DE112013004301T5

DE112013004301T5 - Drehende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE112013004301T5
Application number: DE112013004301.7T
Authority: DE
Inventors: Hironori TSUIKI; Atsushi Sakaue; Hiroyuki Akita; Masaya Inoue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-05-21
Also published as: US9641036B2; US20150200575A1; JP5924710B2; WO2014034712A1; JPWO2014034712A1; CN104604104B; CN104604104A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine drehende elektrische Maschine bereit, die Herstellungskostensenkungen ermöglicht, indem eine Verbindung zwischen kleinen Spulengruppen zum Reduzieren der entsprechenden Anzahl von Teilen vereinfacht wird, und auch indem eine Verbindung zwischen Wicklungskörpern, die die kleinen Spulengruppen bilden, angepasst wird, um eine Vergrößerung von axialen Abmessungen zu unterbinden. Eine U-Phasen-Spule, die eine Ankerwicklung bildet, umfasst vier (erste bis vierte) kleine Spulengruppen U101, U102, U201 und U202, die einmal umfänglich umlaufen, die ausgebildet werden, indem Wicklungskörper, die in Nutenpaaren aufgenommen sind, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, in einer Umfangsanordnungsreihenfolge in Reihe geschaltet werden. Die U-Phasen-Spule wird zu einer Parallelschaltung ausgebildet, in der die ersten und vierten kleinen Spulengruppen U101 und U202, die in Reihenschaltung vorliegen, und die zweiten und dritten kleinen Spulengruppen U102 und U201, die in Reihenschaltung vorliegen, parallelgeschaltet werden, indem Wicklungsenden in einer radial inneren Wicklungsendengruppe unter Verwendung von Überführungsdrähten 711 und 721 miteinander verbunden werden, und indem Wicklungsenden in einer radial äußeren Wicklungsendengruppe unter Verwendung eines Überführungsdrahts 821 miteinander verbunden werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehende elektrische Maschine wie beispielsweise etwa einen Elektromotor oder einen Generator, und bezieht sich insbesondere auf eine Ankerwicklungsverbindungsstruktur.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren wurden Kompaktheit, hohe Leistung und hohe Qualität bei drehenden elektrischen Maschinen wie etwa Elektromotoren oder Generatoren gefordert. Was eine Verkleinerung von drehenden elektrischen Maschinen dieser Art anbelangt, wurden Ankerwicklungen, die konzentrierte Wicklungen haben, in denen Leiterdrähte auf einzelne Ankerkernzähne aufgewickelt sind, im Hinblick darauf verwendet, Spulenenden zu verkleinern, die keinen effektiven Magnetfluss erzeugen. Gefragt sind allerdings Anker, die Ankerwicklungen mit einem verteilten Wicklungsaufbau verwenden, der Drehmomentpulsation unterbinden und Leistung erhöhen kann. Zusätzlich hat auch die Nachfrage nach Induktionsmaschinen, die keine Magnete verwenden, aufgrund starker Anstiege bei Magnetpreisen zugenommen, und es besteht eine Nachfrage nach Ankern, die Ankerwicklungen mit verteilter Wicklung höheren Wirkungsgrads verwenden.
Hier werden im Gegensatz zu konzentrierten Wicklungen, die durch Aufwickeln von Leiterdrähten auf einzelne Zähne gebildet werden, Wicklungen, die durch Wickeln von Leiterdrähten in Nuten gebildet werden, die um mehr als oder gleich zwei Nuten getrennt sind, als „verteilte Wicklungen“ bezeichnet. Mit anderen Worten sind verteilte Wicklungen so gewickelt, dass ein Leiterdraht, der sich aus einer Nut nach außen erstreckt, zwei oder mehr aufeinanderfolgende Zähne überspannt und in eine andere Nut eintritt.
Bei herkömmlichen drehenden elektrischen Maschinen wie etwa den in Patentschrift 1 beschriebenen, sind hexagonale Wicklungsspulen, die durch mehrmaliges Wickeln eines rechteckigen Leiterdrahts in einer Spulenform ausgebildet werden, in jeweiligen Paaren von Nuten aufgenommen, die sich auf zwei Seiten von sechs umfänglich aufeinanderfolgenden Zähnen befinden, um eine Ankerwicklung mit verteilter Wicklung zu bilden. Es sind verkröpfte Formen ohne Verdrehung ungefähr an Scheitelpunktabschnitten an zwei Enden der Wicklungsspulen gebildet, um eine axiale Vergrößerung der drehenden elektrischen Maschine zu unterbinden und eine Verkleinerung zu erzielen.
ANFÜHRUNGSLISTE
PATENTLITERATUR

Patentschrift 1: Japanisches Patent mit der Offenlegungsnummer 2008-104293 (Patentblatt)

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL
In der Patentschrift 1 findet sich jedoch keine Offenbarung hinsichtlich eines Verfahrens, um die Wicklungsspulen miteinander zu verbinden, und je nach dem Verbindungsverfahren kann es sein, dass die axialen Abmessungen durch Überführungsdrähte vergrößert werden, die die Wicklungsspulen miteinander verbinden, was eine Verkleinerung der drehenden elektrischen Maschine verhindert.
Darüber hinaus werden Modifizierungen an Ankerwicklungsspezifikationen dadurch angepasst, dass Wicklungsspulenverbindungen verändert werden, aber die Verbindungen zu verändern ist kompliziert und die entsprechende Anzahl von Teilen kann zunehmen, was zu einem starken Anstieg der Herstellungskosten führt.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das vorstehende Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen, die eine Verkleinerung durch Vereinfachen einer Verbindung zwischen kleinen Spulengruppen und einer Verbindung zwischen Phasenspulen, damit eine Modifizierung von Ankerwicklungsspezifikationen einfach anzupassen ist, und auch durch Anpassen einer Verbindung zwischen die kleinen Spulengruppen bildenden Wicklungskörpern ermöglicht, um eine Vergrößerung der axialen Abmessungen zu unterbinden.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine drehende elektrische Maschine bereitgestellt, die einen Anker umfasst, der dadurch ausgebildet wird, dass eine Ankerwicklung in einem ringförmigen Ankerkern angebracht wird, wobei Nuten am Ankerkern in einem Verhältnis von q Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet werden, wobei q eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist. Die Ankerwicklung umfasst mehrere Wicklungskörper, die jeweils dadurch ausgebildet werden, dass ein Leiterdraht über m Windungen so zu einer Spiralform gewickelt wird, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist, dass er aufweist: geradlinige Abschnitte, die so in ersten und zweiten Kolonnen angeordnet sind, dass sich m der geradlinigen Abschnitte in jeder der Kolonnen aufreihen, und Spulenenden, die Endabschnitte der geradlinigen Abschnitte zwischen den Kolonnen miteinander verbinden, wobei sich ein erstes Wicklungsende des Leiterdrahts an einem ersten Längsende eines geradlinigen Abschnitts nach außen erstreckt, der sich an einem ersten Ende in der Anordnungsrichtung der geradlinigen Abschnitte in der ersten Kolonne befindet, und sich ein zweites Wicklungsende des Leiterdrahts am ersten Längsende eines geradlinigen Abschnitts nach außen erstreckt, der sich an einem zweiten Ende in der Anordnungsrichtung der geradlinigen Abschnitte in der zweiten Kolonne befindet, und die mehreren Wicklungskörper jeweils in einer Teilung einer Nut in einer Umfangsrichtung des Ankerkerns so angeordnet sind, dass jede der Kolonnen der geradlinigen Abschnitte, die in den zwei Kolonnen angeordnet sind, jeweils in einem Paar von Nuten aufgenommen sind, die sich auf zwei Seiten mehrerer Zähne befinden, die in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgen, wobei die ersten Wicklungsenden umfänglich so angeordnet sind, dass sie sich von einem oberflächennächsten Abschnitt in eine Nuttiefenrichtung der Nuten nach außen erstrecken, um eine radial innere Wicklungsendengruppe zu bilden, und wobei die zweiten Wicklungsenden umfänglich so angeordnet sind, dass sie sich von einem tiefsten Abschnitt in der Nuttiefenrichtung der Nuten nach außen erstrecken, um eine radial äußere Wicklungsendengruppe zu bilden. Phasenspulen, die die Ankerwicklung bilden, umfassen jeweils 2 q kleine Spulengruppen, die einmal umfänglich umlaufen, wobei die kleinen Spulengruppen dadurch gebildet sind, dass Wicklungskörper, die in einem Paar von Nuten aufgenommen sind, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, in Reihe geschaltet werden, indem Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe und Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppen in der Umfangsanordnungsreihenfolge verbunden werden, und eine Verbindung zwischen den kleinen Spulengruppen, die die Phasenspulen bilden, und eine Verbindung zwischen den Phasenspulen dadurch hergestellt wird, dass Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden, und Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung werden Phasenspulen, die eine Ankerwicklung bilden, dadurch ausgebildet, dass Wicklungskörper, die in einem Paar von Nuten aufgenommen sind, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, in Reihe geschaltet werden, indem Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe und Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe in der Umfangsanordnungsreihenfolge verbunden werden. Somit überlagern sich Überführungsabschnitte, die die Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe und die Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe verbinden, nicht axial, wodurch eine Vergrößerung der axialen Abmessungen der Spulenenden unterbunden und eine Verkleinerung ermöglicht wird. Weil die Längen der Überführungsabschnitte kürzer sind, werden Widerstandssenkungen und Senkungen beim Kupferverlust in jeder der Phasenspulen ermöglicht, die die Ankerwicklung bilden, wodurch es ermöglicht wird, dass ein erhöhter Wirkungsgrad und Gewichtssenkungen erzielt werden können.
