Wicklungskörper 22 ohne Beeinflussung montiert werden, und zwar indem die Positionen der axialen Höhe ausgerichtet bzw. angeglichen werden, und indem er in Richtung des anderen Wicklungskörpers 22 in Umfangsrichtung bewegt wird. Dies ermöglicht es, dass der Zusammenbau der Wicklungsanordnung 21 verbessert wird.
In einem Schritt, in welchem die Zähne 12b der Kernblöcke 12 zwischen die ersten und zweiten geradlinigen Bereichen 22a und 22b von einer äußeren Umfangsseite der Wicklungsanordnung 21 eingeführt werden, gilt Folgendes: Da sich verjüngende Zähne 12b zwischen jede der Spalten der ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b radial von außen eingeführt werden und radial nach innen bewegt werden, wird der Anker 10 so aufgebaut, dass die ersten und zweiten geradlinigen Bereiche 22a und 22b ordentlich in einzelnen Spalten angeordnet sind.
Ausführungsform 2
20 ist ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule der Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, 21 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 22 ist eine Schrägprojektion, die die Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der Ausführungsform 2 sind eine erste Gruppe U101 kleiner Spulen, eine zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, eine dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen auf ähnliche oder identische Weise wie diejenigen aus der oben beschriebenen Ausführungsform 1 aufgebaut. Wie in 20 gezeigt, sind die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen in Reihenschaltung verbunden, indem U1-7B und U2-1A unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 71 verbunden sind.
Auf ähnliche Weise sind die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen in Reihe geschaltet, indem U1-2A und U2-8B unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 72 verbunden sind. U1-8B und U2-7B sind ebenfalls unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 73 verbunden. Dadurch wird eine U-Phasenspule erhalten, die sequenziell in der Reihenfolge der ersten Gruppe U101 kleiner Spulen, der dritten Gruppe U201 kleiner Spulen, der zweiten Gruppe U102 kleiner Spulen und der vierten Gruppe U202 kleiner Spulen verbunden ist, und zwar bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung. Wie in 21 gezeigt, wird diese U-Phasenspule konfiguriert, indem wechselweise Gruppen kleiner Spulen verbunden werden, welche in identischen Nutgruppen aufgenommen sind.
In der U-Phasenspule, die auf diese Weise ausgebildet ist, sind die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen in Reihenschaltung verbunden, und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen sind in Reihenschaltung verbunden, und zwar unter Verwendung der Kreuzungsdrähte 71 und 72, ohne die Leiterdrähte der Wicklungskörper 22 zu verändern.
Außerdem sind die V-Phasenspule und die W-Phasenspule auf ähnliche oder identische Weise ausgebildet. Wie in 22 gezeigt, sind U2-2A der U-Phasenspule, V2-2A der V-Phasenspule und W2-2A der W-Phasenspule mittels eines Sternpunkt-Kreuzungsdrahts 74 verbunden. Dadurch wird eine Ankerwicklung 20A wird dadurch erhalten, welche aus einer Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung gebildet ist, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist, welche gebildet wird, indem eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule in Sternschaltung verbunden werden, wobei in jeder davon sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind.
Bei der Ausführungsform 2 gilt Folgendes: Da Gruppen kleiner Spulen (Spulen), welche jede der Phase ausbilden, jeweils konfiguriert werden, indem vier Wicklungskörper 22, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden sind, können die Längen der Kreuzungsbereiche, die die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, ebenfalls verkürzt werden, was es ermöglicht, dass eine Verkleinerung erzielt wird.
Die Phasenspulen werden ausgebildet, indem vier Gruppen kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden. Da zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, wechselweise verbunden sind, können elektrische Potentialdifferenzen unterbunden werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auftreten.
Da das Isoliermaterial zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13, wie z. B. die Dicke der Isolierbeschichtung, die beispielsweise auf den Leiterdraht aufgebracht ist, dünner gemacht werden kann, kann im Ergebnis die Querschnittsfläche des Leiterbereichs des Leiterdrahts proportional vergrößert werden, um den Raumfaktor zu vergrößern. Hierdurch sind eine vergrößerte Effizienz und Verbesserungen des Wärmeabstrahlungsverhaltens zu erwarten.
Bei der Ausführungsform 1 war es ferner möglich, zu bestätigen, dass die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auf ein Maximum von 73,4% der Spannungen zwischen den Phasen gedämpft werden können. Um diese elektrische Potentialdifferenz herauszufinden, wurde der Spannungsabfall berechnet, der in einer einzelnen Windung der Wicklungskörper 22 auftritt. Die elektrische Potentialdifferenz, die in den Leiterdrähten auftritt, welche in einer identischen Nut aufgenommen sind, wurde berechnet und in allen Nuten 13 verglichen. Die maximale elektrische Potentialdifferenz wurde dann verwendet.
Der Sternpunkt-Kreuzungsdraht 74 ist unter Verwendung eines Leiter-Flächenkörpers aus Kupfer usw. hergestellt und verläuft in Umfangsrichtung, so dass er elektrisch von den Kreuzungsdrähten 71, 72 und 73 isoliert ist, und zwar axial außerhalb der zweiten Spulenenden 22d der achtundvierzig Wicklungskörper 12, die in den Ankerkern 11 hineinmontiert sind, so dass sie unter einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Ausführungsform 3
23 ist ein Verbindungsdiagramm für eine W-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, und 24 ist eine Schrägprojektion, die die Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der Ausführungsform 3, wie in 23 gezeigt, sind W1-1B und W1-3A, W1-3B und W1-A sowie W1-5B und W1-7A der Wicklungskörper, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, verbunden, so dass sie die erste Gruppe W101 kleiner Spulen bilden. Auf ähnliche Weise sind W1-8B und W1-2A, W1-2B und W1-4A sowie W1-4B und W1-6A der Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, verbunden, so dass sie die zweite Gruppe W102 kleiner Spulen bilden.
Auf ähnliche Weise sind W2-1B und W2-3A, W2-3B und W2-5A sowie W2-5B und W2-7A der Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, verbunden, so dass sie die dritte Gruppe W201 kleiner Spulen bilden. Auf ähnliche Weise sind W2-8B und W2-2A, W2-2B und W2-4A, sowie W2-4B und W2-6A der Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, verbunden, so dass sie die vierte Gruppe W202 kleiner Spulen bilden.
Danach werden die erste Gruppe W101 kleiner Spulen und die dritte Gruppe W201 in Reihenschaltung verbinden, indem W1-7B und W2-1A unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 71 verbunden werden. Auf ähnliche Weise sind die zweite Gruppe W102 kleiner Spulen und die vierte Gruppe W202 kleiner Spulen in Reihe geschaltet, indem W1-8A und W2-6B unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 72 verbunden werden. U1-6B und U2-7B sind ebenfalls unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 73 verbunden.
Dadurch wird eine W-Phasenspule erhalten, die sequenziell in der Reihenfolge der ersten Gruppe W101 kleiner Spulen, der dritten Gruppe W201 kleiner Spulen, der zweiten Gruppe W102 kleiner Spulen und der vierten Gruppe W202 kleiner Spulen verbunden ist, und zwar bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung. Diese W-Phasenspule wird konfiguriert, indem Gruppen kleiner Spulen verbunden werden, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, welche um eins auseinander liegen.
In der W-Phasenspule, die auf diese Weise ausgebildet ist, sind die erste Gruppe W101 kleiner Spulen und die dritte Gruppe W201 kleiner Spulen in Reihenschaltung verbunden, und die zweite Gruppe W102 kleiner Spulen und die vierte Gruppe W202 kleiner Spulen sind in Reihenschaltung verbunden, und zwar unter Verwendung der Kreuzungsdrähte 71 und 72, ohne die Leiterdrähte der Wicklungskörper 22 zu verändern.
Eine V-Phasenspule ist ebenfalls auf eine ähnliche oder identische Weise wie diejenige der oben beschriebenen W-Phasenspule ausgebildet. Eine U-Phasenspule ist andererseits auf ähnliche oder identische Weise wie diejenige der oben beschriebenen Ausführungsform 2 ausgebildet. Wie in 24 gezeigt, sind U2-2A der U-Phasenspule, V2-8A der V-Phasenspule und W2-8A der W-Phasenspule mittels eines Sternpunkt-Kreuzungsdrahts 74 verbunden.
Dadurch wird eine Ankerwicklung 20B erhalten, welche aus einer Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung gebildet ist, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist, welche gebildet wird, indem eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule in Sternschaltung verbunden sind, wobei in jeder davon sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind.
In einer elektrischen Rotationsmaschine, welche eine Ankerwicklung 20B verwendet, die auf diese Weise verbunden ist, sind die Anschlüsse der Gruppen kleiner Spulen (der Spulen) in Umfangsrichtung konzentriert. Dies ermöglicht es, dass weitere Größenverringerungen erzielt werden.
Bei der Ausführungsform 3 gilt Folgendes: Da die Gruppen kleiner Spulen, welche jede der Phase ausbilden, jeweils konfiguriert werden, indem vier Wicklungskörper 22, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden sind, können die Längen der Kreuzungsbereiche, die die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, ebenfalls verkürzt werden, was es ermöglicht, dass eine Verkleinerung erzielt wird.
