DE112015007072T5

DE112015007072T5 - Elektrische Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE112015007072T5
Application number: DE112015007072.9T
Authority: DE
Inventors: Ryuji Kitamura; Shogo Okamoto; Masaya Inoue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2018-07-12
Also published as: JPWO2017072912A1; WO2017072912A1; CN108141082B; CN108141082A; US10574111B2; US20180226852A1; JP6351866B2

Abstract

Die Aufgabe besteht darin, einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine zu erhalten, der eine Vergrößerung des Raumfaktors einer Statorspule und eine Verringerung der Statorspulenhöhe an der kürzeren Seite ermöglicht. Eine Statorspule (6) weist eine erste Schicht auf, die um einen Zahnabschnitt eines Statorkerns (4) sequentiell von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite eines Stators (3) gewickelt ist, während eine Wickelrichtung für jede Schicht umgekehrt ist. Wenn die äußerste Schicht mit n (n ist eine ungerade Zahl gleich oder größer als 3) bezeichnet ist und die letzte Windung in jeder Schicht mit m (m gleich oder größer als 2) bezeichnet ist, ist die m-te Windung in der n-ten Schicht an der radialen Außenseite des Stators (3) gewickelt, die Statorspule (6) an der radialen Innenseite an einem kurzseitigen Zahnabschnitt (4b) spurgewechselt und ein Teil der Statorspule (6) an der radialen Außenseite in der äußersten Schicht an einem langseitigen Zahnabschnitt (4a) spurgewechselt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Rotationsmaschine zur Verwendung in Fahrzeugen, und insbesondere betrifft sie eine Statorstruktur einer elektrischen Rotationsmaschine.
Stand der Technik
Bei herkömmlichen Statoren von elektrischen Rotationsmaschinen ist eine Spule oft so konfiguriert, dass ein Spurwechsel (engl.: „lane change“) an der längeren Seite durchgeführt wird, weil das Wickeln einfach ist. Jedoch besteht dabei das Problem, dass die Spule in der Umfangsrichtung anschwillt bzw. dick wird und somit der Raumfaktor der Spule abnimmt. Daher wird in den letzten Jahren der Spurwechsel an der kürzeren Seite durchgeführt, wobei es den Vorteil gibt, dass die Spule nicht in Umfangsrichtung anschwillt bzw. dick wird und eine Wicklung mit einem hohen Raumfaktor erhalten werden kann (siehe Patentdokument 1).
Liste des Standes der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5 315 743
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Jedoch weist ein Stator, in dem der Spurwechsel an der kürzeren Seite durchgeführt wird, wie in Patentdokument 1 offenbart, das Problem auf, dass die Spulenhöhe an der kürzeren Seite groß wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine zu erhalten bzw. bereitzustellen, der eine Verbesserung bzw. Vergrößerung eines Raumfaktors einer Spule und eine Reduzierung einer Spulenhöhe an der kürzeren Seite ermöglicht.