Eine Verbindung zwischen den kleinen Spulengruppen, die die Phasenspulen bilden, und eine Verbindung der Phasenspulen werden dadurch hergestellt, dass Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden und Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden. Somit können, weil die Anschlussauslegung der kleinen Spulengruppen mühelos zwischen Reihen und Parallelanschluss, und die Anschlussauslegung der Phasenspulen zwischen Sternanschluss und Dreiecksanschluss wechseln kann, Änderungen an Spezifikationen der Ankerwicklung mühelos angepasst werden, indem einfach der Verbindungszustand in einer Verbindung zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe und einer Verbindung zwischen den Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklunsendengruppe festgelegt und das Verbindungsverfahren in der anderen verändert wird. Somit können Zunahmen bei der Anzahl von Teilen und starke Anstiege bei den Herstellungskosten, die sich aus einer schwierig werdenden Modifizierung von Anschlüssen ergeben, unterbunden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Halbschnitt, der eine drehende elektrische Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 ist eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Anker bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
5 ist eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsbaugruppe zeigt, die eine Ankerwicklung des Ankers bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
6 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
7 ist eine Frontdraufsicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
8 ist eine Seitendraufsicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet;
9 ist eine Schrägprojektion des Wicklungskörpers, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, von schräg oberhalb einer Frontfläche gesehen;
10 ist eine Schrägprojektion, die ein Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
11 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
12 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
13 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
14 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
15 ist eine Schrägprojektion, die das Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
16 ist ein schematisches Schaubild, das eine Vorgehensweise zum Einbauen eines achtundvierzigsten Wicklungskörpers in dem Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
17 ist ein schematisches Schaubild, das die Vorgehensweise zum Einbauen des achtundvierzigsten Wicklungskörpers in dem Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
18 ist ein schematisches Schaubild, das die Vorgehensweise zum Einbauen des achtundvierzigsten Wicklungskörpers in dem Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
19 ist ein Schaubild, das ein Verfahren zum Anbringen der Wicklungsbaugruppe im Ankerkern in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
20 ist ein Schaubild, das das Verfahren zum Anbringen der Wicklungsbaugruppe im Ankerkern in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
21 ist ein Schaubild, das das Verfahren zum Anbringen der Wicklungsbaugruppe im Ankerkern in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
22 ist ein Schaubild, das das Verfahren zum Anbringen der Wicklungsbaugruppe im Ankerkern in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert;
23 ist eine Teilenddraufsicht eines Zustands, in dem zwei Wicklungskörper in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung so im Ankerkern angebracht sind, dass sie sich, von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen, eine einzelne Nut teilen;
24 ist eine Abwicklung eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in identische Nutgruppen des Ankerkerns in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend, von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen, angebracht sind;
25 ist eine Abwicklung, die einen Zustand zeigt, in dem drei Wicklungskörper in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in identische Nutgruppen des Ankerkerns in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgend, von radial außen gesehen, angebracht sind;
26 ist eine Schrägprojektion, die einen Zustand zeigt, in dem acht Wicklungskörper in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
27 ist eine Enddraufsicht des Zustands, in dem acht Wicklungskörper in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen, angeordnet sind;
28 ist eine Enddraufsicht des Ankers in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung von einer Seite nahe einem zweiten axialen Ende gesehen;
29 ist ein Anschlussschema für kleine Spulengruppen, die eine U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden;
30 ist eine Schrägprojektion, die die kleinen Spulengruppen zeigt, die die U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden;
31 ist eine Schrägprojektion, die einen Anordnungszustand kleiner Spulengruppen der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt,
32 ist ein Anschlussschema für eine radial innere Wicklungsendengruppe der U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
33 ist ein erstes Anschlussschema für eine radial äußere Wicklungsendengruppe der U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
34 ist ein zweites Anschlussschema für die radial äußere Wicklungsendengruppe der U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
35 ist ein erstes Anschlussschema für die Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
36 ist ein zweites Anschlussschema für die Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
37 ist eine Schrägprojektion, die Verbindungselemente zeigt, die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung miteinander verbinden;
38 ist eine Schrägprojektion, die Verbindungselemente zeigt, die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung miteinander verbinden;
39 ist eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsbaugruppe zeigt, die unter Verwendung der Verbindungselemente in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist;
40 ist ein Anschlussschema für kleine Spulengruppen, die eine W-Phasen-Spule einer Ankerwicklung in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung bilden;
41 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren zum Anschließen von Wicklungsbaugruppen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
42 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren zum Anschließen von Wicklungsbaugruppen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
43 ist eine Abwicklung eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in identischen Nutgruppen eines Ankerkerns in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen angebracht sind; und
44 ist eine Abwicklung eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in identischen Nutgruppen eines Ankerkerns in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen angebracht sind.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen einer drehenden elektrischen Maschine nach der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Halbschnitt, der eine drehende elektrische Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Schrägprojektion, die einen Teil der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 3 ist eine Schrägprojektion, die einen Anker zeigt, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 4 ist eine Schrägprojektion, die einen Kernblock zeigt, der einen Anker bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 5 ist eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsbaugruppe zeigt, die eine Ankerwicklung des Ankers bildet, der in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 6 ist eine Schrägprojektion, die einen Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, 7 ist eine Frontdraufsicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, 8 ist eine Seitendraufsicht, die den Wicklungskörper zeigt, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, und 9 ist eine Schrägprojektion des Wicklungskörpers, der die Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bildet, von schräg oberhalb einer Frontfläche gesehen.
In den 1 und 2 umfasst eine drehende elektrische Maschine 100: ein Gehäuse 1, das aufweist: einen mit Boden versehenen zylindrischen Rahmen 2; und eine Endplatte 3, die eine Öffnung des Rahmens 2 verschließt; einen Anker 10, der an einem zylindrischen Abschnitt des Rahmens 2 in einem innen eingebauten Zustand befestigt ist; und einen Rotor 5, der an einer Drehwelle 6 befestigt ist, die im Bodenabschnitt des Rahmens 2 und der Endplatte 3 mittels Lager 4 drehbeweglich so gelagert ist, dass sie auf einer Innenumfangsseite des Ankers 10 drehbeweglich angeordnet ist.
Der Rotor 5 ist ein Permanentmagnetrotor, der umfasst: einen Rotorkern 7, der an der Drehwelle 6 befestigt ist, die durch eine zentrale Position von diesem eingesetzt ist; und Permanentmagnete 8, die nahe einer Außenumfangsfläche des Rotorkerns 7 so eingebettet sind, dass sie umfänglich in einer Sollteilung angeordnet sind, um Magnetpole zu bilden. Darüber hinaus ist der Rotor 5 nicht auf einen Permanentmagnetrotor beschränkt, und es kann auch ein Kurzschlussläufer, bei dem unisolierte Rotorleiter in Nuten eines Rotorkerns so aufgenommen sind, dass zwei Seiten durch einen Kurzschlussring kurzgeschlossen werden, oder ein gewickelter Rotor, bei dem isolierte Leiterdrähte in Nuten eines Rotorkerns angebracht sind, etc. verwendet werden.
Als Nächstes wird ein Aufbau des Ankers 10 mit Bezug auf die 3 bis 9 im Detail beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Anker 10: einen Ankerkern 11; und eine Ankerwicklung 20, die am Ankerkern 11 angebracht ist. Um die Erklärung zu vereinfachen, beträgt die Anzahl an Polen p im Rotor 5 acht, die Anzahl an Nuten S im Ankerkern 11 beträgt achtundvierzig, und die Ankerwicklung 20 ist eine Dreiphasenwicklung. Anders ausgedrückt sind die Nuten 13 am Ankerkern 11 in einem Verhältnis von zwei Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet. Darüber hinaus beträgt die Anzahl an Nuten pro Phase pro Pol q zwei.
Wie in 4 gezeigt ist, sind Kernblöcke 12 dadurch hergestellt, dass der ringförmige Ankerkern 11 umfänglich in achtundvierzig gleiche Sektionen unterteilt ist, und sie umfassen: einen Kernrückenabschnitt 12a, der einen kreisbogenförmigen Querschnitt hat, der durch schichtweises Anordnen und Integrieren einer bestimmten Anzahl von elektromagnetischen Stahlblechen hergestellt ist; und einen Zahn 12b, der so angeordnet ist, dass er sich von einer Innenumfangswandfläche des Kernrückenabschnitts 12a radial nach innen erstreckt. Der Ankerkern 11 wird dadurch in einer Ringform ausgebildet, dass achtundvierzig Kernblöcke 12 umfänglich angeordnet und integrierte werden, indem Umfangsseitenflächen der Kernrückenabschnitte 12a so in Anlage aneinander gebracht werden, dass die Zähne 12b radial nach innen gerichtet sind. Die Nuten 13, die durch umfänglich benachbarte Kernblöcke 12 gebildet sind, sind umfänglich in einer gleichmäßigen Winkelteilung so angeordnet, dass die auf einer Innenumfangsseite offen sind. Die Zähne 12b sind so ausgebildet, dass sie eine sich verjüngende Form haben, bei der eine Umfangsbreite radial nach innen allmählich schmäler wird, und ein Querschnitt der Nuten 13 ist rechteckig.
Wie in 3 gezeigt ist, wird die Ankerwicklung 20 ausgebildet, indem ein bestimmter Verbindungsprozess auf die Wicklungsbaugruppe 21 angewendet wird, die am Ankerkern 11 angebracht wird. Wie in 5 gezeigt ist, wird die Wicklungsbaugruppe 21 ausgebildet, indem Wicklungskörper 22, die in Paaren von Nuten 13 aufgenommen sind, die sich auf zwei Seiten von sechs umfänglich aufeinanderfolgenden Zähnen 12b befinden, umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet werden. Wicklungsenden 22g (die nachstehend beschrieben werden) stehen jeweils axial nach außen vor und sind auf einer radial inneren Seite der Wicklungsbaugruppe 21 umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet. Wicklungsenden 22h (die nachstehend beschrieben werden) stehen jeweils axial in einer gleichen Richtung wie die Wicklungsenden 22g nach außen vor und sind auf einer radial äußeren Seite der Wicklungsbaugruppe 21 umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet.
Wie in den 6 bis 9 gezeigt ist, handelt es sich bei den Wicklungskörpern 22 um Hexagonalspulen, die aufgebaut werden, indem ein Leiterdraht, der einen rechteckigen Querschnitt hat, der aus einem nicht zusammengefügten, durchgehenden Kupferdraht oder Aluminiumdraht besteht, der beispielsweise unter Verwendung eines Lackharzes isoliert wurde, spiralförmig über vier Windungen so zu einer annähernden Sechseckform gewickelt wird, dass flache Flächen, die durch lange Seiten der rechteckigen Querschnitte gebildet sind, einander zugewandt sind, und so, dass ein Spalt d, der ungefähr gleich einer Länge kurzer Seiten des rechteckigen Querschnitts ist, zwischen den betreffenden einander zugewandten flachen Flächen sichergestellt ist. Die Wicklungskörper 22 werden hergestellt, indem der Leiterdraht spiralförmig über vier Windungen zu einer Hochkantwicklung gewickelt wird, um einen rohrförmigen Spulenkörper herzustellen, und anschließend der Spulenkörper beispielsweise unter Verwendung einer Spulenformmaschine zu einer annähernden Sechskantform geformt wird. Alternativ können die Wicklungskörper 22 durch einen Falz- und Biegeprozess hergestellt werden, indem ein Leiterdraht zu einer annähernden Sechskantform gebogen und dabei spiralförmig aufgewickelt wird.
Die Wicklungskörper 22 umfassen: erste und zweite geradlinige Abschnitte 22a und 22b, die zwei Kolonnen bilden, die um eine Winkelteilung von sechs Nuten getrennt sind, bei der vier von jeder in einer Richtung von kurzen Seiten der rechteckigen Querschnitte so angeordnet sind, dass Spalten d in jeder der Kolonnen belassen werden; und erste und zweite Spulenenden 22c und 22d, die abwechselnd zwischen den Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b erste Längsenden miteinander und zweite Längsenden miteinander verbinden. Außerdem handelt es sich bei einer Winkelteilung von sechs Nuten um eine Teilung zwischen Nutmitten von Nuten 13 auf zwei Seiten von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b, und entspricht einer Teilung eines Magnetpols.