Die Phasenspulen werden ausgebildet, indem vier Gruppen kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden. Da hierbei jedes zweite Paar der Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, verbunden sind, können elektrische Potentialdifferenzen unterbunden werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auftreten.
Da das Isoliermaterial zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13, wie z. B. die Dicke der Isolierbeschichtung, die beispielsweise auf den Leiterdraht aufgebracht ist, dünner gemacht werden kann, kann im Ergebnis die Querschnittsfläche des Leiterbereichs des Leiterdrahts proportional vergrößert werden, um den Raumfaktor zu vergrößern. Hierdurch sind eine vergrößerte Effizienz und Verbesserungen des Wärmeabstrahlungsverhaltens zu erwarten.
Ausführungsform 4
25 ist ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung, und 26 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der Ausführungsform 4 sind eine erste Gruppe U101 kleiner Spulen, eine zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, eine dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen auf ähnliche oder identische Weise wie diejenigen aus der oben beschriebenen Ausführungsform 1 aufgebaut. Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen sind in Reihenschaltung gekoppelt, indem U1-7B und U2-1A der Wicklungskörper 22 verbunden werden, welche in Nuten 13 eingesetzt sind, die um einen elektrischen Winkel von (π – π/6) beabstandet sind, und zwar unter Verwendung des Kreuzungsdrahts 71.
Auf ähnliche Weise sind die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen in Reihenschaltung gekoppelt, indem U1-2A und U2-2A der Wicklungskörper 22 verbunden werden, welche in Nuten 13 eingesetzt sind, die um einen elektrischen Winkel von (π/6) beabstandet sind, und zwar unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 72.
Außerdem sind U1-1A und U1-8B unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 73 verbunden, und U2-7B und U2-8B sind unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 73 verbunden. Dadurch wird eine U-Phasenspule erhalten, die gebildet wird, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet werden, in welcher acht Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind. In jeder der Teilspulen, die in dieser U-Phasenspule parallelgeschaltet sind, sind zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, an Positionen verbunden, welche eine identische Reihenfolge haben, und zwar bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung.
Mit anderen Worten: Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind so verbunden, dass sie in einer ersten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der parallelgeschalteten Teilspulen sind. Die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind auf ähnliche Weise so verbunden, dass sie in einer zweiten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der parallelgeschalteten Teilspulen sind.
Eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule sind ebenfalls auf ähnliche oder identische Weise zu derjenigen der U-Phasenspule ausgebildet. Eine Ankerwicklung wird dadurch erhalten, welche aus einer Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung gebildet ist, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist, welche gebildet wird, indem eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule in Sternschaltung verbunden werden.
In der Ausführungsform 4 gilt Folgendes: Da Gruppen kleiner Spulen (Spulen), welche jede der Phase ausbilden, jeweils konfiguriert sind, indem vier Wicklungskörper 22, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden sind, können die Längen der Kreuzungsbereiche, die die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, ebenfalls verkürzt werden.
Die Phasenspulen werden konfiguriert, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet werden, welche hergestellt werden, indem eine Gruppe kleiner Spulen, die in einer ersten Nutgruppe aufgenommen ist, und eine Gruppe kleiner Spulen, die in einer zweiten Nutgruppe aufgenommen sind, in Reihe geschaltet werden.
Da Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, so verbunden sind, dass sie sich an Positionen befinden, welche bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung die gleiche Reihenfolge haben, und zwar in jeder der Teilspulen, die parallelgeschaltet sind, können elektrische Potentialdifferenzen verringert werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auftreten.
Da das Isoliermaterial zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13, wie z. B. die Dicke der Isolierbeschichtung, die beispielsweise auf den Leiterdraht aufgebracht ist, dünner gemacht werden kann, kann im Ergebnis die Querschnittsfläche des Leiterbereichs des Leiterdrahts proportional vergrößert werden, um den Raumfaktor zu vergrößern. Hierdurch sind eine vergrößerte Effizienz und Verbesserungen des Wärmeabstrahlungsverhaltens zu erwarten.
Bei der Ausführungsform 4 war es ferner möglich, zu bestätigen, dass die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auf ein Maximum von 46,9% der Spannungen zwischen den Phasen gedämpft werden können. Um diese elektrische Potentialdifferenz herauszufinden, wurde der Spannungsabfall berechnet, der in einer einzelnen Windung der Wicklungskörper 22 auftritt. Die elektrische Potentialdifferenz, die in den Leiterdrähten auftritt, welche in einer identischen Nut aufgenommen sind, wurde berechnet und in allen Nuten 13 verglichen. Die maximale elektrische Potentialdifferenz wurde dann verwendet.
Ausführungsform 5
27 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bei der Ausführungsform 5 beträgt die Nutzahl q pro Phase pro Pol drei, die Polzahl p beträgt acht, die Nutzahl s beträgt zweiundsiebzig, und die Anzahl von Wicklungskörpern 22, die in einer einzigen Nut 13 aufgenommen sind, beträgt zwei. Folglich beträgt die Anzahl von Gruppen kleiner Spulen pro Phase (2q) sechs, und die Anzahl von Wicklungskörpern 22, die in Reihenschaltung verbunden sind, um jede der Gruppen kleiner Spulen zu bilden, (p/2) beträgt vier.
Die Wicklungskörper 22 werden ausgebildet, indem Leiterdrähte in Paare von Nuten gewickelt werden, welche auf zwei Seiten von neun in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zähnen angeordnet sind, d. h. in Paare von Nuten, welche um ein Teilungsmaß von einem einzelnen Magnetpol beabstandet sind.
Eine erste Gruppe U101 kleiner Spulen und eine zweite Gruppe U102 kleiner Spulen werden jeweils gebildet, indem in Reihenschaltung vier Wicklungskörper 22 verbunden werden, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, und sie sind Spulen, welche so montiert sind, dass sie ungefähr eine Umrundung (360 mechanische Grad) in Umfangsrichtung um einen Ankerkern ausmachen.
Eine dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen werden jeweils gebildet, indem in Reihenschaltung vier Wicklungskörper 22 verbunden werden, welche in einer Nutgruppe aufgenommen sind, welche an eine erste Umfangsseite derjenigen Nutgruppe angrenzt, in welcher die erste Gruppe U101 und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen aufgenommen sind, und sie sind Spulen, welche so montiert sind, dass sie ungefähr eine Umrundung (360 mechanische Grad) in Umfangsrichtung um den Ankerkern ausmachen.
Eine fünfte Gruppe U301 kleiner Spulen und eine sechste Gruppe U302 kleiner Spulen werden jeweils gebildet, indem in Reihenschaltung vier Wicklungskörper 22 verbunden werden, welche in einer Nutgruppe aufgenommen sind, welche an eine erste Umfangsseite derjenigen Nutgruppe angrenzt, in welcher die dritte Gruppe U201 und eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen aufgenommen sind, und sie sind Spulen, welche so montiert sind, dass sie ungefähr eine Umrundung (360 mechanische Grad) in Umfangsrichtung um den Ankerkern ausmachen.
Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen, die dritte Gruppe 201 kleiner Spulen und die fünfte Gruppe U301 kleiner Spulen, die in Nuten 13 aufgenommen sind, welche um einen elektrischen Winkel von (π + π/9) voneinander versetzt sind, sind in Reihenschaltung gekoppelt. Auf ähnliche Weise sind die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen und die sechste Gruppe U302 kleiner Spulen, die in Nuten 13 aufgenommen sind, welche um einen elektrischen Winkel von (π + π/9) voneinander versetzt sind, in Reihenschaltung gekoppelt.
Außerdem sind eine Teilspule, in welcher die erste Gruppe U101 kleiner Spulen, die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die fünfte Gruppe U301 kleiner Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine Teilspule, in welcher die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen und die sechste Gruppe U302 kleiner Spulen in Reihe geschaltet sind, parallelgeschaltet. Dadurch wird eine U-Phasenspule erhalten, die gebildet wird, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet werden, in welcher zwölf Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind.
In jeder der Teilspulen, die in dieser U-Phasenspule parallelgeschaltet sind, sind zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, an Positionen verbunden, welche eine identische Reihenfolge haben, und zwar bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung. Mit anderen Worten: Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind so verbunden, dass sie in einer ersten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der parallelgeschalteten Teilspulen sind.
Die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind auf ähnliche Weise so verbunden, dass sie an einer dritten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der parallelgeschalteten Teilspulen sind. Die fünfte Gruppe U301 kleiner Spulen und die sechste Gruppe U302 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind auf ähnliche Weise so verbunden, dass sie an einer zweiten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der parallelgeschalteten Teilspulen sind.
Eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule sind ebenfalls auf ähnliche oder identische Weise zu derjenigen der U-Phasenspule ausgebildet. Dadurch wird eine Ankerwicklung erhalten, welche aus einer Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung gebildet ist, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist, welche gebildet wird, indem eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule in Sternschaltung verbunden werden.
In der Ausführungsform 5 gilt Folgendes: Da Gruppen kleiner Spulen (Spulen), welche jede der Phase ausbilden, jeweils konfiguriert werden, indem vier Wicklungskörper 22, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden sind, können die Längen der Kreuzungsbereiche, die die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, ebenfalls verkürzt werden.