LÖSUNG DER PROBLEME
Eine Elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Gehäuse, das eine Gesamtheit (der elektrischen Maschine) davon speichert; einen Rotor, der über eine Drehwelle drehbar an das Gehäuse angebracht ist; und einen Stator, der an dem Gehäuse so angebracht ist, um einem Außenumfang des Rotors gegenüber zu liegen. Der Stator weist auf: einen ringförmigen Statorkern, der an dem Gehäuse befestigt ist und Zahnabschnitte aufweist, die eine Vielzahl von Schlitzen bilden; und eine Vielzahl von Statorspulen, die um die Zahnabschnitte mittels Spulenkörpern, die aus einem isolierenden Material, hergestellt aus Harz, sind, gewickelt sind. Jede Statorspule eine erste Schicht aufweist, die sequentiell von einer radialen Außenseite zu einer radialen Innenseite des Stators um den Zahnabschnitt gewickelt ist, und die gewickelt ist, während eine Wickelrichtung für jede Schicht umgekehrt wird. Wenn eine äußerste Schicht mit n bezeichnet ist, wobei n eine ungerade Zahl gleich oder größer als 3 ist, eine letzte Windung in jeder Schicht mit m bezeichnet ist, wobei m gleich oder größer als 2 ist, eine erste Windung in der ersten Schicht mit (1, 1) bezeichnet ist, eine zweite Windung in der ersten Schicht mit (1, 2) bezeichnet ist, eine zweite Windung in einer zweiten Schicht mit (2, 1) bezeichnet ist, eine zweite Windung in der zweiten Schicht mit (2, 2) bezeichnet ist, ..., und die m-te Windung in der n-ten Schicht mit (n, m) bezeichnet ist, ist die m-te Windung (n, m) in der n-ten Schicht an einer radialen Außenseite des Stators gewickelt, jede Statorspule an der radialen Innenseite an einem kurzseitigen Zahnabschnitt spurgewechselt, und ein Teil jeder Statorspule an der radialen Außenseite an einem langsseitigen Zahnabschnitt spurgewechselt.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die letzte Windung in der äußersten Schicht jeder Statorspule an der längeren Seite spurgewechselt und die anderen Windungen sind an der kürzeren Seite spurgewechselt. Somit wird es möglich, einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine zu erhalten, der eine Vergrößerung des Raumfaktors der Statorspule und eine Verringerung der Statorspulenhöhe an der kürzeren Seite ermöglicht.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Hauptteilschnittansicht, die einen Gesamtaufbau einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] 2 ist eine Schnittansicht, die eine Hauptteilstruktur des in 1 gezeigten Stators zeigt.
[3A] 3A ist eine Schnittansicht des Stators, wie aus Richtung A in 2 gesehen.
[3B] 3B ist eine Schnittansicht des Stators, wie aus Richtung B in 2 gesehen.
[4A] 4A ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung A in 2 gesehen und veranschaulicht einen Wicklungsschritt für eine erste Schicht einer Statorspule in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[4B] 4B ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung B in 2 gesehen und veranschaulicht den Wicklungsschritt für die erste Schicht der Statorspule in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[5A] 5A ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung A in 2 gesehen und veranschaulicht einen Wicklungsschritt für eine zweite Schicht der Statorspule in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[5B] 5B ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung B in 2 gesehen und veranschaulicht den Wicklungsschritt für die zweite Schicht der Statorspule in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[6A] 6A ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung A in 2 gesehen und veranschaulicht einen Wicklungsschritt für eine dritte Schicht der Statorspule in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[6B] 6B ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung B in 2 gesehen und veranschaulicht den Wicklungsschritt für die dritte Schicht der Statorspule in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[7A] 7A ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung A in 2 gesehen und veranschaulicht den Wicklungsschritt für die dritte Schicht der Statorspule in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[7B] 7B ist eine schematische Schnittansicht, wie aus Richtung B in 2 gesehen und veranschaulicht den Wicklungsschritt für die dritte Schicht der Statorspule in der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
[8] 8 ist eine Hauptteilschnittansicht des Gesamtaufbaus einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
[9] 9 ist eine Schnittansicht einer Hauptteilstruktur des in 8 gezeigten Stators.
[10A] 10A ist eine Schnittansicht des Stators, wie aus Richtung A in 9 gesehen.
[10B] 10B ist eine Schnittansicht des Stators, wie aus Richtung B in 9 gesehen.
[11] 11 ist eine Schnittansicht, die einen Wicklungsschritt für eine Statorspule zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben, welche die Ausführungsform 1 zeigen.
Ausführungsform 1
1 ist eine Hauptteilschnittansicht, die den Gesamtaufbau einer elektrischen Rotationsmaschine 1 gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Schnittansicht, die eine Hauptteilstruktur des Stators gemäß 1 zeigt. 3A und 3B sind Schnittansichten des Stators, wie aus den Richtungen A, B in 2 gesehen. 4 und 4B sind schematische Schnittansichten, wie aus Richtungen A, B in 2 gesehen, und veranschaulichen einen Wickelschritt für eine erste Schicht einer Statorspule gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 5A und 5B sind schematische Schnittansichten, wie aus Richtungen A, B in 2 gesehen, und veranschaulichen einen Wickelschritt für eine zweite Schicht der Statorspule gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 6A, 6B, 7A, und 7B sind schematische Schnittansichten, wie aus Richtungen A, B in 2 gesehen, und veranschaulichen einen Wickelschritt für eine dritte Schicht der Statorspule in 2.