Die ersten Spulenenden 22c erstrecken sich mit einer vorbestimmten Neigung längs nach außen in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in einer ersten Kolonne zu zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind ungefähr im rechten Winkel an mittleren Abschnitten (ersten oberen Abschnitten 22e) zwischen den Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b gebogen und in einer Anordnungsrichtung der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b verschoben, um einen Spalt d zu belassen, und sind anschließend ungefähr im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Kolonne in einer vorbestimmten Neigung nach innen, und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der zweiten Kolonne angeschlossen.
Ähnlich erstrecken sich die zweiten Spulenenden 22d in einer vorbestimmten Neigung längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von zweiten Enden der zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der zweiten Kolonne zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Kolonne nach außen, sind ungefähr im rechten Winkel an mittleren Abschnitten (zweiten oberen Abschnitten 22f) zwischen den Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b gebogen und in einer Anordnungsrichtung der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b verschoben, um einen Spalt d zu belassen, und sind anschließend ungefähr im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Kolonne in einer vorbestimmten Neigung nach innen, und sind an die zweiten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Kolonne angeschlossen.
In den Wicklungskörpern 22, die so aufgebaut sind, sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b und die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d jeweils in der Richtung der kurzen Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts in einer Teilung (2d) angeordnet, die annähernd die doppelte Länge der kurzen Seiten beträgt, so dass flache Flächen, die durch die langen Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts gebildet sind, einander zugewandt sind. Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b, die mittels der ersten oberen Abschnitte 22e und der zweiten oberen Abschnitte 22f angeschlossen sind, sind in der Anordnungsrichtung versetzt, um einen Spalt d zu belassen. Die Wicklungskörper 22 umfassen auch: ein Wicklungsende 22g, das sich in der Längsrichtung vom zweiten Ende eines ersten geradlinigen Abschnitts 22a nach außen erstreckt, der sich an einem ersten Ende in der Anordnungsrichtung in der ersten Kolonne befindet; und ein Wicklungsende 22h, das sich in der Längsrichtung vom zweiten Ende eines zweiten geradlinigen Abschnitts 22b nach außen erstreckt, der sich an einem zweiten Ende in der Anordnungsrichtung in der zweiten Kolonne befindet. Anders ausgedrückt stehen die Wicklungsenden 22g und 22h in gleichen Richtungen in einer Längsrichtung der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von diagonal entgegengesetzten Positionen an einem zweiten Ende der Wicklungskörper 22 vor.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe 21 mit Bezug auf die 10 bis 18 beschrieben. Die 10 bis 15 sind Schrägprojektionen, die ein Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutern, und die 16 bis 18 sind schematische Schaubilder, die eine Vorgehensweise zum Einbauen eines achtundvierzigsten Wicklungskörpers in dem Verfahren zum Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutern.
Zuerst werden Wicklungskörper 22 hergestellt, indem Leiterdrähte um vier Windungen in einer Spiralform aufgewickelt werden. Hier sind, um die Erklärung zu erleichtern, die Wicklungskörper 22 in der Montagereihenfolge als Wicklungskörper 22 ₁, Wicklungskörper 22 ₂, Wicklungskörper 22 ₃, Wicklungskörper 22 ₄₇ und Wicklungskörper 22 ₄₈ bezeichnet.
Dann werden, wie in 10 gezeigt, die ersten und zweiten Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ umfänglich einander benachbart so angeordnet, dass axiale Höhenpositionen fluchten. Als Nächstes werden, wie in 11 gezeigt, die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des zweiten Wicklungskörpers 22 ₂ zwischen die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b des ersten Wicklungskörpers 22 ₁ eingesetzt, die einen Spalt d haben. Als Nächstes wird der zweite Wicklungskörper 22 ₂ umfänglich bewegt, bis sich die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des zweiten Wicklungskörpers 22 ₂ an einer Position befinden, die um eine Teilung einer Nut (den Winkel zwischen den Nuten) von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a des ersten Wicklungskörpers 22 ₁ getrennt ist. Die beiden Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ werden dadurch wie in 12 gezeigt zusammengesetzt. Beim Zusammensetzen der beiden Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ tritt der Leiterdraht des Wicklungskörpers 22 ₂ in die Spalte zwischen dem Leiterdraht des Wicklungskörpers 22 ₁ ein, überlagern einander radial und erhöhen die Steifigkeit.
Als Nächstes wird, wie in 13 gezeigt, der dritte Wicklungskörper 22 ₃ umfänglich so angrenzend an den Aufbau der zwei Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ angeordnet, dass axiale Höhenpositionen fluchten. Als Nächstes werden, wie in 14 gezeigt, die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des dritten Wicklungskörpers 22 ₃ zwischen die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b der Wicklungskörper 22 ₁ und 22 ₂ eingesetzt. Als Nächstes wird der dritte Wicklungskörper 22 ₃ umfänglich bewegt, bis sich die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des dritten Wicklungskörpers 22 ₃ an einer Position befinden, die um eine Teilung einer Nut (den Winkel zwischen den Nuten) von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a des zweiten Wicklungskörpers 22 ₂ getrennt ist. Eine Teilbaugruppe 24, die durch die drei Wicklungskörper 22 ₁, 22 ₂ und 22 ₃ gebildet ist, ist dadurch zusammengesetzt, wie in 15 gezeigt ist.
Die Wicklungskörper 22 werden zusätzlich nacheinander angebracht, indem axiale Höhenpositionen fluchtend ausgerichtet und sie bis zum siebenundvierzigsten Wicklungskörper 22 ₄₇ umfänglich bewegt werden. Wie in 16 gezeigt ist, wird der Aufbau 23, in dem die siebenundvierzig Wicklungskörper 22 ₁ bis 22 ₄₇ zusammengesetzt sind, im Durchmesser vergrößert, um eine C-Form zu bilden, die zwischen dem ersten Wicklungskörper 22 ₁ und dem siebenundvierzigsten Wicklungskörper 22 ₄₇ breiter ist als eine Umfangsbreite des achtundvierzigsten Wicklungskörpers 22 ₄₈.
Als Nächstes wird, wie in 17 gezeigt ist, der achtundvierzigste Wicklungskörper 22 ₄₈ an einem Ende nahe dem siebenundvierzigsten Wicklungskörper 22 ₄₇ angebracht. Zusätzlich wird, wie in 18 gezeigt, eine Öffnung des C-förmigen Aufbaus 23 geschlossen, und der erste Wicklungskörper 22 ₁ und der achtundvierzigste Wicklungskörper 22 ₄₈ werden aneinander befestigt, um die ringförmige Wicklungsbaugruppe 21 zusammenzusetzen, die in 5 gezeigt ist. In der Wicklungsbaugruppe 21, die auf diese Weise zusammengesetzt ist, sind achtundvierzig Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b, die radial in einer einzelnen Kolonne aufgereiht sind, umfänglich in einer Teilung einer Nut angeordnet.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Anbringen der Wicklungsbaugruppe 21 am Ankerkern 11 mit Bezug auf die 19 bis 27 erklärt. Die 19 bis 22 sind Schaubilder, die ein Verfahren zum Anbringen der Wicklungsbaugruppe im Ankerkern in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutern, wobei die 19 und 20 einen Zustand, bevor die Wicklungsbaugruppe angebracht ist, zeigen, 21 einen Zustand nach dem Anbringen der Wicklungsbaugruppe zeigt, und 22 den Zustand nach dem Anbringen der Wicklungsbaugruppe vergrößert zeigt. 23 ist eine Teilenddraufsicht eines Zustands, in dem zwei Wicklungskörper in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung so im Ankerkern angebracht sind, dass sie sich, von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen, eine einzelne Nut teilen, 24 ist eine Abwicklung eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in identischen Nutgruppen des Ankerkerns in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend, von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen, angebracht sind, 25 ist eine Abwicklung, die einen Zustand zeigt, in dem drei Wicklungskörper in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in identische Nutgruppen des Ankerkerns in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgend, von radial außen gesehen, angebracht sind, 26 ist eine Schrägprojektion, die einen Zustand zeigt, in dem acht Wicklungskörper in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, und 27 ist eine Enddraufsicht des Zustands, in dem acht Wicklungskörper in einer Teilung einer Nut in der Umfangsrichtung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen, angeordnet sind. Darüber hinaus sind in den 20 bis 22 der Einfachheit halber nur die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b der Wicklungsbaugruppe 21 gezeigt. In 24 sind Spulenenden der Einfachheit halber auch als gerade Linien dargestellt.
Zuerst werden achtundvierzig Kernblöcke 12 umfänglich in einer annähernd gleichmäßigen Winkelteilung so angeordnet, dass sich jeweilige Zähne auf einer radial äußeren Seite zwischen benachbarten Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b der Wicklungsbaugruppe 21 befinden, wie in den 19 und 20 gezeigt ist. Als Nächstes werden die Kernblöcke 12, die umfänglich angeordnet sind, gleichzeitig radial nach innen bewegt. Die jeweiligen Zähne 12b der Kernblöcke 12 werden dadurch zwischen die benachbarten Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b eingeschoben, und die Umfangsflächenseiten der benachbarten Kernblöcke 12 werden miteinander in Anlage gebracht, wodurch eine Bewegung der Kernblöcke 12 radial nach innen verhindert wird, und die Wicklungsbaugruppe 21 wird dadurch am Ankerkern 11 angebracht, wie in den 20 und 21 gezeigt ist. Im Inneren jeder der Nuten 13 sind acht erste und zweite geradlinige Abschnitte 22a und 22b so aufgenommen, dass die langen Seiten der rechteckigen Querschnitte umfänglich so ausgerichtet sind, dass sie sich in einer einzigen Kolonne in einer radialen Richtung sauber aufreihen.
So werden, indem die umfänglich in einer Reihe angeordneten Kernblöcke 12 so radial nach innen bewegt werden, dass sie in die Wicklungsbaugruppe 21 eingeschoben werden, die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b, die in der radialen Richtung unregelmäßig aufgereiht sind, durch die Bewegung, die den Abstand zwischen den Zähnen 12b der benachbarten Kernblöcke 12 verengt, sauber in einer Kolonne angeordnet. Zusätzlich werden Spalte zwischen jedem der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b, die sauber in einer Kolonne in der radialen Richtung angeordnet sind, durch die radiale Einwärtsbewegung der Kernrückenabschnitte 12a der Kernblöcke 12 verkleinert und eliminiert. Somit kann der Raumfaktor der Leiterdrähte im Inneren der Nuten 13 verbessert werden. Weil die Leiterdrähte im Inneren der Nuten 13 und die Kernblöcke 12 miteinander in Kontakt sind, und eine Wärmeübertragungsleistung von der Wicklungsbaugruppe 21, die einen Wärme erzeugenden Körper während eines Durchflusses elektrischen Stroms darstellt, zum Ankerkern 11 verbessert werden kann, werden Temperaturanstiege in der Wicklungsbaugruppe 21 unterbunden, wodurch es ermöglicht wird, dass Anstiege beim elektrischen Widerstand unterbunden werden. Weil die Kernblöcke 12 so eingeschoben werden, dass der Abstand zwischen den benachbarten Zähnen 12b allmählich enger wird, wird eine Gleitbewegung an Kontaktflächen zwischen der Ankerwicklung 20 und den Kernblöcken 12 unterbunden, wodurch es ermöglicht wird, dass ein Schaden an den Isolierbeschichtungen der Leiterdrähte verhindert wird.