Die Phasenspulen werden konfiguriert, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet werden, welche hergestellt werden, indem eine Gruppe kleiner Spulen, die in jeder der Nutgruppen aufgenommen ist, in Reihe geschaltet werden. Da Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, so verbunden sind, dass sie sich an Positionen befinden, welche bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung die gleiche Reihenfolge haben, und zwar in jeder der Teilspulen, die parallelgeschaltet sind, können elektrische Potentialdifferenzen verringert werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auftreten.
Da das Isoliermaterial zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13, wie z. B. die Dicke der Isolierbeschichtung, die beispielsweise auf den Leiterdraht aufgebracht ist, dünner gemacht werden kann, kann im Ergebnis die Querschnittsfläche des Leiterbereichs des Leiterdrahts proportional vergrößert werden, um den Raumfaktor zu vergrößern. Hierdurch sind eine vergrößerte Effizienz und Verbesserungen des Wärmeabstrahlungsverhaltens zu erwarten.
Bei der Ausführungsform 5 war es ferner möglich, zu bestätigen, dass die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auf ein Maximum von 46,9% der Spannungen zwischen den Phasen gedämpft werden können. Um diese elektrische Potentialdifferenz herauszufinden, wurde der Spannungsabfall berechnet, der in einer einzelnen Windung der Wicklungskörper 22 auftritt. Die elektrische Potentialdifferenz, die in den Leiterdrähten auftritt, welche in einer identischen Nut aufgenommen sind, wurde berechnet und in allen Nuten 13 verglichen. Die maximale elektrische Potentialdifferenz wurde dann verwendet.
Außerdem werden in den obigen Ausführungsformen 1 bis 5 die Wicklungskörper 22 konfiguriert, indem fügebereichslose durchgehende Leiterdrähte wendelförmig gewickelt werden. Die Wicklungskörper können jedoch beispielsweise auch konfiguriert werden, indem Leiterdrähte wendelförmig gewickelt werden, welche durch Verbinden kurzer Leiter hergestellt werden.
Ausführungsform 6
28 ist ein Halbschnitt, der eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt; 29 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt; 30 ist eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
31 ist eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Anker bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet wird; 32 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung bildet; 33 ist eine Draufsicht, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsanordnung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung bildet.
34 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand erläutert, in welchem die Wicklungskörper, die die Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung bilden, in Nuten aufgenommen sind; 35 ist eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsanordnung zeigt, die eine Ankerwicklung eines Ankers bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
36 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung erläutert; und 37 ist ein Diagramm, das das Verfahren zum Aufbauen des Ankers der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung erläutert. In 34 sind 1, 2, 6, 7, 8, 12 und 13 die Nutnummern, welche den Nuten 33 sequenziell in Umfangsrichtung zugeordnet worden sind.
In den 28 und 29 ist eine elektrische Rotationsmaschine 101 gezeigt, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse 1, das Folgendes aufweist: einen mit einem Boden versehenen zylindrischer Rahmen 2; und eine Endplatte 3, die eine Öffnung des Rahmens 2 schließt; einen Anker 10A, der an einem zylindrischen Bereich des Rahmens 2 in einem innen eingepassten Zustand befestigt ist; und einen Rotor 5, der an einer Drehwelle 6 befestigt ist, welche rotierbar in dem Bodenbereich des Rahmens 2 und der Endplatte 3 mittels Lagern 4 gelagert ist, so dass er rotierbar an der inneren Umfangsseite des Ankers 10A angeordnet ist.
Darüber hinaus ist die elektrische Rotationsmaschine 101 auf eine ähnliche oder identische Weise wie diejenige der elektrischen Rotationsmaschine 100 gemäß der obigen Ausführungsform 1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass der Anker 10A anstelle des Ankers 10 verwendet wird.
Nachstehend wird die Konfiguration des Ankers 10A detailliert unter Bezugnahme auf die 30 bis 35 erläutert.
Wie in 30 gezeigt, weist der Anker 10 Folgendes auf: einen Ankerkern 30; und eine Ankerwicklung 40, die auf dem Ankerkern 30 angebracht ist. Um die Erklärung zu vereinfachen, beträgt hier die Polzahl p zehn, die Nutzahl s im Ankerkern 30 beträgt sechzig, und die Ankerwicklung 40 ist eine Dreiphasen-Wicklung. Mit anderen Worten: Die Nutzahl pro Phase und pro Pol q beträgt zwei.
Wie in 31 gezeigt, werden Kernblöcke 31 gebildet, indem der ringförmige Ankerkern 30 in dreißig gleiche Bereiche in Umfangsrichtung geteilt wird, und sie weisen Folgendes auf: einen hinteren Kernbereich 31a, der einen ringbogenförmigen Querschnitt aufweist, welcher durch Laminieren und Integrieren einer vorbestimmten Anzahl von elektromagnetischen Stahl-Flächenkörpern hergestellt wird; und einen Zahn 31b, der so angeordnet ist, dass er radial nach innen von einer Wandfläche auf dem Innenumfang des hinteren Kernbereichs 31a verläuft.
Der Ankerkern 30 wird in einer Ringform aufgebaut, indem dreißig Kernblöcke 31 in Umfangsrichtung angeordnet und integriert werden, und zwar indem Umfangsseiten-Flächen der hinteren Kernbereiche 31a so aneinander angrenzend angeordnet werden, dass die Zähne 31b radial nach innen orientiert sind. Die Nuten 33, welche von in Umfangsrichtung angrenzenden Zähnen 31b gebildet werden, sind in gleichmäßigem Teilungswinkel in Umfangsrichtung angeordnet, so dass sie auf einer inneren Umfangsseite offen sind. Die Zähne 31b sind so geformt, dass sie eine sich verjüngende Form haben, wobei die Breite in Umfangsrichtung radial nach innen allmählich schmaler wird, und der Querschnitt der Nuten 33 senkrecht zur Mittelachse des Ankerkerns 30 ist rechteckig.
In den 32 und 33 ist Folgendes gezeigt: Ein Wicklungskörper 42 wird hergestellt, indem ein Leiterdraht 39 mit kreisförmigem Querschnitt vom Durchmesser d, der beispielsweise aus mit einem Isolier-Emaille-Harz beschichteten fügebereichslosem Kupferdraht oder Aluminiumdraht gebildet ist, in ein (unten beschriebenes) δ-förmiges Spulenmuster gewickelt wird. Außerdem kann ein Leiterdraht mit rechteckigem Querschnitt im Wicklungskörper 22 verwendet werden, und zwar anstelle des Leiterdrahts 39 mit rundem Querschnitt.
Der Wicklungskörper 42 wird hergestellt, indem der Leiterdraht 39 in ein δ-förmiges Spulenmuster gewickelt wird, das aus Folgendem gebildet wird: einem ersten geradlinigen Bereich 39a, einem ersten Spulen-Endbereich 39e, einem zweiten geradlinigen Bereich 39b, einem zweiten Spulen-Endbereich 39f, einem dritten geradlinigen Bereich 39c, einem dritten Spulen-Endbereich 39g und einem vierten geradlinigen Bereich 39d.
Dieser Wicklungskörper 42 wird in drei Nuten 33 eingesetzt, die in einem Teilungswinkel von sechs Nuten (einem Teilungsmaß von einem Magnetpol) voneinander beabstandet sind, wie in 34 gezeigt. Im Einzelnen ist der Wicklungskörper 42 in den Ankerkern 30 hineinmontiert, so dass der erste geradlinige Bereich 39a in die Nuten 33 bei Nummer 1 eingesetzt ist, dass der zweite und vierte geradlinige Bereich 33b und 33d in die Nuten 33 bei Nummer 7 eingesetzt sind, und dass der dritte geradlinige Bereiche 39c in die Nuten 33 bei Nummer 13 eingesetzt ist.
Der erste, zweite und dritte Spulen-Endbereich 39e, 39f und 39g weisen jeweils einen Armbereich auf, der um d radial versetzt ist. Der erste, zweite, dritte und vierte geradlinige Bereich 39a, 39b, 39c und 39d sind dadurch in drei Nuten 33 eingesetzt, die um einen Teilungswinkel von sechs Nuten (einem Teilungsmaß von einem Magnetpol) voneinander beabstandet sind, so dass radiale Bereiche innerhalb der Nuten 33 radial nach innen geändert werden, und zwar ausgehend von einer radialen Außenseite.
Ein Wicklungsbeginn des Leiterdrahts 39, der nach außen in der Nähe eines ersten Endes des Ankerkerns 30 von dem ersten geradlinigen Bereich 39a verläuft, welcher in die radial am weitesten außenliegende Position innerhalb der Nuten 33 bei Nummer 1 eingesetzt ist, wird zu einem Wicklungsende 39h, und ein Wicklungsabschluss des Leiterdrahts 39, der nach außen in der Nähe des ersten Endes des Ankerkerns 30 von dem vierten geradlinigen Bereich 39d verläuft, welcher in die radial am weitesten innenliegende Position innerhalb der Nuten 33 bei Nummer 7 eingesetzt ist, wird zu einem Wicklungsende 39i. Diese Wicklungsenden 39h und 39i sind mit anderen Wicklungskörpern 42, mit elektrischen Energie-Zuführungsbereichen oder mit Neutralpunkten usw. verbunden.