In 1, ist die elektrische Rotationsmaschine eine elektrische Fahrzeugrotationsmaschine für die Verwendung bei niedriger Spannung und hohem Strom, und weist auf: ein Gehäuse 1, das die Gesamtheit davon aufnimmt; einen Rotor 2, der drehbar an das Gehäuse 1 über eine Drehwelle 2a angebracht ist; und einen Stator 3, der so an das Gehäuse 1 angebracht ist, dass er dem Außenumfang des Rotors 2 gegenüberliegt. Der Stator 3 weist einen ringförmigen Statorkern 4, der an dem Gehäuse 1 befestigt ist, und eine Vielzahl von Statorspulen 6, die an dem Statorkern 4 mittels Spulenkörpern 5 aus einem isolierenden Material, hergestellt aus Harz, vorgesehen sind.
Hier wird der Statorkern 4 durch Stapeln dünner elektromagnetischer Stahlbleche und durch einstückiges Zusammenfügen durch Verpressen (engl.: „swaging“) oder Schweißen in eine zylindrische Form gebildet, und die Statorspule 6 ist aus einem Drahtmaterial mit einem großen Durchmesser gebildet, da ein großer Strom hindurch strömt.
Wie im Detail in 2 gezeigt ist, weist der Statorkern 4 Zahnabschnitte 4a auf, die eine Vielzahl von Schlitzen in der Umfangsrichtung bilden, und der Spulenkörper 5 ist an der Seitenfläche jedes Zahnabschnittes 4a angebracht. Ferner ist die Statorspule 6, die mit einem isolierenden Film beschichtet ist, um den Spulenkörper 5 gewickelt. Eine erste Windung (1, 1) in einer ersten Schicht der Statorspule 6 ist auf der äußersten Umfangsseite des Spulenkörpers 5 gewickelt. Eine zweite Windung (1, 2) in der ersten Schicht ist an der radialen Innenseite der ersten Windung (1, 1) gewickelt. Dann werden eine erste Windung (2, 1) in einer zweiten Schicht, eine zweite Windung (2, 2) in der zweiten Schicht, ..., eine m-te Windung (n, m) in einer n-ten Schicht nacheinander gewickelt. Hier ist n eine ungerade Zahl gleich oder größer als 3 und m ist gleich oder größer als 2.
In der vorliegenden Ausführungsform 1, ist die erste Schicht in insgesamt neun Windungen gebildet, die zweite Schicht in insgesamt neun Windungen gebildet und die letzte dritte Schicht in insgesamt drei Windungen gebildet. Anschlussdrähte 6a, 6b, die an Drahtverbindungselementen angebunden werden sollen, sind von der Wicklungsanfangswindung und der Wicklungsendwindung der Statorspule 6 herausgeführt. Der Statorkern 4 hat eine rechteckige Form, die durch längere Zahnabschnitte 4a mit einer Breite Y und kürzeren Zahnabschnitten 4b mit einer Breite X, die in Umfangsrichtung kleiner als die Breite Y ist, ausgebildet ist, um die Vielzahl von Schlitzen wie in 3A und 3B gezeigt, zu bilden, und zusätzlich weist der Statorkern 4 eine solche trapezförmige Form auf, dass das radial innere Ende des kurzseitigen Zahnabschnitts 4b (engl.: „shorter-side tooth portion“) kleiner als dessen radiale Außenseite ist.
Als nächstes werden Details eines Wicklungsschritts für die Statorspule 6, der oben beschrieben wurde, beschrieben.