Die Wicklungskörper 22 sind so aufgebaut, dass erste und zweiten Spulenenden 22c und 22d an ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f in einer radialen Richtung verschoben sind, um einen Spalt d zu belassen, der radialen Abmessungen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b annähernd gleich ist. Somit kann ein Wicklungskörper 22 ohne Behinderung an einem anderen Wicklungskörper 22 angebracht werden, indem die axialen Höhenpositionen ausgerichtet werden und er umfänglich zum anderen Wicklungskörper 22 hin bewegt wird, wodurch es ermöglicht wird, dass der Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe 21 verbessert ist.
In einem Schritt des Einschiebens der Zähne 12b der Kernblöcke 12 zwischen die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von einer Außenumfangsseite der Wicklungsbaugruppe 21 her wird die Wicklungsbaugruppe 21, weil die sich verjüngenden Zähne 12b zwischen jede der Kolonnen aus ersten und zweiten geradlinigen Abschnitten 22a und 22b von radial außen her eingeschoben und radial nach innen bewegt werden, so im Ankerkern 11 angebracht, dass die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b sauber in einzelnen Kolonnen angeordnet werden.
Bei der Wicklungsbaugruppe 21, die auf diese Weise im Ankerkern 11 angebracht ist, sind zwei Wicklungskörper 22 jeweils in Paaren von Nuten, die sich auf zwei Seiten von sechs umfänglich aufeinanderfolgenden Zähnen 12b befinden, so angebracht, dass sie sich eine Nut 13 teilen, wie in den 23 bis 25 gezeigt ist.
Wenn nun der Fokus auf einen einzelnen Wicklungskörper 22 gelegt wird, erstreckt sich ein erstes Spulenende 22c, das sich am ersten axialen Ende von einem ersten geradlinigen Abschnitt 22a in einer ersten Schicht von einer Nutöffnungsseite einer ersten Nut 13 nach außen erstreckt, umfänglich zu einer zweiten Nut 13 in einem Neigungswinkel θ, ist an einem ersten oberen Abschnitt 22e radial nach außen verschoben, um einen Spalt d zu belassen, erstreckt sich anschließend umfänglich in einem umgekehrten Neigungswinkel θ zur zweiten Nut 13, und ist in einer zweiten Schicht von der Nutöffnungsseite der zweiten Nut 13 her mit einem zweiten geradlinigen Abschnitt 22b verbunden. Als Nächstes erstreckt sich ein zweites Spulenende 22d, das sich am zweiten axialen Ende vom zweiten geradlinigen Abschnitt 22b in der zweiten Schicht von der Nutöffnungsseite der zweiten Nut 13 nach außen erstreckt, umfänglich zur ersten Nut 13 in einem Neigungswinkel θ, ist an einem zweiten oberen Abschnitt 22f radial nach außen verschoben, um einen Spalt d zu belassen, erstreckt sich anschließend umfänglich in einem umgekehrten Neigungswinkel θ zur ersten Nut 13, und ist in einer dritten Schicht von der Nutöffnungsseite der ersten Nut 13 her mit einem ersten geradlinigen Abschnitt 22a verbunden.
Auf diese Weise sind die ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten, dritten, fünften und siebten Schicht der ersten Nut 13 und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der zweiten, vierten, sechsten und achten Schicht der zweiten Nut 13 jeweils durch die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d in einer Spiralform verbunden. Geneigte Abschnitte, die sich von Endabschnitten der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f erstrecken, sind so geformt, dass sie aus einer axialen Richtung gesehen eine annähernde Kreisbogenform haben. In der Nut 13, die sich die zwei Wicklungskörper 22 teilen, sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b der zwei Wicklungskörper 22 so untergebracht, dass die langen Seiten der rechteckigen Querschnitte der Leiterdrähte umfänglich so ausgerichtet sind, dass sie sich abwechselnd in einer einzelnen Kolonne in der radialen Richtung aufreihen.
Nun zeigen die 26 und 27 einen Zustand, in dem acht Wicklungskörper 22 in einer Teilung von einer Nut in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, wenn sie herausgenommen sind. In 27 erstrecken sich erste Spulenenden 22c, die sich von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, umfänglich so, dass sie unter den ersten Spulenenden 22c verlaufen, die sich auf der linken Seite von den ersten geradlinigen Abschnitten 22a der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, treten aus, unmittelbar bevor sie die ersten oberen Abschnitte 22e erreichen, verschieben sich an den ersten oberen Abschnitten 22e radial nach außen, um einen Spalt d zu belassen, erstrecken sich umfänglich so, dass sie auf der linken Seite über den ersten Spulenenden 22c der Wicklungskörper 22 verlaufen, und sind an die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b angeschlossen.
Ähnlich erstrecken sich, wenn auch nicht dargestellt, an einer hinteren Fläche in 27 zweite Spulenenden 22d, die sich von den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, umfänglich so, dass sie über den zweiten Spulenenden 22d verlaufen, die sich auf der linken Seite von den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b der Wicklungskörper 22 nach außen erstrecken, verschieben sich an den zweiten oberen Abschnitten 22f radial nach außen, um einen Spalt d zu belassen, erstrecken sich umfänglich so, dass sie auf der linken Seite unter den zweiten Spulenenden 22d der Wicklungskörper 22 verlaufen, und sind an die ersten geradlinigen Abschnitte 22a angeschlossen.
Weil, wie in den 26 und 27 gezeigt, die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b durch die ersten und zweiten oberen Abschnitte 22e und 22f radial verschoben sind, um einen Spalt d zu belassen, können die acht Wicklungskörper 22 in einer Teilung einer Nut in einer Umfangsrichtung angeordnet werden, ohne einander zu behindern.
Als Nächstes wird ein Anschlussverfahren für die Wicklungsbaugruppe 21 mit Bezug auf die 28 bis 36 erklärt. 28 ist eine Endansicht des Ankers in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung von einer Seite nahe einem zweiten axialen Ende her gesehen, 29 ist ein Anschlussschema für kleine Spulengruppen, die eine U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden, 30 ist eine Schrägprojektion, die die kleinen Spulengruppen zeigt, die die U-Phasen-Spule in der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bilden, 31 ist eine Schrägprojektion, die einen Anordnungszustand kleiner Spulengruppen der Wicklungsbaugruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 32 ist ein Anschlussschema für eine radial innere Wicklungsendengruppe der U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, 33 ist ein erstes Anschlussschema für eine radial äußere Wicklungsendengruppe der U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, 34 ist ein zweites Anschlussschema für die radial äußere Wicklungsendengruppe der U-Phasen-Spule der Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, 35 ist ein erstes Anschlussschema für die Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, und 36 ist ein zweites Anschlussschema für die Ankerwicklung in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 28 handelt es sich bei 1, 7, 13, usw. bis 43 um Nutnummern, die den Nuten 13 sequentiell in einer Umfangsrichtung zugeteilt wurden.
Zuerst sind in 28 U1-1A, U1-2A, usw., bis U1-8A, und U1-1B, U1-2B, usw., bis U1-8B Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die eine U1-Phase bilden, die in einer Gruppe von Nuten 13 bei Nutnummern (1 + 6n) angebracht sind, wobei n eine natürliche Zahl ist, die 0 umfasst, und U2-1A, U2-2A, usw., bis U2-8A, und U2-1B, U2-2B, usw., bis U2-8B sind Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die eine U2-Phase bilden, die in einer Gruppe von Nuten 13 bei Nutnummern (2 + 6n) angebracht sind.
Wicklungskörper 22 sind auch in einer Nutgruppe mit Nutnummern (3 + 6n) angebracht, um eine V1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 22 sind in einer Nutgruppe bei Nutnummern (4 + 6n) angebracht, um eine V2-Phase zu bilden. Wicklungskörper 22 sind auch in einer Nutgruppe mit Nutnummern (5 + 6n) angebracht, um eine W1-Phase zu bilden, und Wicklungskörper 22 sind in einer Nutgruppe bei Nutnummern (6 + 6n) angebracht, um eine W2-Phase zu bilden. Hier sind, um die Erklärung zu vereinfachen, nur V1-1A, V1-2A, V1-1B und V1-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die V1-Phase bilden), V2-1A, V2-2A, V2-1B und V2-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die V2-Phase bilden), W1-1A, W1-2A, W1-1B und W1-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die W1-Phase bilden), und W2-1A, W2-2A, W2-1B und W2-2B (Wicklungsenden der Wicklungskörper 22, die die W2-Phase bilden), gezeigt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Anschließen einer ersten bis vierten kleinen Spulengruppe U101, U102, U201 und U202, die eine U-Phase bilden, auf Grundlage von 29 erklärt.
U1-1B und U1-3A, U1-3B und U1-5A, und U1-5B und U1-7A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, werden verschaltet, um die erste kleine Spulengruppe U101 herzustellen. Ähnlich werden U1-2B und U1-4A, U1-4B und U1-6A, und U1-6B und U1-8A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, verschaltet, um die zweite kleine Spulengruppe U102 herzustellen. Ähnlich werden U2-1B und U2-3A, U2-3B und U2-5A, und U2-5B und U2-7A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, verschaltet, um die dritte kleine Spulengruppe U201 herzustellen. Ähnlich werden U2-2B und U2-4A, U2-4B und U2-6A, und U2-6B und U2-8A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, verschaltet, um die vierte kleine Spulengruppe U202 herzustellen.
Wie in 30 gezeigt ist, wird die erste kleiner Spulengruppe U101 dadurch aufgebaut, dass vier Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad in der Umfangsrichtung beabstandet sind, in der Umfangsanordnungsreihenfolge in Reihe geschaltet werden. Somit sind Abstände zwischen Wicklungsenden 22g und 22h den verschalteten Wicklungskörpern 22 kürzer, wodurch die Wicklungskörper 22 miteinander verbunden werden können, indem die Wicklungsenden 22g verlängert und als Überführungsabschnitte verwendet werden. Die zweite bis vierte kleine Spulengruppe U102, U201 und U202 werden auch dadurch aufgebaut, dass vier Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, in der Umfangsanordnungsreihenfolge in Reihe geschaltet werden. Die erste bis vierte kleine Spulengruppe U101, U102, U201 und U202 sind jeweils Umlaufspulen, die so angebracht werden, dass sie ungefähr eine Runde (360 mechanische Grad) umfänglich um den Ankerkern 11 machen. Obwohl nicht gezeigt, sind auch eine V-Phasen-Spule und eine W-Phasen-Spule auf eine ähnliche oder identische Weise aufgebaut.
31 ist eine Schrägprojektion einer Wicklungsbaugruppe 21, die durch Verschalten von Wicklungskörpern 22 aufgebaut wird, die beruhend auf dem Anschlussschema für die kleinen Spulengruppen in 29 wie in der Enddraufsicht von 28 gezeigt aufgereiht sind. Die Wicklungsenden 22g von zwölf kleinen Spulengruppen stehen jeweils axial von einer radial inneren Seite der Wicklungsbaugruppe 21 nach außen vor und sind umfänglich so angeordnet, dass sie eine radial innere Wicklungsendengruppe 700 bilden. Die Wicklungsenden 22h von zwölf kleinen Spulengruppen stehen jeweils axial von einer radial äußeren Seite der Wicklungsbaugruppe 21 nach außen vor und sind umfänglich so angeordnet, dass sie eine radial äußere Wicklungsendengruppe 800 bilden.