Sechzig Wicklungskörper 42, die auf diese Weise ausgebildet sind, sind in Umfangsrichtung in einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut angeordnet, um eine Wicklungsanordnung 41 auszubilden, wie in 35 gezeigt. In der Wicklungsanordnung 41, die auf diese Weise aufgebaut ist, sind sechzig Spalten von vier (ersten, zweiten, dritten und vierten) geradlinigen Bereichen 49a, 39b, 39c und 39d in Umfangsrichtung unter einem ungefähr gleichförmigen Teilungswinkel angeordnet.
Um den Anker 10A aufzubauen, werden dreißig Kernblöcke 31 zunächst unter einem ungefähr gleichförmigen Teilungswinkel in Umfangsrichtung angeordnet, so dass die jeweiligen Zähne 31b an der radialen Außenseite zwischen angrenzenden Spalten von ersten, zweiten, dritten und vierten geradlinigen Bereichen 39a, 39b, 39c und 39d der Wicklungsanordnung 41 angeordnet sind, wie in 36 gezeigt. Danach werden die Kernblöcke 31, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, gleichzeitig radial nach innen bewegt. Die jeweiligen Zähne 31b der jeweiligen Kernblöcke 31 werden dadurch zwischen den angrenzenden Spalten der ersten, zweiten, dritten und vierten geradlinigen Bereiche 39a, 39b, 39c und 39d angeordnet.
Die Flächen an der Umfangsseite der angrenzenden Kernblöcke 31 grenzen dadurch aneinander an, was eine Bewegung der Kernblöcke 31 radial nach innen verhindert, und die Wicklungsanordnung 41 wird dadurch auf dem Ankerkern 30 montiert, wie in 37 gezeigt. Innerhalb von jeder der Nuten 33 sind vier erste, zweite, dritte und vierte geradlinige Bereiche 39a, 39b, 39c und 39d aufgenommen, um so in einer einzelnen Spalte in Radialrichtung ausgerichtet zu sein. Ein (unten beschriebener) vorbestimmter Verbindungsvorgang kommt bei den Wicklungsenden 29h und 32i der Wicklungsanordnung 41 zum Einsatz, um die Wicklungsanordnung 40 auszubilden. Dadurch wird der Anker 10A hergestellt.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Aufbauen des Ankers 40 unter Bezugnahme auf die 38 bis 41 beschrieben. 38 ist eine End-Aufrissansicht des Ankers in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung, und zwar betrachtet von einer Seite in der Nähe eines zweiten axialen Endes, 39 ist ein Verbindungsdiagramm für die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
40 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 41 ist eine Teil-Schrägprojektion, die die nähere Umgebung von elektrischen Energie-Zuführungsbereichen der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 38 sind 1, 7, 13 usw. bis 55 die Nutnummern, welche den Nuten 33 sequenziell in Umfangsrichtung zugeordnet worden sind.
Zunächst gilt in 38 Folgendes: U1-1a, U1-2a etc. bis U1-10a und U1-1b, U1-2b etc. bis U1-10b sind Wicklungsenden 42h und 42i der Wicklungskörper 42, welche eine U1-Phase bilden, die in eine Gruppe von Nuten 33 bei den Nutzahlen (1 + 6n) hineinmontiert sind, wobei n eine natürliche Zahl ist, welche 0 einschließt. U2-1a, U2-2a etc. bis U2-10a und U2-1b, U2-2b etc. bis U2-10b sind Wicklungsenden 42h und 42i von Wicklungskörpern 42, welche eine U2-Phase bilden, die in eine Gruppe von Nuten 33 bei den Nutzahlen (2 + 6n) hineinmontiert sind.
Wicklungskörper 42 sind ebenfalls in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (3 + 6n) hineinmontiert, um eine V1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 42 sind in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (4 + 6n) hineinmontiert, um eine V2-Phase zu bilden. Wicklungskörper 42 sind ebenfalls in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (5 + 6n) hineinmontiert, um eine W1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 42 sind in eine Nutgruppe bei den Nutzahlen (6 + 6n) hineinmontiert, um eine W2-Phase zu bilden.
Um die Erläuterung zu vereinfachen, sind hier nur die folgenden gezeigt: V1-1a und V1-1b (Wicklungsenden der Wicklungskörper 42, welche die V2-Phase bilden); V2-1a und V2-1b (Wicklungsenden der Wicklungskörper 42, welche die V2-Phase bilden); W1-1a und W1-1b (Wicklungsenden der Wicklungskörper 42, welche die W1-Phase bilden); und W2-1a und W2-1b (Wicklungsenden der Wicklungskörper 42 welche die W2-Phase bilden).
Nachstehend wird ein Verfahren zum Verbinden einer ersten bis vierten Gruppe U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen beschrieben, welche eine U-Phasenspule bilden, und zwar unter Bezugnahme auf 39. Da die V-Phasenspule und die W-Phasenspule ebenfalls auf eine ähnliche Weise wie die U-Phasenspule verbunden sind, wird außerdem deren Erläuterung hier weggelassen.
U1-1b und U1-3a, U1-3b und U1-5a, U1-5b und U1-7a sowie U1-7b und U1-9a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, werden durch Schweißen etc. verbunden, so dass sie die erste Gruppe U101 kleiner Spulen bilden. Auf ähnliche Weise werden U1-2b und U1-4a, U1-4b und U1-6a, U1-6b und U1-8a sowie U1-8b und U1-10a der Wicklungskörper 42, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, durch Schweißen etc. verbunden, so dass sie die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen bilden.
Außerdem werden U1-9b und U1-10b der Wicklungskörper 42, die in die Nuten 33 eingesetzt sind, welche um einen elektrischen Winkel von π voneinander beabstandet sind, unter Verwendung eines Leiterdrahts U71 verbunden, um eine U1-1-Phasenspule zu bilden, welche dadurch konfiguriert wird, dass die erste Gruppe 101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe 102 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden.
Auf ähnliche Weise werden U2-1b und U2-3a, U2-3b und U2-5a, U2-5b und U2-7a sowie U2-7b und U2-9a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind, durch Schweißen etc. miteinander verbunden, um die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen zu bilden. Auf ähnliche Weise werden U2-2b und U2-4a, U2-4b und U2-6a, U2-6b und U2-8a sowie U2-8b und U2-10a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind, durch Schweißen etc. miteinander verbunden, um die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen zu bilden.
Außerdem werden U2-1b und U2-2b der Wicklungskörper 42, die in die Nuten 33 eingesetzt sind, welche um einen elektrischen Winkel von π voneinander beabstandet sind, unter Verwendung eines Leiterdrahts U72 verbunden, um eine U2-Phasenspule zu bilden, welche dadurch konfiguriert wird, dass die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden.
Die erste, zweite, dritte und vierte Gruppe U101, U102, U201 und U202 kleiner Spulen, die auf diese Weise ausgebildet sind, sind jeweils Spulen, welche so angebracht sind, dass sie ungefähr eine Umrundung (360 mechanische Grad) in Umfangsrichtung um den Ankerkern 30 ausmachen.
U2-10b der U2-Phasenspule wird verlängert und mit U1-2a eines Wicklungskörpers 42 verbunden, der in die Nuten 33 eingesetzt werden, welche um einen elektrischen Winkel von (π – π/6) voneinander beabstandet sind, um eine U-Phasenspule zu bilden, die ausgebildet wird, indem die U1-Phasenspule und die U2-Phasenspule in Reihe geschaltet werden.
Eine U-Phasenspule, die in Reihe geschaltet ist, und zwar in der Reihenfolge der ersten Gruppe U101 kleiner Spulen, der zweiten Gruppe U102 kleiner Spulen, der dritten Gruppe U201 kleiner Spulen und der vierten Gruppe U202 kleiner Spulen ausgehend vom elektrischen Energie-Zuführungsbereich in Richtung des Neutralpunkts wird erhalten, indem U1-1a, welche einen Anschluss der U-Phasenspule bildet, zu einem elektrischen Energie-Zuführungsbereich gemacht wird, und indem U2-9b, welche ebenfalls einen Anschluss der Spule bildet, zu einem Neutralpunkt gemacht wird, wie in 40 gezeigt.
Ferner gilt in 40 Folgendes: U1-1, U1-2 usw. bis U1-10 bilden einen Wicklungskörper 42, der in die Nutgruppe bei den Nutzahlen (1 + 6n) hineinmontiert ist, wobei U1-1 einem Wicklungskörper 42 entspricht, in welchem ein Wicklungsende 42h in die Nuten 33 bei Nummer 1 eingeführt ist, wobei U1-2 einem Wicklungskörper 42 entspricht, in welchem ein Wicklungsende 42h in die Nuten 33 bei Nummer 7 eingeführt ist, und wobei U1-10 einem Wicklungskörper 42 entspricht, in welchem ein Wicklungsende 42h in die Nuten 33 bei Nummer 55 eingeführt ist.