Zuerst, wie in 4A und 4B gezeigt, wird der Anschlussdraht 6a in der Wicklungsanfangswindung an den Zahnabschnitt 4b von der radial äußersten Seite des Statorkerns 4 eingebracht und sequentiell wird die erste Windung von einer radialen Außenseite (1, 1) zu einer radialen Innenseite (1, 9) des Statorkerns 4 gewickelt. Hier wird der Spurwechsel zum radial nach innen Bewegen der Wickelposition an einem kurzseitigen Zahnabschnitt 4b durchgeführt. Als nächstes, wie in 5A und 5B gezeigt, ist der Draht für die zweite Schicht von einer radialen Innenseite (2, 1) zu einer radialen Außenseite (2, 9) des Statorkerns 4 sequentiell gewickelt. Auch in der zweiten Schicht wir der Spurwechsel zum radial nach außen Bewegen der Wickelposition an dem einen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b durchgeführt.
Als nächstes wird zum Zeitpunkt eines Wechsels von dem langseitigen Zahnabschnitt (engl.: „longer-side tooth portion“) 4a zu dem kurzseitigen Zahnabschnitt 4b, wenn eine erste Windung (3, 1) in einer dritten Schicht von der letzten Windung (2, 9) in der zweiten Schicht, wie in 6A und 6B gezeigt ist, gewickelt wird, der Draht so gewickelt, um einen Spalt Z1, der einem Spulendraht entspricht, an der radial äußersten Seite an dem einen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b auszubilden bzw. vorzusehen. Zusätzlich wird zu dem Zeitpunkt, in dem von dem anderen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b zu dem langseitigen Zahnabschnitt 4a gewickelt wird, der Draht so gewickelt, um einen Spalt Z2, der zwei Spulendrähten entspricht, an der radial äußersten Seite auszubilden bzw. vorzusehen.
Weiter, zum Zeitpunkt des Wickelns von einer zweiten Windung (3, 2) zu einer dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht wird der Draht sequentiell von der radial äußersten Seite zu der radialen Innenseite des Statorkerns 4 gewickelt und ein Spurwechsel wird an einem kurzseitigen Zahnabschnitt 4b durchgeführt. Danach, wie in 7A und 7B gezeigt ist, wird in der dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht der Spurwechsel an dem anderen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b von der radial innersten Seite zu der radialen Außenseite an dem Spalt Z2, der den zwei Spulendrähten entspricht, durchgeführt, und dann wird die Spule an den langseitigen Zahnabschnitt 4a gewickelt.
Wenn eine Statorspule mit einem großen Drahtdurchmesser an der radial äußersten Seite gewickelt wird, wird normalerweise der Einführungswinkel (engl.: „introduction angle“) der Statorspule groß und die Statorspule interferiert mit dem Statorkern 4 oder dem Spulenkörper 5, und daher ist es schwierig die Spule aufzuwickeln. Nachdem jedoch die Spule an der radialen Innenseite des Spaltes Z2, der den zwei Spulendrähten entspricht, gewickelt ist, wird der Spurwechsel an dem langseitigen Zahnabschnitt 4a von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite des Statorkerns 4 durchgeführt, wobei die Spule an der radial äußersten Seite gewickelt werden kann, ohne sich über die letzte Windung (2, 9) in der zweiten Schicht der Statorspule hinweg zu erstrecken, und der Windungsendeanschlussdraht 6b ist von der dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht herausgeführt, In Ergänzung, indem von der ersten Windung (3, 1) in der dritten Schicht zur dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht gewickelt wird, werden Kreuzungsabschnitte 6c, die aufgrund eines Spurwechsels, der durch Windungen in der gleichen Schicht ausgebildet ist, nur an dem anderen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b, der dem Zahnabschnitt 4b gegenüberliegt, an dem die Anschlussdrähte 6a, 6b herausgeführt sind, ausgebildet. Daher wird, wie aus der 7A und der 7B offensichtlich ist, die Statorspulenhöhe auf der Seite des Anschlussdrahts 6a, 6b um etwa einen Spulendraht niedriger, als die Statorspulenhöhe auf der gegenüberliegenden Seite.
Die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, bietet die folgenden Wirkungen.

(1) Wenn mehrere Drahtwindungen in der äußersten Schicht, die eine ungeradzahlige Schicht ist, gewickelt sind, wie in 3 gezeigt ist, ist die Endwindung (m, n) in der äußersten Schicht an der radialen Außenseite angeordnet, wodurch das Herausführen der Anschlussdrähte 6a, 6b erleichtert werden kann.