Weil nun in Ausführungsform 1 die Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol q zwei beträgt, und die Anzahl von Polen p acht beträgt, und die Anzahl m von Wicklungskörpern 22, die in einer Nut 13 untergebracht sind, zwei beträgt, beträgt die Anzahl von kleinen Spulengruppen pro Phase (y x q) vier, was bewirkt, dass die Anzahl von Wicklungskörpern 22, die jede der in Reihe geschalteten kleinen Spulengruppen bilden, vier (p/2) beträgt.
Weil nach Ausführungsform 1 die kleinen Spulengruppen, die jede der Phasenspulen bilden, jeweils dadurch aufgebaut sind, dass vier Wicklungskörper 22, die um 360 elektrische Grad in der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, in der Umfangsanordnungsreihenfolge in Reihe geschaltet werden, überlagern Überführungsabschnitte, die die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, einander axial nicht. Somit wird eine Vergrößerung von axialen Abmessungen der Spulenende unterbunden, wodurch eine Verkleinerung der drehenden elektrischen Maschine 100 erzielt werden kann. Weil die Längen der Überführungsabschnitte, die die Wicklungskörper 22 miteinander verbinden, kürzer sind, werden Widerstandssenkungen und Senkungen beim Kupferverlust in jeder der die Ankerwicklung 20 bildenden Phasenspulen ermöglicht, wodurch ein erhöhter Wirkungsgrad und Gewichtssenkungen in der drehenden elektrischen Maschine 100 erzielt werden können.
Als Nächstes werden Verfahren zum Anschließen der Ankerwicklung 20 auf Grundlage der 32 bis 36 erklärt.
Zuerst wird ein Verfahren zum Anschließen der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 in der ersten bis vierten kleinen Spulengruppe U101, U102, U201 und U202, die eine U-Phasen-Spule bilden, anhand von 32 erklärt.
U1-7B, das ein radial inneres Wicklungsende der ersten kleinen Spulengruppe U101 ist, und U2-8B, das ein radial inneres Wicklungsende der vierten kleinen Spulengruppe U202 ist, werden unter Verwendung eines Überführungsdrahts 711 so verschaltet, dass die erste kleine Spulengruppe U101 und die vierte kleine Spulengruppe U202 in Reihe geschaltet sind. Als Nächstes werden U1-8B, das ein radial inneres Wicklungsende der zweiten kleinen Spulengruppe U102 ist, und U2-7B, das ein radial inneres Wicklungsende der dritten kleinen Spulengruppe U201 ist, unter Verwendung eines Überführungsdrahts 721 so verschaltet, dass die zweite kleine Spulengruppe U102 und die dritte kleine Spulengruppe U201 in Reihe geschaltet sind. Die V-Phasen-Spule und die W-Phasen-Spule werden auch unter Verwendung von Überführungsdrähten 712, 713, 722 und 723 auf eine ähnliche Weise verschaltet. Der Anschluss aller Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 wird durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 vervollständigt.
Die ersten und zweiten kleinen Spulengruppen U101 und U102 und die dritten und vierten kleinen Spulengruppen U201 und U202 sind in Nuten 13 aufgenommen, die um 30 elektrische Grad versetzt sind. Somit tritt eine vom Rotor 5 ausgehende im Vergleich zu den ersten und zweiten kleinen Spulengruppen U101 und U102 umgekehrte elektromotorische Kraft in den dritten und vierten kleinen Spulengruppen U201 und U202 auf. Deswegen entsteht, wenn die ersten und zweiten kleinen Spulengruppen U101 und U102 durch Verschalten von U1-7B und U1-8B in Reihe geschaltet sind, und die dritten und vierten kleinen Spulengruppen U201 und U202 durch Verschalten von U2-7B und U2-8B in Reihe geschaltet sind, und zusätzlich U1-1A und U2-1A verschaltet sind, und U1-2A und U2-2A verschaltet sind, um eine Parallelschaltung zu bilden, ein elektrischer Strom aufgrund des Phasenunterschieds in der umgekehrten elektromotorischen Kraft auf. Dieser elektrische Strom stellt eine Ursache für eine Wirkungsgradherabsetzung dar. Weil in Ausführungsform 1 kleine Spulengruppen, die in Nuten 13 aufgenommen sind, die um einen elektrischen Winkel von π + 30 Grad versetzt sind, miteinander in Reihe geschaltet sind, wird die Entstehung von elektrischen Strömen unterbunden, die sich aus Phasenunterschieden ergeben.
Zusätzlich sind, wenn auch nicht gezeigt, wenn die Anzahl von Nuten pro Phase pro Pol q drei beträgt, die drei Nutgruppen, in denen die U-Phasen-Spule aufgenommen ist, beispielsweise um einen elektrischen Winkel von 20 Grad (= π × p/S) voneinander versetzt. Die Entstehung von elektrischen Strömen, die sich aus Phasenunterschieden ergeben, kann unterbunden werden, wenn kleine Spulengruppen, die in Nuten 13 aufgenommen sind, die um einen elektrische Winkel von π ± 20 Grad versetzt sind, in Reihe geschaltet werden, oder wenn kleine Spulengruppen, die in Nuten 13 aufgenommen sind, die um einen elektrischen Winkel von π ± 40 Grad versetzt sind, in Reihe geschaltet werden. Somit sollten, um die Entstehung von elektrische Strömen zu unterbinden, die sich aus Phasenunterschieden ergeben, kleine Spulengruppen, die in Nuten 13 aufgenommen sind, die um einen elektrischen Winkel von π ± (π × p/S) × l versetzt sind, wobei l eine natürliche Zahl ist, die 0 < l ≤ q – 1 erfüllt, in Reihe geschaltet werden.
Als Nächstes werden Verfahren zum Anschließen der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 in der ersten bis vierten kleinen Spulengruppe U101, U102, U201 und U202, die eine U-Phasen-Spule bilden, anhand der 33 und 34 erklärt.
Wie in 33 gezeigt ist, werden U1-1A, das ein radial äußeres Wicklungsende der ersten kleinen Spulengruppe U101 ist, und U2-1A, das ein radial äußeres Wicklungsende der dritten kleinen Spulengruppe U201 ist, unter Verwendung eines Überführungsdrahts 811 angeschlossen, und U1-2A, das ein radial äußeres Wicklungsende der zweiten kleinen Spulengruppe U102 ist, und U2-2A, das ein radial äußeres Wicklungsende der vierten kleinen Spulengruppe U202 ist, werden unter Verwendung eines Überführungsdrahts 821 angeschlossen. Dadurch wird eine U-Phasen-Spule erhalten, die zu einer Parallelschaltung ausgebildet ist, in der Spulen, wovon in jeder acht Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, parallelgeschaltet sind. Die V-Phasen-Spule und die W-Phasen-Spule werden auch auf eine ähnliche Weise unter Verwendung von Überführungsdrähten 812, 813, 822 und 823 angeschlossen, so dass der Anschluss aller Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 dadurch vervollständigt ist.
Alternativ werden, wie in 34 gezeigt, U2-1A, das ein radial äußeres Wicklungsende der ersten dritten Spulengruppe U201 ist, und U2-2A, das ein radial äußeres Wicklungsende der vierten kleinen Spulengruppe U202 ist, unter Verwendung des Überführungsdrahts 811 angeschlossen, um eine U-Phasen-Spule zu erhalten, die zu einer Reihenschaltung ausgebildet ist, indem sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet werden. Die V-Phasen-Spule und die W-Phasen-Spule werden auch auf eine ähnliche Weise angeschlossen, so dass der Anschluss aller Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 dadurch vervollständigt ist.
Weil die Schaltungen jeder der Phasenspulen dadurch auf eine Parallel- oder Reihenschaltung geändert werden können, indem einfach nur die Verbindungen zwischen den Wicklungsenden gleichphasiger Spulen in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 verändert werden, ohne die Verbindungen zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 zu ändern, können Modifizierungen an Spezifikationen der Ankerwicklung 20 mühelos angepasst werden. Somit können Zunahmen bei der Anzahl von Teilen und starke Anstiege bei den Herstellungskosten unterbunden werden, die sich aus einer schwierig werdenden Modifizierung von Anschlüssen ergeben.
Als Nächstes werden Verfahren zum Anschließen der U-Phasen-Spule, der V-Phasen-Spule und der W-Phasen-Spule anhand der 35 und 36 erklärt.
Wie in 35 gezeigt ist, wird eine Ankerwicklung 20 mit verteilter Wicklung, in der die U-Phasen-Spule, die V-Phasen-Spule und die W-Phasen-Spule in Sternschaltung vorliegen, erhalten, indem die Überführungsdrähte 821, 822 und 823 der U-Phasen-Spule, der V-Phasen-Spule und der W-Phasen-Spule, die zu Parallelschaltungen ausgebildet sind, an einen Sternpunkt 86 angeschlossen und die Überführungsdrähte 811, 812 und 823 der U-Phasen-Spule, der V-Phasen-Spule und der W-Phasen-Spule zu Stromzufuhrabschnitten gemacht werden.
Alternativ wird, wie in 36 gezeigt ist, eine Ankerwicklung 20 mit verteilter Wicklung erhalten, in der die U-Phasen-Spule, die V-Phasen-Spule und die W-Phasen-Spule in Dreieckschaltung vorliegen, indem der Überführungsdraht 821 der U-Phasen-Spule und der Überführungsdraht 812 der V-Phasenspule verbunden werden, der Überführungsdraht 822 der V-Phasen-Spule und der Überführungsdraht 813 der W-Phasen-Spule verbunden werden, und der Überführungsdraht 823 der W-Phasen-Spule und der Überführungsdraht 811 der U-Phasen-Spule verbunden werden.
Eine drehende elektrische Maschine 100, die sich der Ankerwicklung 20 bedient, die auf diese Weise verschaltet ist, arbeitet als ein Dreiphasenmotor mit einem Innenrotor mit acht Polen und achtundvierzig Nuten, wenn der Ankerwicklung 20 eine bestimmte Wechselstromenergie zugeführt wird.
Weil der Anschluss der Phasenspulen dadurch auf Sternschaltung oder Dreieckschaltung abgeändert werden kann, indem einfach nur Verbindungen zwischen den Wicklungsenden von Spulen unterschiedlicher Phasen in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 verändert werden, ohne die Verbindungen zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 zu verändern, können Modifizierungen in den Spezifikationen der Ankerwicklung 20 mühelos angepasst werden. Somit können Zunahmen bei der Anzahl von Teilen und starke Anstiege bei den Herstellungskosten unterbunden werden, die sich aus einer schwierig werdenden Modifizierung von Anschlüssen ergeben.