U2-1, U2-2 usw. bis U2-10 bilden einen Wicklungskörper 42, der in die Nutgruppe bei den Nutzahlen (2 + 6n) hineinmontiert ist, wobei U2-1 einem Wicklungskörper 42 entspricht, in welchem ein Wicklungsende 42h in die Nuten 33 bei Nummer 2 eingeführt ist, wobei U2-2 einem Wicklungskörper 42 entspricht, in welchem ein Wicklungsende 42h in die Nuten 33 bei Nummer 8 eingeführt ist, und wobei U2-10 einem Wicklungskörper 42 entspricht, in welchem ein Wicklungsende 42h in die Nuten 33 bei Nummer 56 eingeführt ist.
In der Ankerwicklung 40, die auf diese Weise verbunden ist, gilt wie in 41 gezeigt Folgendes: Kreuzungsdrähte U71, V71 und W71 sind so angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung entlang einer inneren Umfangsseite der Spulenenden verlaufen, so dass sie elektrisch voneinander isoliert sind. Kreuzungsdrähte U72, V72 und W72 sind so angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung entlang einer äußeren Umfangsseite der Spulenenden verlaufen, so dass sie elektrisch voneinander isoliert sind. Der Leiterdraht, der U2-10b bildet, wird verlängert und mit U1-2a verbunden, aber U1-2a und U2-10b können auch unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts verbunden werden.
Hierbei sind die U-Phasenspule, die V-Phasenspule und die W-Schicht-Spule Mehrschicht-Wicklungskonstruktionen, in welchen drei Gruppen kleiner Spulen in einer einzigen Nut 33 aufgenommen sind. Wie in 41 gezeigt, werden U2-9b, V2-9b und W2-9b unter Verwendung eines Sternpunkt-Kreuzungsdrahts 74 verbunden, um eine Ankerwicklung 40 zu erhalten, die ausgebildet wird, indem die U-Phasenspule, die V-Phasenspule und die W-Schicht-Spule in Sternschaltung verbunden werden. Die Ankerwicklung 40 bildet eine dreiphasige Wechselstromwicklung, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist.
Folglich bildet die elektrische Rotationsmaschine 100A einen Motor mit zehn Polen, sechzig Nuten, innenliegendem Rotor und drei Phasen. Außerdem beträgt in der elektrischen Rotationsmaschine 100A die Nutzahl pro Phase pro Pol q zwei, die Polzahl p beträgt zehn, die Anzahl von Wicklungskörpern 42, die in einer einzigen Nut 33 aufgenommen sind beträgt drei, und die Anzahl von Gruppen kleiner Spulen pro Phase (2q) beträgt vier. Daraus ergibt sich, dass die Anzahl von Wicklungskörpern 22, die jede der Gruppen kleiner Spulen bilden, welche in Reihe geschaltet sind, fünf (p/2) beträgt.
Bei der Ausführungsform 6 gilt Folgendes: Da Gruppen kleiner Spulen, welche jede der Phase ausbilden, jeweils konfiguriert werden, indem fünf Wicklungskörper 42 die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden sind, können die Längen der Kreuzungsbereiche, die die Wicklungskörper 42 miteinander verbinden, ebenfalls verkürzt werden.
Folglich kann eine Verkleinerung erzielt werden, ohne die Spulenenden der Ankerwicklung 40 axial zu verlängern. Da die Längen der Kreuzungsbereiche, welche die Wicklungskörper 42 miteinander verbinden, kürzer sind, nimmt der Widerstand in jeder der Phasenspulen, welche die Ankerwicklung 40 bilden, ebenfalls ab. Dies ermöglicht eine erhöhte Effizienz.
Die Phasenspulen werden ausgebildet, indem vier Gruppen kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden. Da zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, aufeinanderfolgend verbunden sind, können elektrische Potentialdifferenzen unterbunden werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 33 auftreten.
Mit anderen Worten: Wie durch die Pfeile in 40 angezeigt, werden die Wicklungskörper U1-1 und U1-2 in ein- und dieselbe Nut 33 eingesetzt, und die Wicklungskörper U2-10 und U2-9 werden in ein- und dieselbe Nut 33 eingesetzt. Dies maximiert die elektrischen Potentialdifferenzen, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nut 33 auftreten, aber die betreffenden elektrischen Potentialdifferenzen werden auf ungefähr die halbe Phasenspannung abgesenkt.
Da die Gruppen kleiner Spulen mittels Kreuzungsdrähten U71, U72, V71, V72, W71 und W72 verbunden sind, kann eine Verbindung der Gruppen kleiner Spulen auf einfache Weise dadurch verändert werden, indem die Formen und Positionen der Leiterdrähte verändert werden, welche die Kreuzungsdrähte U71, U72, V71, V72, W71 und W72 verändert werden. Dies erlaubt es, dass Veränderungen des Entwurfs der Ankerwicklung 40 auf einfache Weise Rechnung getragen werden kann.
Ausführungsform 7
42 ist ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung, und 43 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 42 und 43 gilt Folgendes: U1-1b und U1-3a, U1-3b und U1-5a, U1-5b und U1-7a sowie U1-7b und U1-9a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, sind durch Schweißen etc. verbunden, so dass sie eine erste Gruppe U101 kleiner Spulen bilden.
Auf ähnliche Weise sind U1-6b und U1-8a, U1-8b und U1-10a, U1-10b und U1-2a sowie U1-2b und U1-4a der Wicklungskörper 42, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, durch Schweißen etc. verbunden, so dass sie eine zweite Gruppe U102 kleiner Spulen bilden. Außerdem sind U1-9b und U1-4b der Wicklungskörper 42, die in die Nuten 33 eingesetzt sind, welche um einen elektrischen Winkel von 5π voneinander beabstandet sind, unter Verwendung eines Leiterdrahts U71 verbunden, um eine U1-Phasenspule zu bilden, welche dadurch konfiguriert wird, dass die erste Gruppe 101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe 102 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden.
Auf ähnliche Weise sind U2-1b und U2-3a, U2-3b und U2-5a, U2-5b und U2-7a sowie U2-7b und U2-9a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind, durch Schweißen etc. miteinander verbunden, um eine dritte Gruppe U201 kleiner Spulen zu bilden. Auf ähnliche Weise sind U2-6b und U2-8a, U2-8b und U2-10a, U2-10b und U2-2a sowie U2-2b und U2-4a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind, durch Schweißen etc. miteinander verbunden, um eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen zu bilden.
Außerdem sind U2-6a und U2-1a der Wicklungskörper 42, die in die Nuten 33 eingesetzt sind, welche um einen elektrischen Winkel von 5π voneinander beabstandet sind, unter Verwendung eines Leiterdrahts U72 verbunden, um eine U2-Phasenspule zu bilden, welche dadurch konfiguriert wird, dass die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden.
Die erste, zweite, dritte und vierte Gruppe U101, U102, U201 und U202 kleiner Spulen, die auf diese Weise ausgebildet sind, sind jeweils Spulen, welche so angebracht sind, dass sie ungefähr eine Umrundung (360 mechanische Grad) in Umfangsrichtung um den Ankerkern 30 ausmachen.
U2-4b der U2-Phasenspule wird verlängert und mit U1-6a eines Wicklungskörpers 42 verbunden, der in die Nuten 33 eingesetzt ist, welche um einen elektrischen Winkel von (2π – π/6) voneinander beabstandet sind, um eine U-Phasenspule zu bilden, die ausgebildet wird, indem die U1-Phasenspule und die U2-Phasenspule in Reihe geschaltet werden.
Eine U-Phasenspule, die in Reihe geschaltet ist, und zwar in der Reihenfolge der ersten Gruppe U101 kleiner Spulen, der zweiten Gruppe U102 kleiner Spulen, der dritten Gruppe U202 kleiner Spulen und der vierten Gruppe U201 kleiner Spulen ausgehend vom elektrischen Energie-Zuführungsbereich in Richtung des Neutralpunkts, wird erhalten, indem U1-1a, welche einen Anschluss der U-Phasenspule bildet, zu einem elektrischen Energie-Zuführungsbereich gemacht wird, und indem U2-9b, welche ebenfalls einen Anschluss der Spule bildet, zu einem Neutralpunkt gemacht wird, wie in 43 gezeigt.
Eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule werden ebenfalls auf ähnliche oder identische Weise zu derjenigen der U-Phasenspule hergestellt.
Außerdem ist der Rest der Konfiguration auf ähnliche oder identische Weise wie in der obigen Ausführungsform 6 ausgebildet.
Bei der Ausführungsform 7 werden die Gruppen kleiner Spulen, die jede der Phase ausbilden, jeweils konfiguriert, indem fünf Wicklungskörper 42, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden werden.
Die Phasenspulen werden ausgebildet, indem vier Gruppen kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden, und zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, werden aufeinanderfolgend verbunden.
Außerdem sind die Gruppen kleiner Spulen miteinander durch Kreuzungsdrähte verbunden. Im Ergebnis können ähnliche oder identische Wirkungen wie diejenigen der obigen Ausführungsform 6 auch in der Ausführungsform 7 erhalten werden.
Bei der Ausführungsform 7 wird die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen konfiguriert, indem fünf Wicklungskörper in Reihe geschaltet werden, und zwar der Reihe nach in der Reihenfolge U1-4, U1-2, U1-10, U1-8 und U1-6. Die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen wird konfiguriert, indem fünf Wicklungskörper in Reihe geschaltet werden, und zwar der Reihe nach in der Reihenfolge U2-4, U2-2, U2-10, U2-8 und U2-6.