(2) Jeder durch die Zahnabschnitte gebildeten Schlitz weist eine Trapezform auf, und die radiale Innenseite des Statorkerns 4 ist schmal und die radiale Außenseite ist breit. Deshalb, wenn an dem langseitigen Zahnabschnitt 4a ein Spurwechsel an dem an der radialen Außenseite vorhandenen Spalt durchgeführt wird, wird es möglich, einen Spulendraht mit einem größeren Drahtdurchmesser im Vergleich zu dem Fall zu verwenden, in dem der Spurwechsel an der längeren Seite an einer Position durchgeführt wird, an welcher der Spalt an dem radial inneren Zahnabschnitt 4b (engl.: „radially-inner-side tooth portion“) klein ist, und somit kann der Raumfaktor verbessert werden.
(3) In dem Fall, in dem die Statorspule 6 mit einem großen Drahtdurchmesser von der radialen Innenseite zur radial äußersten Seite gewickelt ist, wird der Einführungswinkel der Statorspule 6 groß und die Statorspule 6 stört den Statorkern 4 oder den Spulenkörper 6, womit es schwierig ist, die Spule zu wickeln. Wie in 11 gezeigt ist, ist es jedoch dadurch, dass der Spurwechsel an dem langseitigen Zahnabschnitt 4a durchgeführt ist, möglich, das Wickeln durchzuführen.
(4) Die Kreuzungsabschnitte, die aufgrund des Spurwechsels in der gleichen Schicht entstehen, sind nur an einem kurzseitigen Zahnabschnitt ausgebildet. Daher kann die Höhe in axialer Richtung der Statorspule im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem die Kreuzungsabschnitte an beiden Enden in axialer Richtung entlang der Drehwelle 2a vorhanden sind.
(5) Durch das Ausführen eines Spurwechsels an dem langseitigen Zahnabschnitt 4a, wie in 2 und 3 gezeigt ist, wenn der Wicklungsendeanschlussdraht 6b aus der letzten Windung (3, 3) in der äußersten Schicht herausgeführt wird, kann der Wicklungsendeanschlussdraht 6b von der radial äußersten Seite herausgeführt werden, ohne sich über die letzte Windung (2, 9) in der zweite Schicht der Statorspule zu erstrecken. Daher wird die Höhe der Statorspule verringert, wodurch die Größe der elektrischen Rotationsmaschine in der Richtung entlang der Drehwelle reduziert werden kann.
(6) Wenn mehrere Drahtwindungen in der äußersten Schicht, welche die ungeradzahlige Schicht ist, gewickelt sind, wie in 6A und 7A gezeigt ist, kann indem der Spalt Z2 an der radialen Außenseite bereitgestellt wird, die letzte Windung (m, n) in der äußersten Schicht an dem Spalt an der radialen Außenseite angeordnet werden, wobei das Herausführen des Wicklungsendeanschlussdrahtes 6b erleichtert werden kann.
(7) Wenn mehrere Drahtwindungen in der äußersten Schicht gewickelt sind, welche die ungeradzahlige Schicht ist und die letzte Windung (m, n) in der äußersten Schicht an der radialen Außenseite angeordnet ist, wird das Wickeln für den Teil, der nicht in der Nähe der letzten Windung ist, durch einen Spurwechsel, der einem Statorspulendraht entspricht, durchgeführt. Somit kann das Wickeln vereinfacht werden.
(8) Jeder Schlitz weist eine trapezförmige Form auf, und die radiale Innenseite des Statorkerns 4 ist schmal und dessen radiale Außenseite ist breit. Daher, wenn ein Spurwechsel an der längeren Seite an dem Spalt, der an der radialen Außenseite vorhanden ist, durchgeführt wird, wird es möglich, einen Draht zu verwenden, der einen größeren Durchmesser aufweist, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Spurwechsel an einer Position durchgeführt wird, wo der Spalt an der radialen Innenseite klein ist, und damit kann der Raumfaktor der Statorspule verbessert werden.