Weil der Anschluss aller Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 vervollständigt wird, und der Anschluss aller Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 vervollständigt wird, erstrecken sich die Überführungsdrähte, die die kleinen Spulengruppen miteinander verbinden, umfänglich, ohne um die radial äußere Seite zur radial inneren Seite oder von der radial inneren Seite zur radial äußeren Seite geführt zu werden. Somit kann eine Vergrößerung axialer Abmessungen der Ankerwicklung 20 unterbunden werden, wodurch eine Verkleinerung der drehenden elektrischen Maschine 100 erzielt werden kann.
Als Nächstes wird ein Fall erklärt, in dem eine U-Phasen-Spule, eine V-Phasen-Spule und eine W-Phasen-Spule, die zu Reihenschaltungen ausgebildet sind, indem sechzehn Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, in Sternschaltung vorliegen. 37 ist eine Schrägprojektion, die Verbindungselemente zeigt, die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung miteinander verbinden, 38 ist eine Schrägprojektion, die Verbindungselemente zeigt, die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung miteinander verbinden, und 39 ist eine Schrägprojektion, die eine Wicklungsbaugruppe zeigt, die unter Verwendung der Verbindungselemente in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist.
Die Überführungsdrähte 711, 712, 713, 721, 722 und 723, die die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 miteinander verbinden, sind durch Pressformen eines Leiterblechs hergestellt, das beispielsweise aus Kupfer besteht, und umfassen wie in 37 gezeigt: kreisbogenförmige Basisabschnitte 711a, 712a, 713a, 721a, 722a und 723a; und L-förmige Anschlusselemente 711b, 712b, 713b, 721b, 722b und 723b, die so angeordnet sind, dass sie sich von zwei Enden der Basisabschnitte 711a, 712a, 713a, 721a, 722a und 723a radial nach innen erstrecken.
Die Überführungsdrähte 811, 812 und 813, die die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 miteinander verbinden, sind durch Pressformen eines Leiterblechs hergestellt, das beispielsweise aus Kupfer besteht, und umfassen wie in 38 gezeigt: kreisbogenförmige Basisabschnitte 811a, 812a und 813a; und L-förmige Anschlusselemente 811b, 812b und 813b, die so angeordnet sind, dass sie sich von zwei Enden der Basisabschnitte 811a, 812a und 813a radial nach innen erstrecken. Zusätzlich ist ein Sternpunktüberführungsdraht 85 durch Pressformen eines Leiterblechs hergestellt, das beispielsweise aus Kupfer besteht, und umfasst wie in 38 gezeigt: einen kreisbogenförmigen Basisabschnitt 85a; und Anschlusselemente 85b, die so angeordnet sind, dass sie vom Basisabschnitt 85a vorstehen.
Der Basisabschnitt 711a des Überführungsdrahts 711 ist axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 711b sind an U1-7B und U2-8B angeschlossen. Der Basisabschnitt 712a des Überführungsdrahts 712 ist axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 712b sind an V1-7B und V2-8B angeschlossen. Der Basisabschnitt 713a des Überführungsdrahts 713 ist axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 713b sind an W1-7B und W2-8B angeschlossen. Zusätzlich ist der Basisabschnitt 721a des Überführungsdrahts 721 axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 721b sind an U2-7B und U1-8B angeschlossen. Der Basisabschnitt 722a des Überführungsdrahts 722 ist axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 722b sind an V2-7B und V1-8B angeschlossen. Der Basisabschnitt 723a des Überführungsdrahts 723 ist axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 723b sind an W2-7B und W1-8B angeschlossen. Dadurch ist der Anschluss zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 vervollständigt.
Als Nächstes ist der Basisabschnitt 811a des Überführungsdrahts 811 axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 811b sind an U2-1A und U2-2A angeschlossen. Der Basisabschnitt 812a des Überführungsdrahts 812 ist axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 812b sind an V2-1A und V2-2A angeschlossen. Der Basisabschnitt 813a des Überführungsdrahts 813 ist axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 813b sind an W2-1A und W2-2A angeschlossen. Zusätzlich ist der Basisabschnitt 85a des Sternpunktüberführungsdrahts 85 axial außerhalb der Spulenenden der Wicklungsbaugruppe 21 angeordnet, und die Anschlusselemente 85b sind an U1-2A, V1-2A und W1-2A angeschlossen. Dadurch ist der Anschluss zwischen den Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 vervollständigt.
Wie in 39 gezeigt ist, ist die Wicklungsbaugruppe 21 durch die Überführungsdrähte 711, 712, 713, 721, 722, 723, 811, 812 und 813 und den Sternpunktüberführungsdraht 85 angeschlossen, um eine Ankerwicklung 20 zu bilden, in der eine U-Phasen-Spule, eine V-Phasen-Spule und eine W-Phasen-Spule, die jeweils als eine Reihenschaltung ausgebildet sind, in einer Sternschaltung vorliegen.
Somit kann, weil der Anschluss aller Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 vervollständigt wird, und der Anschluss aller Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 vervollständigt wird, die Wicklungsbaugruppe 21 einfach unter Verwendung pressgeformter Verbindungselemente als Überführungsdrähte 711, 712, 713, 721, 722, 723, 811, 812 und 813 und neutraler Sternpunktüberführungsdraht 85 verbunden werden.
Außerdem sind in der vorstehenden Ausführungsform 1 die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 so beschrieben, dass sie zu Stromzufuhrabschnitten gemacht werden, aber es versteht sich von selbst, dass auch die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 zu Stromzufuhrabschnitten gemacht werden können.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 ist die Isolierung zwischen den Schweißabschnitten der ersten und zweiten Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungskörper 22 überhaupt nicht beschrieben, aber es sollte beispielsweise ein elektrisch isolierendes Harz auf die Schweißabschnitte aufgetragen werden.
In der vorstehenden Ausführungsform 1 werden Kernblöcke 12 verwendet, bei denen der ringförmige Ankerkern 11 in achtundvierzig gleiche Teilabschnitte unterteilt ist, in denen ein einzelner Zahn 12b so angeordnet ist, dass er von einem kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt 12a vorsteht, es können aber auch Kernblöcke verwendet werden, bei denen zwei Kernblöcke 12 integral als Einzelkörper hergestellt sind, d.h., bei denen zwei Zähne so angeordnet sind, dass sie von einem kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt vorstehen. In diesem Fall ist die Bearbeitbarkeit während des Zusammenbaus des Ankers 10 verbessert, weil die Anzahl der Kernblöcke auf die Hälfte reduziert ist.
Ausführungsform 2
40 ist ein Anschlussschema für kleine Spulengruppen, die eine W-Phasen-Spule einer Ankerwicklung in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung bilden.
Zuerst wird ein Verfahren zum Anschließen einer ersten bis vierten kleinen Spulengruppe W102, W102, W201 und W202, die eine W-Phasen-Spule bilden, anhand von 40 beschrieben.
W1-1B und W1-3A, W1-3B und W1-5A, und W1-5B und W1-7A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, werden verschaltet, um die erste kleine Spulengruppe W101 herzustellen. Ähnlich werden W1-8B und W1-2A, W1-2B und W1-4A, und W1-4A und W1-6A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, verschaltet, um die zweite kleine Spulengruppe W102 herzustellen. Ähnlich werden W2-1B und W2-3A, W2-3B und W2-5A, und W2-5B und W2-7A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, verschaltet, um die dritte kleine Spulengruppe W201 herzustellen. Ähnlich werden W2-8B und W2-2A, W2-2B und W2-4A, W2-4B und W2-6A von Wicklungskörpern 22, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, verschaltet, um die vierte kleine Spulengruppe W202 herzustellen. Obwohl nicht gezeigt, werden auch eine V-Phasen-Spule und eine U-Phasen-Spule auf eine ähnliche oder gleiche Weise wie diejenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 ausgebildet.
Als Nächstes werden W1-7B, das ein radial inneres Wicklungsende der ersten kleinen Spulengruppe W101 ist, und W2-6B, das ein radial inneres Wicklungsende der vierten kleinen Spulengruppe W202 ist, unter Verwendung eines Überführungsdrahts 713 verschaltet, so dass die erste kleine Spulengruppe W101 und die vierte kleine Spulengruppe W402 in Reihe geschaltet sind. W1-6B, das ein radial inneres Wicklungsende der zweiten kleinen Spulengruppe W102 ist, und W2-7B, das ein radial inneres Wicklungsende der dritten kleinen Spulengruppe W201 ist, werden unter Verwendung eines Überführungsdrahts 723 verschaltet, so dass die zweite kleine Spulengruppe W102 und die dritte kleine Spulengruppe W201 in Reihe geschaltet sind. Die V-Phasen-Spule und die U-Phasen-Spule werden auch unter Verwendung von Überführungsdrähten 711, 712, 721 und 722 auf eine ähnliche Weise wie diejenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 verschaltet. Der Anschluss aller Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 wird dadurch durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 vervollständigt.
Als Nächstes werden W1-1A, das ein radial äußeres Wicklungsende der ersten kleinen Spulengruppe W101 ist, und W1-8A, das ein radial äußeres Wicklungsende der zweiten kleinen Spulengruppe W102 ist, unter Verwendung eines Überführungsdrahts 813 verschaltet, und W2-1A, das ein radial äußeres Wicklungsende der dritten kleinen Spulengruppe W201 ist, und W2-8A, das ein radial äußeres Wicklungsende der vierten kleinen Spulengruppe W202 ist, werden unter Verwendung eines Überführungsdrahts 823 verschaltet. Dadurch wird eine W-Phasen-Spule erhalten, die zu einer Parallelschaltung ausgebildet ist, in der Spulen, wovon in jeder acht Wicklungskörper 22 in Reihe geschaltet sind, parallelgeschaltet sind. Obwohl nicht gezeigt, sind auch die U-Phasen-Spule und die V-Phasen-Spule auf eine ähnliche Weise wie diejenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 unter Verwendung von Überführungsdrähten 811, 812, 821 und 822 verschaltet, so dass der Anschluss aller Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 dadurch durch die Verbindung zwischen Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe 800 vervollständigt ist.
Als Nächstes werden Wirkungen des Anschlussverfahrens nach Ausführungsform 2 anhand der 41 und 42 erklärt. 41 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren zum Anschließen von Wicklungsbaugruppen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 42 ist ein schematisches Schaubild, das ein Verfahren zum Anschließen von Wicklungsbaugruppen in der drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
41 ist ein schematisches Schaubild einer Wicklungsbaugruppe, in der Phasenspulen mit einer Parallelschaltung von Ausführungsform 1 in einer Sternschaltung vorliegen, und in der Figur geben Pfeile, die an die Überführungsdrähte 711, 712, 713, 721, 722 und 723 zwischen Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 angelegt sind, Richtungen von den Stromzufuhrabschnitten zum Sternpunkt an. In diesem Anschlussverfahren haben die Überführungsdrähte 713 und 723, die radial innere Wicklungsenden der W-Phasen-Spule miteinander verbinden, konstruktive Auslegungen, die den Überführungsdraht 711, der U1-7B und U2-8B verbinden, den Überführungsdraht 721, der U1-8B und U2-7B verbindet, den Überführungsdraht 712, der V1-7B und V2-8B verbindet, und den Überführungsdraht 722 überspannen, der V1-8B und V2-7B verbindet, und die radial innere Wicklungsendengruppe 700 ist umfänglich ausgebreitet.