Wie durch die Pfeile in 43 dargestellt, sind folglich die Wicklungskörper U1-1 und U1-10 sowie die Wicklungskörper U2-10 und U2-9 in identische Nutgruppen 33 eingesetzt, was die elektrischen Potentialdifferenzen, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auftreten, maximiert. Die elektrischen Potentialdifferenzen sind jedoch kleiner als die maximalen elektrischen Potentialdifferenzen in der obigen Ausführungsform 6.
Folglich können die maximalen elektrischen Potentialdifferenzen, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 33 auftreten, klein gehalten werden, indem die Reihenfolge der Verbindung der Wicklungskörper verändert wird, welche die Gruppen kleiner Spulen bilden. Hierbei gilt Folgendes: Da die Kreuzungsdrähte verwendet werden, indem die Gruppen kleiner Spulen miteinander verbunden werden, kann die Verbindung einfach vorgenommen werden, und zwar selbst dann, wenn die Verbindungsabstände zwischen den Gruppen kleiner Spulen verlängert sind.
Ausführungsform 8
44 ist ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung, und 45 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 44 und 45 gilt Folgendes: U1-1b und U1-3a, U1-3b und U1-5a, U1-5b und U1-7a sowie U1-7b und U1-9a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, sind durch Schweißen etc. verbunden, so dass sie eine erste Gruppe U101 kleiner Spulen bilden. Auf ähnliche Weise sind U1-2b und U1-4a, U1-4b und U1-6a, U1-6b und U1-8a sowie U1-8b und U1-10a der Wicklungskörper 42, die um 360 elektrische Grad voneinander getrennt sind, durch Schweißen etc. verbunden, so dass sie die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen bilden.
Auf ähnliche Weise sind U2-2b und U2-4a, U2-4b und U2-6a, U2-6b und U2-8a sowie U2-8b und U2-10a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind, durch Schweißen etc. miteinander verbunden, um die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen zu bilden. Auf ähnliche Weise sind U2-1b und U2-3a, U2-3b und U2-5a, U2-5b und U2-7a sowie U2-7b und U2-9a von Wicklungskörpern 42, die um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind, durch Schweißen etc. miteinander verbunden, um eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen zu bilden.
Die erste, zweite, dritte und vierte Gruppe U101, U102, U201 und U202 kleiner Spulen, die auf diese Weise ausgebildet sind, sind jeweils Spulen, welche so angebracht sind, dass sie ungefähr eine Umrundung (360 mechanische Grad) in Umfangsrichtung um den Ankerkern 30 ausmachen.
U1-9b und U2-1a der Wicklungskörper 42, die in die Nuten 33 eingesetzt sind, welche um einen elektrischen Winkel von (π + π/6) voneinander beabstandet sind, werden unter Verwendung eines Leiterdrahts U71 verbunden, um eine Teilspule zu bilden, die konfiguriert wird, indem die erste Gruppe 101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe 202 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden. U1-2a und U2-10b der Wicklungskörper 42, die in die Nuten 33 eingesetzt sind, welche um einen elektrischen Winkel von (π – π/6) voneinander beabstandet sind, werden unter Verwendung eines Leiterdrahts U72 verbunden, um eine Teilspule zu bilden, die konfiguriert wird, indem die zweite Gruppe 102 kleiner Spulen und die dritte Gruppe 201 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden.
Außerdem werden U1-1a und U1-10b unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts U73 verbunden, und U2-2a und U1-9b sind unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts U73 verbunden. Dadurch wird eine U-Phasenspule erhalten, die gebildet wird, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet werden, in welcher zehn Wicklungskörper 42 in Reihe geschaltet sind. Der Verbindungsbereich von U1-1a und U1-10b wird zu einem elektrischen Energie-Zuführungsbereich, und der Verbindungsbereich von U2-2a und U1-9b wird zu einem Neutralpunkt.
In jeder der Teilspulen, die in dieser U-Phasenspule parallelgeschaltet sind, sind zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, an Positionen verbunden, welche eine identische Reihenfolge haben, und zwar bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung. Mit anderen Worten: Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind jeweils so verbunden, dass sie in einer ersten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der Teilspulen sind.
Die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind auf ähnliche Weise so verbunden, dass sie in einer zweiten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der Teilspulen sind.
Eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule werden ebenfalls auf ähnliche oder identische Weise zu derjenigen der U-Phasenspule hergestellt.
Außerdem ist der Rest der Konfiguration auf ähnliche oder identische Weise wie in der obigen Ausführungsform 6 ausgebildet.
Bei der Ausführungsform 8 gilt Folgendes: Da die Gruppen kleiner Spulen, welche jede der Phase ausbilden, jeweils konfiguriert werden, indem fünf Wicklungskörper 42, die so angeordnet sind, dass sie um 360 elektrische Grad in Umfangsrichtung beabstandet sind, in Reihenschaltung in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung verbunden sind, können die Längen der Kreuzungsbereiche, die die Wicklungskörper 42 miteinander verbinden, ebenfalls verkürzt werden, was es ermöglicht, dass eine Verkleinerung erzielt wird.
Die Phasenspulen werden konfiguriert, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet werden, welche hergestellt werden, indem eine Gruppe kleiner Spulen, die in jeder der Nutgruppen aufgenommen ist, in Reihe geschaltet wird. Da Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind so verbunden sind, dass sie sich an Positionen befinden, welche bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung die gleiche Reihenfolge haben, und zwar in jeder der Teilspulen, die parallelgeschaltet sind, können elektrische Potentialdifferenzen verringert werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 33 auftreten.
Außerdem werden in den obigen Ausführungsformen 6 bis 8 die Wicklungskörper hergestellt, indem Leiterdrähte in ein δ-örmiges Spulenmuster gewickelt werden, aber die Wicklungskörper können auch hergestellt werden, indem Leiterdrähte mehrmahls aufeinanderfolgend in ein δ-förmiges Spulenmuster gewickelt werden.
Ausführungsform 9
46 ist eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 47 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der eine Ankerwicklung eines Ankers bildet, welcher in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
48 ist eine Draufsicht, die Verbindungsdraht-Bereiche der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt, 49 ist ein Verbindungsdiagramm für die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung, und 50 ist ein schematisches Diagramm, das die U-Phasenspule der Ankerwicklung in der elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 46 gezeigt, weist ein Anker 10B Folgendes auf: einen Ankerkern 30; und eine Ankerwicklung 50, die auf dem Ankerkern 30 angebracht ist. Um die Erklärung zu vereinfachen, beträgt hier die Polzahl p zehn, die Nutzahl s im Ankerkern 30 beträgt sechzig, und die Ankerwicklung 50 ist eine Dreiphasen-Wicklung. Mit anderen Worten: Die Nutzahl pro Phase und pro Pol q beträgt zwei.
Wie in 47 gezeigt, wird eine Spule 52 ausgebildet, indem ein Leiterdraht 39 mit kreisförmigem Querschnitt vom Durchmesser d, der aus fügebereichslosem Kupferdraht oder Aluminiumdraht gebildet ist, welcher mit einem isolierenden Emailleharz beschichtet ist, beispielsweise für ungefähr eine Umrundung in einer Wellenwicklung auf den Ankerkern 30 gewickelt wird. Außerdem kann ein Leiterdraht mit rechteckigem Querschnitt in der Spule 52 verwendet werden, und zwar anstelle des Leiterdrahts 39 mit rundem Querschnitt.
Die Spule 52 weist Folgendes auf: zehn geradlinige Bereiche 52a, die mit einem Teilungswinkel von sechs Nuten (einem Teilungsmaß von einem einzelnen Magnetpol) in Umfangsrichtung angeordnet sind; und Spulen-Endbereiche 52b, die wechselweise erste longitudinale Endbereiche von angrenzenden geradlinigen Bereichen 52a miteinander und zweite longitudinale Endbereiche von angrenzenden geradlinigen Bereichen 52a miteinander in Umfangsrichtung verbinden.
Die Spulen-Endbereiche 52b weisen jeweils einen Armbereich auf, der radial um d versetzt ist. Die zehn geradlinigen Bereiche 52a sind dadurch in Umfangsrichtung angeordnet, so dass sie die radiale Position zwischen einer radialen Innenseite und einer radialen Außenseite wechseln. Ein Wicklungsanfang der Spule 52 ist eine Beginnstelle 52c, und ein Wicklungsabschluss bildet eine Endstelle 52d.
Eine Wicklungsanordnung 51 wird hergestellt, indem Spulengruppen radial in zwei Schichten angeordnet werden, wobei die Spulengruppen hergestellt werden, indem zwölf von diesen Spulen 52 mit einem Teilungsmaß von einer einzigen Nut in Umfangsrichtung angeordnet werden. In der Wicklungsanordnung 51, die auf diese Weise hergestellt wird, sind sechzig Spalten von vier geradlinigen Bereichen 52a, die radial in einer einzelnen Spalte ausgerichtet sind, mit einem Teilungsmaß von einer Nut in Umfangsrichtung angeordnet.