(9) In der letzten dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht, welche die äußerste Schicht ist, wird der Spurwechsel an dem langseitigen Zahnabschnitt 4a durchgeführt. Daher, wenn der Wicklungsendeanschlussdraht 6b aus der letzten dritten Windung (3, 3) ausgeführt wird, kann der Wicklungsendeanschlussdraht 6b von der radial äußersten Seite ausgeführt werden, ohne sich über die letzte Windung (2, 9) in der zweiten Schicht der Statorspule zu erstrecken. Somit wird die Höhe der Statorspule verringert, und die Größe der elektrischen Rotationsmaschine in Richtung entlang der Drehwelle kann verringert werden.

Ausführungsform 2
8 ist eine Hauptteilschnittansicht, die den Gesamtaufbau einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. 9 ist eine Schnittansicht, die eine Hauptteilstruktur eines Stators in 8 zeigt. 10A ist eine Schnittansicht des Stators, wie aus der Richtung A in 9 gesehen. 10B ist eine Schnittansicht des Stators, wie aus der Richtung B in 9 gesehen.
In Ausführungsform 1 sind der Anschlussleiter 6a in der Wicklungsanfangswindung und der Anschlussdraht 6b in der letzten Windung aus der gleichen Richtung des Zahnabschnitts 4b herausgeführt. Andererseits, in Ausführungsform 2, wie in 8 gezeigt ist, sind der Anschlussdraht 6a und der Anschlussdraht 6b aus den Zahnabschnitten 4b an beiden Enden in axialer Richtung entlang der Drehwelle 2a (d.h. von der oberen und unteren Seite des Statorkerns 4 in 8 herausgeführt) herausgeführt. Zusätzlich ist aufgrund dieser Konfiguration die letzte Windung in der dritten Schicht, welche die äußerste Schicht ist, mit einer halben zusätzlichen Umdrehung gewickelt. Die andere Konfiguration ist die gleiche wie in Ausführungsform 1.
Hier, in der vorliegenden Ausführungsform 2, ist die erste Schicht durch insgesamt neun Windungen ausgebildet, die zweite Schicht ist durch insgesamt neun Windungen ausgebildet und die letzte dritte Schicht ist durch insgesamt 3.5 Windungen ausgebildet.
Als nächstes werden die Details eines Wicklungsschrittes für die Statorspule 6, die oben beschrieben wurde, beschrieben.
Zuerst, wie in 10A und 10B gezeigt ist, wird der Anschlussdraht 6a in der Wicklungsanfangswindung aus der radial äußersten Seite des Statorkerns 4 in einen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b eingeführt, und die erste Windung in der ersten Schicht wird sequentiell von einer radialen Außenseite (1, 1) zu einer radialen Innenseite (1, 9) des Statorkerns 4 gewickelt. Hier wird ein Spurwechsel zum radial nach innen Bewegen der Wickelposition an dem einen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b durchgeführt.
Als nächstes wird der Draht für die zweite Schicht sequentiell von einer radialen Innenseite (2, 1) zu einer radialen Außenseite (2, 9) des Statorkerns 4 gewickelt. Auch in der zweiten Schicht wird ein Spurwechsel zum radial nach außen Bewegen der Wickelposition an dem einen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b durchgeführt.
Als nächstes wird zum Zeitpunkt des Wechsels von dem langseitigen Zahnabschnitt 4a zu dem kurzseitigen Zahnabschnitt 4b, wenn eine erste Windung (3, 1) in einer dritten Schicht von der letzten Windung (2, 9) in der zweiten Schicht gewickelt werden soll, der Draht so gewickelt, um einen Spalt, der einem Statorspulendraht entspricht, an der radial äußersten Seite an dem kurzseitigen Zahnabschnitt 4b bereitzustellen. Zusätzlich wird zum Zeitpunkt des Wickelns von dem anderen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b zu dem langseitigen Zahnabschnitt 4a, der Draht so gewickelt, um einen Spalt, der zwei Statorspulendrähten entspricht, an der radial äußersten Seite bereitzustellen.