In dem wie in 42 gezeigten Anschlussverfahren nach Ausführungsform 2 sind die Richtungen von den Stromzufuhrabschnitten zum Sternpunkt bei den Überführungsdrähten 713 und 723 zwischen den radial inneren Wicklungsenden der W-Phasen-Spule umgekehrte Richtungen zu den Richtungen von den Stromzufuhrabschnitten zum Sternpunkt bei den Überführungsdrähten 711, 712, 721 und 722 zwischen den radial inneren Wicklungsenden der U-Phasen-Spule und der V-Phasen-Spule in Bezug auf die Umfangsrichtung der Wicklungsbaugruppe 21. Somit wird ein Umfangswinkelbereich, der von der radial inneren Wicklungsendengruppe 700 eingenommen wird, dadurch schmäler gemacht, dass die Wicklungsenden, die die radial innere Wicklungsendengruppe 700 bilden, in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet werden, wodurch die drehende elektrische Maschine größenmäßig verkleinert werden kann.
In dem wie in 42 gezeigten Anschlussverfahren nach Ausführungsform 2 sind Wicklungsenden, die die radial äußere Wicklungsendengruppe 800 darstellen, die die Stromzufuhrabschnitte bilden, auch in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgend auf eine den Wicklungsenden ähnliche Weise angeordnet, die die radial innere Wicklungsendengruppe 700 bilden, was die Wicklungsbaugruppe 21 an einer Stelle trennbar macht, die in 42 durch eine unterbrochene Linie 90 angegeben ist. Somit ist es möglich, die angeschlossene Wicklungsbaugruppe 21 in einer C-Form zu öffnen. Mit anderen Worten wird ein Zusammenfügen zwischen den Wicklungsenden der Wicklungskörper 22 auf halbem Wege durch den Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe 21 möglich, wie etwa in den 10 bis 18 gezeigt ist. Somit ist eine Handhabung der Wicklungskörper 22 vereinfacht, indem Wicklungskörper 22, die lose waren, zusammengefügt werden. Außerdem werden die Wicklungskörper 22, indem mehrere der Wicklungskörper 22 zusammengefügt und integriert werden, stabilisiert, was den Zusammenbau der Wicklungsbaugruppe 21 verbessert.
Nun ist in der vorstehenden Ausführungsform 2 die Dreiphasen-Wechselstromwicklung durch eine Sternschaltung der U-Phasen-Spule, der V-Phasen-Spule und der W-Phasen-Spule gebildet, aber eine Dreiphasen-Wechselstromwicklung kann auch durch eine Dreieckschaltung der U-Phasen-Spule, der V-Phasen-Spule und der W-Phasen-Spule gebildet werden. Speziell kann eine Dreiphasen-Wechselstromwicklung durch eine Dreieckschaltung der U-Phasen-Spule, der V-Phasen-Spule und der W-Phasen-Spule gebildet werden, indem in 42 die Überführungsdrähte 823 und 811 verbunden werden, die Überführungsdrähte 821 und 812 verbunden werden, und die Überführungsdrähte 822 und 813 verbunden werden. Auch in diesem Fall sind die Richtungen der Überführungsdrähte 713 und 723 von den Verbindungsabschnitten zwischen dem Überführungsdrähten 822 und 813 (einem ersten Stromzufuhrabschnitt) zu den Verbindungsabschnitten zwischen den Überführungsdrähten 823 und 811 (einem zweiten Stromzufuhrabschnitt) an zwei Enden der W-Phasen-Spule umgekehrte Richtungen zu den Richtungen der Überführungsdrähte 711 und 721 von den Verbindungsabschnitten zwischen den Überführungsdrähten 823 und 811 (dem zweiten Stromzufuhrabschnitt) zu den Verbindungsabschnitten zwischen den Überführungsdrähten 821 und 812 (einem dritten Stromzufuhrabschnitt) an zwei Enden der U-Phasen-Spule und den Richtungen der Überführungsabschnitte 712 und 722 von den Verbindungsabschnitten zwischen den Überführungsdrähten 821 und 812 (dem dritten Stromzufuhrabschnitt) zu den Verbindungsabschnitten zwischen den Überführungsdrähten 822 und 813 (dem ersten Stromzufuhrabschnitt) an zwei Enden der V-Phasen-Spule in Bezug auf die Umfangsrichtung der Wicklungsbaugruppe 21. Die Wicklungsenden, die die radial innere Wicklungsendengruppe 700 und die radial äußere Wicklungsendengruppe 800 bilden, sind jeweils in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet, was die Wicklungsbaugruppe in der Umfangsrichtung trennbar macht. Demzufolge lassen sich in der Ausführungsform 2 selbst dann ähnlich oder gleiche Wirkungen erzielen, wenn die Dreiphasen-Wechselstromwicklung durch eine Dreieckschaltung der U-Phasen-Spule, V-Phasen-Spule und W-Phasen-Spule gebildet ist.
Ausführungsform 3
43 ist eine Abwicklung eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper in einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in identischen Nutgruppen eines Ankerkerns in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen angebracht sind. Darüber hinaus sind in 43 der Einfachheit halber Spulenenden als gerade Linien dargestellt.
In 43 umfassen Wicklungskörper 22A: vier erste geradlinige Abschnitte 22a, die in einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht, einer fünften Schicht und einer sechsten Schicht einer Nut 13 auf einer ersten Seite von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b untergebracht sind; vier zweite geradlinige Abschnitte 22b, die in einer dritten Schicht, einer vierten Schicht, einer siebten Schicht und einer achten Schicht einer Nut 13 auf einer zweiten Seite der sechs aufeinanderfolgenden Zähne 12b untergebracht sind; und erste und zweite Spulenenden 22c und 22d, die zwischen Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b abwechselnd erste Längsenden miteinander und zweite Längsenden miteinander verbinden.
Vier erste Spulenenden 22c erstrecken sich längs mit einem bestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der sechsten Schicht in der ersten Nut 13 zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind jeweils annähernd im rechten Winkel an ersten oberen Abschnitten 22e (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand 2d radial nach außen (zu Bodenabschnitten in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Nut 13 mit dem vorbestimmten Neigungswinkel nach innen und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der siebten Schicht und der achten Schicht in der zweiten Nut 13 angeschlossen.
Zwei zweite Spulenenden 22d erstrecken sich längs mit dem bestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von zweiten Enden der zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der dritten Schicht und der siebten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, sind annähernd im rechten Winkel an zweiten oberen Abschnitten 22f (nicht gezeigt) gebogen und radial nach innen (zu Öffnungen in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, um einen Spalt 2d zu belassen, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit dem vorbestimmten Neigungswinkel nach innen, und sind an zweite Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der zweiten Schicht und der sechsten Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
Ein zweites Spulenende 22d erstreckt sich längs mit dem bestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von einem zweiten Ende des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der vierten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, ist annähernd im rechten Winkel an einem zweiten oberen Abschnitt 22f (nicht gezeigt) gebogen und nach außen verschoben, um einen Spalt d zu belassen, und ist anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstreckt sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit dem vorbestimmten Neigungswinkel nach innen, und ist an das zweite Ende des ersten geradlinigen Abschnitts 22a in der fünften Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
In den auf diese Weise aufgebauten Wicklungskörpern 22A sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b und die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d jeweils in einer Richtung kurzer Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts in einer einzelnen Kolonne so angeordnet, dass flache Flächen, die durch lange Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts gebildet sind, einander zugewandt sind. Die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b sind radial um einen Radialverschiebungsbetrag an den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f der verbindenden ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d verschoben. Speziell sind die ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der sechsten Schicht im Inneren der ersten Nut 13 untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der siebten Schicht und der achten Schicht im Inneren der zweiten Nut 13 untergebracht.
Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a eines ersten Wicklungskörpers 22A und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b eines zweiten Wicklungskörpers 22A sind so in jeweiligen Nuten 13 untergebracht, dass sie sich in einer einzelnen Kolonne in einer radialen Richtung (in einer Nuttiefenrichtung) aufreihen. Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des ersten Wicklungskörpers 22A sind in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der sechsten Schicht untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b des zweiten Wicklungskörpers 22A sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der siebten Schicht und der achten Schicht untergebracht.
Somit sind die Wicklungskörper 22A in einer Teilung einer Nut in einer Umfangsrichtung angeordnet, ohne einander zu behindern. Die Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungskörper 22A stehen auch in gleichen Richtungen in einer Längsrichtung der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von diagonal entgegengesetzten Stellen am zweiten Ende der Wicklungskörper 22A vor. Folglich treten zu denjenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder gleiche Wirkungen an den Tag, wenn eine Wicklungsbaugruppe unter Verwendung der Wicklungskörper 22A anstelle der Wicklungskörper 22 hergestellt wird und die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe auf eine der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder gleiche Weise miteinander verbunden werden und die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe auf eine der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder gleiche Weise miteinander verbunden werden.
Ausführungsform 4
44 ist eine Abwicklung eines Zustands, in dem drei Wicklungskörper einer drehenden elektrischen Maschine nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgend in identischen Nutgruppen eines Ankerkerns in einer Umfangsrichtung von einer Seite nahe einem ersten axialen Ende gesehen angebracht sind. Außerdem sind in 44 Spulenenden der Einfachheit halber als gerade Linien dargestellt.
In 44 umfassen Wicklungskörper 22B: vier erste geradlinige Abschnitte 22a, die in einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht, einer fünften Schicht und einer siebten Schicht einer Nut 13 auf einer ersten Seite von sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12b untergebracht sind; vier zweite geradlinige Abschnitte 22b, die in einer dritten Schicht, einer vierten Schicht, einer sechsten Schicht und einer achten Schicht einer Nut 13 auf einer zweiten Seite der sechs aufeinanderfolgenden Zähne 12b untergebracht sind; und erste und zweite Spulenenden 22c und 22d, die zwischen Kolonnen der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b abwechselnd erste Längsenden miteinander und zweite Längsenden miteinander verbinden.
Zwei erste Spulenenden 22c erstrecken sich längs mit einer bestimmten Neigung in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht und der zweiten Schicht in der ersten Nut 13 zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind jeweils annähernd im rechten Winkel an ersten oberen Abschnitten 22e (nicht gezeigt) gebogen und um einen Abstand 2d radial nach außen (zu Bodenabschnitten in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Nut 13 mit der vorbestimmten Neigung nach innen und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der dritten Schicht und der vierten Schicht in der zweiten Nut 13 angeschlossen.
Weitere zwei erste Spulenenden 22c erstrecken sich längs mit der bestimmten Neigung in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von ersten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der fünften Schicht und der siebten Schicht in der ersten Nut 13 zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in einer zweiten Kolonne nach außen, sind jeweils annähernd im rechten Winkel an ersten oberen Abschnitten 22e (nicht gezeigt) gebogen und radial nach außen (zu Bodenabschnitten in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, um einen Spalt d zu belassen, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den zweiten geradlinigen Abschnitten 22b in der zweiten Nut 13 mit der vorbestimmten Neigung nach innen und sind an die ersten Enden des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der sechsten Schicht und der achten Schicht in der zweiten Nut 13 angeschlossen.