Um den Anker 10B aufzubauen, werden dreißig Kernblöcke 31 unter einem ungefähr gleichförmigen Teilungswinkel in Umfangsrichtung angeordnet, so dass die jeweiligen Zähne 31b an der radialen Außenseite zwischen angrenzenden Spalten von geradlinigen Bereichen 52a der Wicklungsanordnung 51 angeordnet sind. Danach werden die Kernblöcke 31, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, gleichzeitig radial nach innen bewegt. Die jeweiligen Zähne 31b der Kernblöcke 31 werden dadurch zwischen den angrenzenden Spalten der geradlinigen Bereiche 52a angeordnet.
Die Flächen an der Umfangsseite der angrenzenden Kernblöcke 31 grenzen dadurch aneinander an, was eine Bewegung der Kernblöcke 31 radial nach innen verhindert, und die Wicklungsanordnung 51 wird dadurch auf dem Ankerkern 30 montiert. Ein (unten beschriebener) vorbestimmter Verbindungsvorgang kommt bei den Anfangsstellen 52c und den Endstellen 52d der Spulen 52 zum Einsatz, welche die Wicklungsanordnung 51 ausbilden, um die Ankerwicklung 50 auszubilden. Dadurch wird der Anker 10B hergestellt.
Nachstehend wird ein Verbindungsverfahren für die Wicklungsanordnung 51 unter Bezugnahme auf die 48 und 49 beschrieben. Die Wicklungsanordnung 51 wird hergestellt, indem vierundzwanzig Spulen 52 miteinander verflochten werden. Wie in 48 gezeigt, sind die achtundvierzig Anfangsstellen 52c und Endstellen 52d, welche die Endbereiche der vierundzwanzig Spulen 52 bilden, in einem Bereich von einem Teilungsmaß von zwei Magnetpolen in Umfangsrichtung konzentriert.
Um das Verbindungsverfahren zu erläutern, werden hier die Anfangsstellen 52c und die Endstellen 52d einer jeden Spule 52 durch eine Zeichenkette mit fünf Zeichen als ein zweckmäßiges Mittel bezeichnet. Ein erste (numerisches) Zeichen der Zeichenkette bezeichnet die radialen Positionen innerhalb der Nuten 33 der geradlinigen Bereiche 52a, welche die Anfangsstellen 52c und die Endstellen 52d verbinden. Insbesondere werden Fälle, in welchen die geradlinigen Bereiche, die die Anfangsstellen 52c und die Endstellen 52d verbinden, an erster und zweiter Stelle von einer radialen Außenseite innerhalb der Nuten 33 aufgenommen sind, mit „1” bezeichnet.
Fälle, in welchen sie an dritter und vierter Stelle von der radialen Außenseite innerhalb der Nuten 33 aufgenommen sind, werden mit „2” bezeichnet. Das zweite (alphabetische) Zeichen der Zeichenkette bezeichnet die Phase, zu welcher die Spule 52 gehört. Das dritte (numerische) Zeichen der Zeichenkette bezeichnet die Nutgruppe, in welcher die Spule 52 aufgenommen ist, wobei eine erste Nutgruppe mit „1” bezeichnet wird und eine zweite Nutgruppe mit „2”.
Für das vierte (numerische) Zeichen der Zeichenkette gilt Folgendes: In einer Gruppe von Spulen 52, für welche die ersten drei Zeichen in der Zeichenkette identisch sind, werden die Anfangsstellen 52c und die Endstellen 52d der Spulen 52, welche mit einem Ende in der Nähe der elektrischen Energieversorgung verbunden werden, mit „1” bezeichnet, und die Anfangsstellen 52c und die Enden 52d der Spulen 52, die mit dem gegenüberliegenden Ende von der elektrischen Energieversorgung verbunden werden, werden mit „2” bezeichnet. Bei dem fünften Zeichen der Zeichenkette werden die Anfangsstellen 52c der Spulen 52 mit „a” bezeichnet, und die Endstellen 52d werden mit „b” bezeichnet.
1U11b und 2U11a werden zunächst mittels Schweißens etc. verbunden, um eine erste Gruppe U101 kleiner Spulen mit zwei Wicklungen auszubilden, in welcher zwei Spulen 52 in Reihe geschaltet sind, und 2U12a und 1U12b werden mittels Schweißens etc. verbunden, um eine zweite Gruppe U102 kleiner Spulen mit zwei Wicklungen auszubilden, in welcher zwei Spulen 52 in Reihe geschaltet sind. Danach werden 2U11b und 2U12b unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts U71 verbunden, um eine U1-2-Phasenspule zu bilden, welche konfiguriert wird, indem die erste und die zweite Gruppe kleiner Spulen U101 und U102 in Reihe geschaltet werden.
Danach werden 2U22a und 1U22b mittels Schweißens etc. verbunden, um eine dritte Gruppe U201 kleiner Spulen mit zwei Wicklungen auszubilden, in welcher zwei Spulen 52 in Reihe geschaltet sind, und 1U21b und 2U21a werden mittels Schweißens etc. verbunden, um eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen mit zwei Wicklungen auszubilden, in welcher zwei Spulen 52 in Reihe geschaltet sind. Danach werden 1U22a und 1U21a unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts U72 verbunden, um eine U2-Phasenspule zu bilden, welche gebildet wird, indem die dritte und die vierte Gruppe kleiner Spulen U201 und U202 in Reihe geschaltet werden.
Danach werden 1U12a und 2U22b verbunden, um eine U-Phasenspule zu bilden, welche konfiguriert wird, indem die U1-Phasenspule und die U2-Phasenspule in Reihe geschaltet werden. Eine U-Phasenspule, die in Reihe geschaltet ist, und zwar in der Reihenfolge der ersten Gruppe U101 kleiner Spulen, der zweiten Gruppe U102 kleiner Spulen, der dritten Gruppe U201 kleiner Spulen und der vierten Gruppe U202 kleiner Spulen ausgehend vom elektrischen Energie-Zuführungsbereich in Richtung des Neutralpunkts wird erhalten, indem 1U11a, welche einen Anschluss der U-Phasenspule bildet, zu einem elektrischen Energie-Zuführungsbereich gemacht wird, und indem 2U21b, welche ebenfalls einen Anschluss der Spule bildet, zu einem Neutralpunkt gemacht wird, wie in 50 gezeigt.
Eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule sind ebenfalls auf ähnliche oder identische Weise zu derjenigen der U-Phasenspule ausgebildet. Eine Ankerwicklung 50 wird dadurch erhalten, welche aus einer Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung gebildet ist, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist, welche gebildet wird, indem eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule in Sternschaltung verbunden werden.
Bei der Ausführungsform 9 gilt Folgendes: Da die Phasenspulen konfiguriert werden, indem die vier ersten bis vierten Gruppen U101, U102, U201, U202 kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden, und da Gruppen kleiner Spulen, die in identischen Nutgruppen aufgenommen sind, nacheinander verbunden werden, können die elektrischen Potentialdifferenzen, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 33 auftreten, ebenfalls auf ungefähr der halben Phasenspannung gehalten werden.
Bei der Ausführungsform 9 sind Gruppen kleiner Spulen, die in identischen Nutgruppen aufgenommen sind, aufeinanderfolgend verbunden, aber die Gruppen kleiner Spulen, die in identischen Nutgruppen aufgenommen sind, können auch wechselweise verbunden sein. Mit anderen Worten: Die Phasenspulen können ausgebildet sein, indem die erste Gruppe U101 kleiner Spulen, die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen, die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet werden.
Ausführungsform 10
51 ist ein Verbindungsdiagramm für eine U-Phasenspule einer Ankerwicklung in einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
Bei der Ausführungsform 10 sind eine erste Gruppe U101 kleiner Spulen, eine zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, eine dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und eine vierte Gruppe U202 kleiner Spulen auf ähnliche oder identische Weise wie diejenigen aus der oben beschriebenen Ausführungsform 9 aufgebaut. Eine Teilspule wird hergestellt, in welcher die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen miteinander in Reihenschaltung verbunden werden, indem 2U11b und 1U22a unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 71 verbunden werden. Auf ähnliche Weise wird eine Teilspule hergestellt, in welcher die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen in Reihenschaltung verbunden sind, indem 2U12b und 1U21a unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 72 verbunden werden.
Außerdem werden 1U11a und 1U12a unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 73 verbunden, und 2U22b und 2U21b werden unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts 73 verbunden. Wie in 51 gezeigt, wird dadurch eine U-Phasenspule erhalten, die durch Parallelschalten zweier Teilspulen gebildet wird, in welcher vier Spulen 52 in Reihe geschaltet sind.
In jeder der Teilspulen, die in dieser U-Phasenspule parallelgeschaltet sind, sind zwei Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, an Positionen verbunden, welche eine identische Reihenfolge haben, und zwar bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung.
Mit anderen Worten: Die erste Gruppe U101 kleiner Spulen und die zweite Gruppe U102 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind so verbunden, dass sie in einer ersten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der parallelgeschalteten Teilspulen sind.
Die dritte Gruppe U201 kleiner Spulen und die vierte Gruppe U202 kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, sind auf ähnliche Weise so verbunden, dass sie in einer zweiten Position von dem Ende der elektrischen Energieversorgung von jeder der parallelgeschalteten Teilspulen sind.
Eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule sind ebenfalls auf ähnliche oder identische Weise zu derjenigen der U-Phasenspule ausgebildet. Eine Ankerwicklung wird dadurch erhalten, welche aus einer Dreiphasen-Wechselstrom-Wicklung gebildet ist, die eine verteilte Wicklung von Durchmesserwicklungen (full-pitch) ist, welche gebildet wird, indem eine U-Phasenspule, eine V-Phasenspule und eine W-Phasenspule in Sternschaltung verbunden werden.
Bei der Ausführungsform 10 werden ebenfalls die Phasenspulen konfiguriert, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet werden, welche hergestellt werden, indem eine Gruppe kleiner Spulen, die in einer ersten Nutgruppe aufgenommen ist, und eine Gruppe kleiner Spulen, die in einer zweiten Nutgruppe aufgenommen sind, in Reihe geschaltet werden.
Da Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind so verbunden sind, dass sie sich an Positionen befinden, welche bei Betrachtung ausgehend vom Ende der elektrischen Energieversorgung die gleiche Reihenfolge haben, und zwar in jeder der Teilspulen, die parallelgeschaltet sind, können elektrische Potentialdifferenzen verringert werden, die zwischen den Leiterdrähten innerhalb der Nuten 13 auftreten.
Bei den obigen Ausführungsformen 9 und 10 gilt ferner Folgendes: Vier Spulen sind in identischen Nutgruppen aufgenommen, aber die Anzahl der Spulen, die in identischen Nutgruppen aufgenommen sind, ist nicht auf vier beschränkt, sofern sie 2m ist, wobei m eine natürliche Zahl größer als oder gleich zwei ist. Die Gruppen kleiner Spulen sollten konfiguriert werden, indem in Reihenschaltung zwei Spulen verbunden werden, welche von radial aneinander angrenzenden Leiterdrähten unter den 2m Leiterdrähten gebildet werden, die in einer einzelnen Spalte innerhalb der Nuten angeordnet sind.
In den obigen Ausführungsformen 9 und 10 sind die Nuten in einem Verhältnis von zwei Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet, aber die Nuten können auch in einem Verhältnis von drei oder mehr Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet sein.
In jeder der obigen Ausführungsformen wurde ein Elektromotor mit innenliegendem Rotor erläutert, aber ähnliche oder identische Wirkungen können auch erzielt werden, falls die vorliegende Erfindung bei einem Elektromotor mit außenliegendem Rotor Anwendung findet.
In jeder der obigen Ausführungsformen wurden Fälle beschrieben, in welchen die vorliegende Anmeldung bei einem Elektromotor angewendet wurde, aber ähnliche oder identische Wirkungen können auch erzielt werden, wenn die vorliegende Anmeldung bei einem Generator Anwendung findet.
In jeder der obigen Ausführungsformen wurden Wicklungskörper unter Verwendung von Leiterdrähten hergestellt, die mit einer Isolation beschichtet waren. Eine Isolations-Beschichtungsbehandlung kann jedoch bei Wicklungskörpern Anwendung finden, welche unter Verwendung von Leiterdrähten hergestellt sind, die nicht mit einer Isolation beschichtet sind.

Claims

Elektrische Rotationsmaschine, die einen Anker aufweist, welcher konfiguriert ist, indem eine Ankerwicklung in einen ringförmigen Ankerkern hineinmontiert ist, wobei Nuten an dem Ankerkern in einem Verhältnis von q Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet sind, wobei q eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei: die Ankerwicklung so ausgebildet ist, dass Wicklungskörper mit verteilter Wicklung in einem Teilungsmaß von einer Nut in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Wicklungskörper konfiguriert sind, indem Leiterdrähte in zwei oder drei der Nuten hineingewickelt sind, welche in einem Teilungsmaß von einem Magnetpol voneinander beabstandet sind; die jeweiligen Phasenspulen, die die Ankerwicklung bilden, 2q Spulen aufweisen, welche eine Umrundung in Umfangsrichtung ausmachen, welche ausgebildet sind, indem in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung Wicklungskörper in Reihe geschaltet werden, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, welche um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind; und jede der Phasenspulen konfiguriert ist, indem die 2q Spulen in Reihe geschaltet sind, so dass zwei der Spulen, die in der identischen Nutgruppe aufgenommen sind, aufeinanderfolgend oder wechselweise angeordnet sind.
Elektrische Rotationsmaschine, die einen Anker aufweist, welcher konfiguriert ist, indem eine Ankerwicklung in einen ringförmigen Ankerkern hineinmontiert ist, wobei Nuten an dem Ankerkern in einem Verhältnis von q Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet sind, wobei q eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei: die Ankerwicklung so ausgebildet ist, dass Wicklungskörper mit verteilter Wicklung in einem Teilungsmaß von einer Nut in Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Wicklungskörper konfiguriert sind, indem Leiterdrähte in zwei oder drei der Nuten hineingewickelt sind, welche in einem Teilungsmaß von einem Magnetpol voneinander beabstandet sind; die jeweiligen Phasenspulen, die die Ankerwicklung bilden, 2q Spulen aufweisen, welche eine Umrundung in Umfangsrichtung ausmachen, welche ausgebildet sind, indem in der Reihenfolge der Anordnung in Umfangsrichtung Wicklungskörper in Reihe geschaltet werden, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, welche um 360 elektrische Grad voneinander beabstandet sind; jede der Phasenspulen konfiguriert ist, indem zwei Teilspulen parallelgeschaltet sind, wobei die Teilspulen konfiguriert sind, indem Spulen in Reihe geschaltet sind, welche in verschiedenen Nutgruppen aufgenommen sind; und zwei der Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, an einer identischen Position der Reihenfolge angeordnet sind, welche gezählt wird von einem elektrischen Energie-Zuführungsbereich von jeder der zwei Teilspulen.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindung zwischen den Spulen unter Verwendung eines Kreuzungsdrahts vorgenommen ist, welcher als ein von den Leiterdrähten separates Teil hergestellt ist.
Elektrische Rotationsmaschine, die einen Anker aufweist, welcher konfiguriert ist, indem eine Ankerwicklung in einen ringförmigen Ankerkern hineinmontiert ist, wobei Nuten an dem Ankerkern in einem Verhältnis von q Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet sind, wobei q eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei: die Ankerwicklung eine Mehrzahl von Spulen aufweist, welche jeweils gebildet sind, indem ein Leiterdraht in eine Wellenwicklung für einen Umlauf in Umfangsrichtung in einer Nutgruppe gewickelt ist, die von den Nuten unter einem Teilungsmaß von einem Magnetpol gebildet wird, um wechselweise eine radiale Innenseite und eine radiale Außenseite innerhalb der Nuten zu belegen, wobei 2m der Leiterdrähte in einer einzelnen Spalte radial in jeder der Nuten angeordnet sind, wobei m eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist; die jeweiligen Phasenspulen, die die Ankerwicklung bilden, (m × q) Gruppen kleiner Spulen aufweisen, welche ausgebildet sind, indem Spulen in Reihenschaltung verbunden werden, in welchen die Leiterdrähte innerhalb der Nuten radial aneinander angrenzen; und jede der Phasenspulen konfiguriert ist, indem die (m × q) Gruppen kleiner Spulen in Reihe geschaltet werden, so dass m Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, aufeinanderfolgend oder wechselweise angeordnet sind.
Elektrische Rotationsmaschine, die einen Anker aufweist, welcher konfiguriert ist, indem eine Ankerwicklung in einen ringförmigen Ankerkern hineinmontiert ist, wobei Nuten an dem Ankerkern in einem Verhältnis von q Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet sind, wobei q eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist, wobei: die Ankerwicklung eine Mehrzahl von Spulen aufweist, welche jeweils gebildet sind, indem ein Leiterdraht in eine Wellenwicklung für einen Umlauf in Umfangsrichtung in einer Nutgruppe gewickelt ist, die von den Nuten unter einem Teilungsmaß von einem Magnetpol gebildet wird, um wechselweise eine radiale Innenseite und eine radiale Außenseite innerhalb der Nuten zu belegen, wobei 2m der Leiterdrähte in einer einzelnen Spalte radial in jeder der Nuten angeordnet sind, wobei m eine natürliche Zahl größer oder gleich zwei ist; die jeweiligen Phasenspulen, die die Ankerwicklung bilden, (m × q) Gruppen kleiner Spulen aufweisen, welche ausgebildet sind, indem Spulen in Reihenschaltung verbunden werden, in welchen die Leiterdrähte innerhalb der Nuten radial aneinander angrenzen; jede der Phasenspulen konfiguriert ist, indem m Teilspulen parallelgeschaltet werden, wobei die Teilspulen konfiguriert sind, indem q der Gruppen kleiner Spulen, welche in verschiedenen Nutgruppen aufgenommen sind, in Reihe geschaltet werden; und m der Gruppen kleiner Spulen, die in einer identischen Nutgruppe aufgenommen sind, an einer identischen Position in der Reihenfolge angeordnet sind, welche gezählt wird von einem elektrischen Energie-Zuführungsbereich von jeder der m Teilspulen.