Ferner, zum Zeitpunkt des Wickelns von einer zweiten Windung (3, 2) zu einer dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht wird der Draht sequentiell von der radial äußersten Seite zu der radialen Innenseite des Statorkerns 4 gewickelt und der Spurwechsel wird an dem einen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b durchgeführt. Danach wird in der dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht der Spurwechsel an dem anderen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b, von der radial innersten Seite zu der radialen Außenseite an dem Spalt, der zwei Statorspulendrähten entspricht, durchgeführt, und dann wird die Statorspule zu dem langseitigen Zahnabschnitt 4a gewickelt.
Wenn eine Statorspule mit einem großen Drahtdurchmesser an der radial äußersten Seite gewickelt wird, wird normalerweise der Einführungswinkel der Statorspule groß und die Statorspule interferiert mit dem Statorkern 4 oder dem Spulenkörper 5, und daher ist es schwierig die Spule aufzuwickeln. Nachdem jedoch die Spule an der radialen Innenseite des Spaltes Z2, welcher den zwei Spulendrähten entspricht, gewickelt ist, wird der Spurwechsel an dem langseitigen Zahnabschnitt 4a von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite des Statorkerns 4 durchgeführt, wobei die Spule an der radial äußersten Seite gewickelt werden kann, ohne sich über die letzte Windung (2, 9) in der zweiten Schicht der Spule zu erstrecken.
Danach, wird auch zum Wickeln der dritten Windung (3, 3) zu der 3.5-ten Windung (3, 3. 5) in der dritten Schicht der Draht von der letzten Windung (2, 9) in der zweiten Schicht zu der ersten Windung (3, 1) in der dritten Schicht gewickelt, ohne sich über den Spurwechselteil zu erstrecken, und der Wicklungsendeanschlussdraht 6b der 3.5-ten Windung (3, 3.5) wird von einem kurzseitigen Zahnabschnitt 4b herausgeführt.
Darüber hinaus, indem von der ersten Windung (3, 1) in der dritten Schicht zu der dritten Windung (3, 3) in der dritten Schicht gewickelt wird, werden Kreuzungsabschnitte 6c, welche aufgrund eines Spurwechsels, der durch Windungen in der gleichen Schicht ausgebildet ist, nur an dem anderen kurzseitigen Zahnabschnitt 4b, der dem Zahnabschnitt 4b gegenüberliegt, an dem die Anschlussdrähte 6a, 6b herausgeführt sind, ausgebildet. Daher wird die Statorspulenhöhe an der Seite der Anschlussdrähte 6a, 6b um etwa einen Spulendraht geringer als die Statorspulenhöhe an der gegenüberliegenden Seite.
Die wie oben beschrieben konfigurierte Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung stellt die Wirkungen der oben beschriebenen Ausführungsform 1 bereit, und stellt außerdem die folgenden Wirkungen bereit.
(10) In dem von der dritten Windung (3, 3) zu der 3.5-ten Windung (3, 3.5) in der äußersten Schicht gewickelt wird, wird der Spurwechsel an dem langseitigen Zahnabschnitt 4a durchgeführt. Daher kann der Draht gewickelt werden, ohne sich über den Spurwechselteil der letzten Windung (2, 9) in der zweiten Schicht zu der ersten Windung (3, 1) in der äußersten Schicht zu erstrecken. Somit wird die Statorspulenhöhe verringert, wodurch die Größe der elektrischen Rotationsmaschine in axialer Richtung verringert werden kann.
(11) Der Wicklungsanfangsanschlussdraht 6a und der Wicklungsendeanschlussdraht 6b werden aus den kurzseitigen Zahnabschnitten 4b, die sich einander gegenüberliegen, ausgeführt. Daher kann die Außendurchmessergröße des Stators 3 im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Anschlussdrähten 6a, 6b aus einer Richtung ausgeführt werden, verringert werden.
(12) Die Anschlussdrähte 6a, 6b werden aus den sich gegenüberliegenden kurzseitigen Zahnabschnitten 4b ausgeführt. Daher, selbst wenn es viele Schlitze gibt, so dass die Abstände zwischen den Anschlussdrähten verringert wären, können dazwischen ausreichend große Abstände sichergestellt werden, und die Isolierung zwischen den Anschlussdrähten 6a, 6b kann verbessert werden.
(13) Ferner, da ausreichend große Abstände sichergestellt werden können, kann das Ausführen der Anschlussdrähte 6a, 6b erleichtert werden.