Ein zweites Spulenende 22d erstreckt sich längs mit der bestimmten Neigung in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von einem zweiten Ende des zweiten geradlinigen Abschnitts 22b in der dritten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, ist annähernd im rechten Winkel an einem zweiten oberen Abschnitt 22f (nicht gezeigt) gebogen und radial nach innen (zu Öffnungen in einer Nuttiefenrichtung hin) verschoben, um einen Spalt d zu belassen, und ist anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstreckt sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit der vorbestimmten Neigung nach innen und ist an das zweite Ende des ersten geradlinigen Abschnitts 22a in der zweiten Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
Weitere zwei zweite Spulenenden 22d erstrecken sich längs mit der bestimmten Neigung in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von zweiten Enden der zweiten geradlinigen Abschnitte 22b in der vierten Schicht und der sechsten Schicht in der zweiten Nut 13 zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 nach außen, sind annähernd im rechten Winkel an zweiten oberen Abschnitten 22f (nicht gezeigt) gebogen und radial nach außen verschoben, um einen Spalt d zu belassen, und sind anschließend annähernd im rechten Winkel gebogen und erstrecken sich längs in Bezug auf die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b zu den ersten geradlinigen Abschnitten 22a in der ersten Nut 13 mit der bestimmten Neigung nach innen und sind an die zweiten Enden der ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der fünften Schicht und der siebten Schicht in der ersten Nut 13 angeschlossen.
In den auf diese Weise aufgebauten Wicklungskörpern 22B sind die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b und die ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d jeweils in einer Richtung kurzer Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts in einer einzelnen Kolonne so angeordnet, dass flache Flächen, die durch lange Seiten der rechteckigen Querschnitte des Leiterdrahts gebildet sind, einander zugewandt sind. Die ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b sind radial um einen Radialverschiebungsbetrag an den ersten und zweiten oberen Abschnitten 22e und 22f der verbindenden ersten und zweiten Spulenenden 22c und 22d verschoben. Speziell sind die ersten geradlinigen Abschnitte 22a in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der siebten Schicht im Inneren der ersten Nut 13 untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der sechsten Schicht und der achten Schicht im Inneren der zweiten Nut 13 untergebracht.
Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a eines ersten Wicklungskörpers 22B und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b eines zweiten Wicklungskörpers 22B sind so in jeweiligen Nuten 13 untergebracht, dass sie sich in einer einzelnen Kolonne in einer radialen Richtung (in einer Nuttiefenrichtung) aufreihen. Die ersten geradlinigen Abschnitte 22a des ersten Wicklungskörpers 22B sind in der ersten Schicht, der zweiten Schicht, der fünften Schicht und der siebten Schicht untergebracht, und die zweiten geradlinigen Abschnitte 22b des zweiten Wicklungskörpers 22B sind in der dritten Schicht, der vierten Schicht, der sechsten Schicht und der achten Schicht untergebracht.
Somit sind die Wicklungskörper 22B in einer Teilung einer Nut in einer Umfangsrichtung angeordnet, ohne einander zu behindern. Die Wicklungsenden 22g und 22h der Wicklungskörper 22B stehen auch in gleichen Richtungen in einer Längsrichtung der ersten und zweiten geradlinigen Abschnitte 22a und 22b von diagonal entgegengesetzten Stellen am zweiten Ende der Wicklungskörper 22B vor. Folglich treten zu denjenigen in der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder gleiche Wirkungen an den Tag, wenn eine Wicklungsbaugruppe unter Verwendung der Wicklungskörper 22B anstelle der Wicklungskörper 22 hergestellt wird und die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe auf eine der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder gleiche Weise verbunden werden und die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe auf eine der vorstehenden Ausführungsform 1 ähnliche oder gleiche Weise miteinander verbunden werden.
Darüber hinaus werden in jeder der vorstehenden Ausführungsformen die Wicklungskörper 22 dadurch ausgebildet, dass fugenlose, durchgehende Leiterdrähte spiralförmig aufgewickelt werden, aber Wicklungskörper können auch dadurch ausgebildet werden, dass Leiterdrähte spiralförmig aufgewickelt werden, die beispielsweise durch Verbinden kurzer Leiter hergestellt werden.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Elektromotor mit Innenrotor erläutert, ähnliche oder gleiche Wirkungen zeigen sich aber auch, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Elektromotor mit Außenrotor angewendet wird.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurden Fälle erläutert, in denen die vorliegende Anwendung auf einen Elektromotor angewendet wurde, ähnliche oder gleiche Wirkungen zeigen sich aber auch, wenn die vorliegende Anwendung auf einen Generator angewendet wird.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen werden Wicklungskörper unter Verwendung von Leiterdrähten hergestellt, die mit einer Isolierung beschichtet sind, aber es kann eine Isolierbeschichtungsbehandlung auf Wicklungskörper angewendet werden, die unter Verwendung von Leiterdrähten hergestellt wurden, die nicht mit einer Isolierung beschichtet sind.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wurde eine drehende Maschine mit acht Polen und achtundvierzig Nuten erläutert, es versteht sich aber von selbst, dass die Anzahl von Polen und die Anzahl von Nuten nicht auf acht Pole und achtundvierzig Nuten beschränkt ist.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen werden Wicklungskörper dadurch ausgebildet, dass Leiterdrähte über vier Windungen zu einer Spiralform aufgewickelt werden, die Anzahl von Windungen des Leiterdrahts ist aber nicht auf vier Windungen beschränkt, vorausgesetzt, sie beträgt mehr als oder gleich zwei Windungen.

Claims

Drehende elektrische Maschine, die einen Anker umfasst, der dadurch ausgebildet wird, dass eine Ankerwicklung in einem ringförmigen Ankerkern angebracht wird, wobei Nuten am Ankerkern in einem Verhältnis von q Nuten pro Phase pro Pol ausgebildet werden, wobei q eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist, wobei: die Ankerwicklung mehrere Wicklungskörper umfasst, die jeweils dadurch ausgebildet werden, dass ein Leiterdraht über m Windungen so zu einer Spiralform gewickelt wird, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als oder gleich Zwei ist, dass er aufweist: geradlinige Abschnitte, die so in ersten und zweiten Kolonnen angeordnet sind, dass sich m der geradlinigen Abschnitte in jeder der Kolonnen aufreihen; und Spulenenden, die Endabschnitte der geradlinigen Abschnitte zwischen den Kolonnen miteinander verbinden, wobei sich ein erstes Wicklungsende des Leiterdrahts an einem ersten Längsende eines geradlinigen Abschnitts nach außen erstreckt, der sich an einem ersten Ende in der Anordnungsrichtung der geradlinigen Abschnitte in der ersten Kolonne befindet, und sich ein zweites Wicklungsende des Leiterdrahts am ersten Längsende eines geradlinigen Abschnitts nach außen erstreckt, der sich an einem zweiten Ende in der Anordnungsrichtung der geradlinigen Abschnitte in der zweiten Kolonne befindet, wobei die mehreren Wicklungskörper jeweils in einer Teilung einer Nut in einer Umfangsrichtung des Ankerkerns so angeordnet sind, dass jede der Kolonnen der geradlinigen Abschnitte, die in den zwei Kolonnen angeordnet sind, jeweils in einem Paar von Nuten aufgenommen sind, die sich auf zwei Seiten mehrerer Zähne befinden, die in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgen, wobei die ersten Wicklungsenden umfänglich so angeordnet sind, dass sie sich von einem oberflächennächsten Abschnitt in einer Nuttiefenrichtung der Nuten nach außen erstrecken, um eine radial innere Wicklungsendengruppe zu bilden, und wobei die zweiten Wicklungsenden umfänglich so angeordnet sind, dass sie sich von einem tiefsten Abschnitt in der Nuttiefenrichtung der Nuten nach außen erstrecken, um eine radial äußere Wicklungsendengruppe zu bilden; Phasenspulen, die die Ankerwicklung bilden, jeweils 2 q kleine Spulengruppen umfassen, die einmal umfänglich umlaufen, wobei die kleinen Spulengruppen dadurch gebildet sind, dass Wicklungskörper, die in einem Paar von Nuten aufgenommen sind, die um 360 elektrische Grad getrennt sind, in Reihe geschaltet werden, indem Wicklungsenden der radial inneren Wicklungsendengruppe und Wicklungsenden der radial äußeren Wicklungsendengruppe in der Umfangsanordnungsreihenfolge verbunden werden, und eine Verbindung zwischen kleinen Spulengruppen, die die Phasenspulen bilden, und eine Verbindung zwischen den Phasenspulen dadurch hergestellt wird, dass Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden und Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei zwei der kleinen Spulengruppen, die angeschlossen werden, indem Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden oder indem Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden, um einen elektrischen Winkel von π ± (π × p/S) × l getrennt sind, wobei S eine Anzahl an Nuten und l eine natürliche Zahl ist, die 0 < l ≤ q – 1 erfüllt.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei: die Ankerwicklung eine Dreiphasen-Wechselstromwicklung ist, die durch eine Sternschaltung von drei Phasenspulen gebildet wird, und eine Richtung von einem Stromzufuhrabschnitt zu einem Sternpunkt in einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe oder einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe, der die zwei kleinen Spulengruppen in einer der Phasenspulen verbindet, zu einer Richtung von einem Stromzufuhrabschnitt zum Sternpunkt in einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe oder einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe, der die zwei kleinen Spulengruppen in anderen Phasenspulen verbindet, in Bezug auf die Umfangsrichtung der Ankerwicklung entgegengesetzt ist; und die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe oder die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei: die Ankerwicklung eine Dreiphasen-Wechselstromwicklung ist, die durch eine Dreieckschaltung von drei Phasenspulen gebildet wird, und eine Anordnungsrichtung eines Stromzufuhrabschnitts, der in einem Schaltkreis der Dreieckschaltung in einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe oder einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe angeordnet ist, der die zwei kleinen Spulengruppe in einer der Phasenspulen verbindet, zu einer Anordnungsrichtung eines Stromzufuhrabschnitts, der in dem Schaltkreis der Dreieckschaltung in einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe oder einem Verbindungsabschnitt zwischen den Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe angeordnet ist, der die zwei kleinen Spulengruppen in anderen Phasenspulen verbindet, in Bezug auf die Umfangsrichtung der Ankerwicklung entgegengesetzt ist; und die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe oder die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Wicklungsenden in der radial inneren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden und die Wicklungsenden in der radial äußeren Wicklungsendengruppe miteinander verbunden werden, und zwar durch Verbindungselemente, die von den Wicklungskörpern getrennte Elemente sind.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ankerkern dadurch gebildet wird, dass Kernblöcke, die einen kreisbogenförmigen Kernrückenabschnitt und einen Zahn haben, in einer Ringform angeordnet werden, indem Umfangsseitenflächen der Kernrückenabschnitte aneinander in Anlage gebracht werden.