Der Stator der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, einen Draht mit einem großen Drahtdurchmesser als die Wicklung der Statorspule zu verwenden, und ist daher für die Verwendung als Stator einer elektrischen Fahrzeugrotationsmaschine mit Niederspannung und Hochstrom geeignet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann jede der obigen Ausführungsformen nach Bedarf modifiziert oder vereinfacht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5315743 [0003]

Claims

Elektrische Rotationsmaschine, umfassend: ein Gehäuse, das eine Gesamtheit davon speichert; einen Rotor, der über eine Drehwelle drehbar an das Gehäuse angebracht ist; und einen Stator, der an dem Gehäuse so angebracht ist, um einem Außenumfang des Rotors gegenüber zu liegen, wobei der Stator aufweist: einen ringförmigen Statorkern, der an dem Gehäuse befestigt ist und Zahnabschnitte aufweist, die eine Vielzahl von Schlitzen bilden; und eine Vielzahl von Statorspulen, die um die Zahnabschnitte mittels Spulenkörpern, die aus einem aus Harz hergestellten, isolierenden Material sind, gewickelt sind, jede Statorspule eine erste Schicht aufweist, die sequentiell von einer radialen Außenseite zu einer radialen Innenseite des Stators um den Zahnabschnitt gewickelt ist, und die gewickelt ist, während eine Wickelrichtung für jede Schicht umgekehrt ist, und wenn eine äußerste Schicht mit n bezeichnet ist, wobei n eine ungerade Zahl gleich oder größer als 3 ist, eine letzte Windung in jeder Schicht mit m bezeichnet ist, wobei m gleich oder größer als 2 ist, eine erste Windung in der ersten Schicht mit (1, 1) bezeichnet ist, eine zweite Windung in der ersten Schicht mit (1, 2) bezeichnet ist, eine zweite Windung in einer zweiten Schicht mit (2, 1) bezeichnet ist, eine zweite Windung in der zweiten Schicht mit (2, 2) bezeichnet ist, ..., und die m-te Windung in der n-ten Schicht mit (n, m) bezeichnet ist, die m-te Windung (n, m) in der n-ten Schicht an einer radialen Außenseite des Stators gewickelt ist, jede Statorspule an der radialen Innenseite an einem kurzseitigen Zahnabschnitt spurgewechselt ist, und ein Teil jeder Statorspule an der radialen Außenseite an einem langseitigen Zahnabschnitt spurgewechselt ist.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei indem von einer letzten Windung (n -1, m) in einer (n -1 )-ten Schicht zu einer ersten Windung (n, 1) in der äußersten Schicht jeder Statorspule gewickelt wird, die Statorspule von einer kürzeren Seite zu einer längeren Seite des Zahnabschnittes gewickelt ist, und das Wickeln von der anderen kürzeren Seite zu einer längeren Seite so durchgeführt ist, um an der radialen Außenseite einen Spalt zu bilden, der zumindest zwei Drähten der Statorspule entspricht.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 2, wobei indem von einer zweiten Windung (n, 2) in der äußersten Schicht zu der letzten Windung (n, m) in der äußersten Schicht jeder Statorspule gewickelt wird, die Statorspule sequentiell von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite des Stators gewickelt ist, und die Statorspule von einer radial innersten Seite, die gewickelt werden soll, in den Spalt spurgewechselt ist.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 3, wobei der Spurwechsel an dem langseitigen Zahnabschnitt an dem Spalt durchgeführt ist.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei in Windungen in der äußersten Schicht jeder Statorspule ein Kreuzungsabschnitt, der aufgrund eines Spurwechsels, der durch Windungen in der gleichen Schicht gebildet ist, nur an einem kurzseitigen Zahnabschnitt angeordnet ist.
Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei ein Wicklungsanfangsanschlussdraht in einer Anfangswindung (1, 1) und ein Wicklungsendeanschlussdraht in einer letzten Windung (n, m) jeder Statorspule von den kurzseitigen Zahnabschnitten an beiden Enden in einer axialen Richtung entlang der Drehwelle herausgeführt sind.