DE112016001369T5

DE112016001369T5 - Rotierende elektrische maschine

Info

Publication number: DE112016001369T5
Application number: DE112016001369.8T
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Hino; Kohei Egashira; Atsushi Sakaue; Tetsuya Yokogawa; Akira Hashimoto; Masashi Nakamura; Hiroyuki Akita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-12-07
Also published as: JPWO2016152785A1; JP6338767B2; US20180069446A1; CN107005112B; CN107005112A; WO2016152785A1

Abstract

Wenn eine Distanz in einer Radialrichtung an einem axialen Endbereich des Ankerkerns zwischen zwei einander benachbarten schlitzinternen Bereichen (S1, S2), die mit zwei schlitzexternen Bereichen (L1, L2) verbunden sind, die entlang einer Umfangsrichtung in der gleichen Richtung gebogen sind, mit X1 bezeichnet wird, eine Distanz in der Radialrichtung zwischen den schlitzexternen Bereichen (L1, L2) mit X2 bezeichnet wird, eine Distanz in der Radialrichtung an dem axialen Endbereich des Ankerkerns zwischen zwei einander benachbarten schlitzinternen Bereichen (S2, S3), die mit zwei schlitzexternen Bereichen (L2, L3) verbunden sind, die entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, mit X3 bezeichnet wird und eine Distanz in Radialrichtung zwischen den beiden schlitzexternen Bereichen (L2, L3) die entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, mit X4 bezeichnet wird, sind die Bedingungen X1 ≥ 2 und X3 ≤ X4 erfüllt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Konstruktion einer Ankerwicklung einer rotierenden elektrischen Maschine.
EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
Es ist bereits eine Technik zum Sicherstellen der Isolierungseigenschaften einer Spule offenbart worden, die eine Ankerwicklung bildet, die aus Schlitzen eines Ankerkerns eines Stators einer rotierenden elektrischen Maschine hervorsteht (siehe z. B. das nachfolgend beschriebene Patentdokument 1).
Das Patentdokument 1 offenbart eine Konstruktion, bei der aus einem Schlitz hervorstehende Endbereiche von zwei einander in Radialrichtung benachbarten Spulen entlang einer Umfangsrichtung in der gleichen Richtung gebogen sind (wobei diese Konstruktion im Folgenden als erstere Konstruktion bezeichnet wird), sowie eine Konstruktion, bei der aus einem Schlitz hervorstehende Endbereiche von zwei einander in Radialrichtung benachbarten Spulen entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind (wobei diese Konstruktion im Folgenden als letztere Konstruktion bezeichnet wird).
LISTE ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: Japanisches Patent JP 4 186 872 B2

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In einem Fall, in dem z. B. vier Spulen in Radialrichtung bei ersterer Konstruktion angeordnet sind, gehören die Endbereiche von zwei einander in Radialrichtung benachbarten Spulen zu der gleichen Phase von Dreiphasenspannungen, und sie weisen das gleiche Potential auf. Somit kann auf das Anbringen von Isolierpapier zwischen den Endbereichen der beiden Spulen verzichtet werden. In ähnlicher Weise gehören die Endbereiche der verbleibenden beiden Spulen, die einander in Radialrichtung benachbart sind, zu der gleichen Phase unter den Dreiphasenspannungen, und sie besitzen das gleiche Potential.
Somit kann auf das Anbringen von Isolierpapier zwischen den Endbereichen der verbleibenden beiden Spulen verzichtet werden. Isolierpapier ist somit zwischen den Endbereichen von Spulen erforderlich, die zu verschiedenen Phasen gehören und miteinander in Kontakt stehen, und die Anzahl der Flächenkörper aus Isolierpapier, das für eine Isolierung in Radialrichtung sorgt, kann von drei auf eins reduziert werden. Auf diese Weise lässt sich eine Wirkung dahingehend erzielen, dass die Größe eines Spulenendes reduziert werden kann und eine einfache Herstellung möglich ist.
Es ist allgemein bekannt, dass bei der Anordnung einer Vielzahl von Spulen mit jeweils rechteckigem Querschnitt in einem Schlitz in in Radialrichtung gestapelter Weise in einem Fall, in dem die aus den Schlitzen hervorstehenden Endbereiche der Spulen in der Umfangsrichtung gebogen werden, Wölbungsbereiche in der Radialrichtung auf der Biegungs-Innenseite in Bezug auf eine Biegungs-Neutralachse entstehen und Verdünnungsbereiche in der Radialrichtung auf der Biegungs-Außenseite in Bezug auf die Biegungs-Neutralachse entstehen.
Wenn somit, wie bei der ersteren Konstruktion aus einem Schlitz hervorstehende Endbereiche von zwei einander in Radialrichtung benachbarten Spulen entlang der Umfangsrichtung in der gleichen Richtung gebogen werden, stoßen Wölbungsbereiche der beiden Spulen aneinander an und behindern sich gegenseitig, so dass die Endbereiche der Spulen nicht ausreichend gebogen werden können.
Zum Vermeiden einer solchen Behinderung zwischen den Wölbungsbereichen entsteht die Notwendigkeit, vorab einen Spalt sicherzustellen, um dem Auftreten von Wölbungsbereichen in Radialrichtung vorab Rechnung zu tragen. Infolgedessen besteht ein Problem dahingehend, dass der Raumfaktor der Spulen abnimmt und ferner die Ausgangsleistung der rotierenden elektrischen Maschine geringer wird.
Da bei der letzteren Konstruktion die Endbereiche der einander in Radialrichtung benachbarten Spulen in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, kommt es zu keinem Zustand, in dem Wölbungsbereiche sich gegenseitig in der Radialrichtung behindern, wie dies bei ersterer Konstruktion der Fall ist, so dass der Spalt zwischen den jeweiligen Spulen vermindert werden kann.
Jedoch gehören die Endbereiche der jeweiligen Spulen, die aus dem Schlitz herausragen, in Radialrichtung zu verschiedenen Phasen. Daher ist es notwendig, Isolierpapier zwischen allen Endbereichen der jeweiligen Spulen anzuordnen, so dass ein Problem dahingehend besteht, dass die erforderliche Anzahl von Flächenkörpern aus Isolierpapier zunimmt und die Größe eines Spulenendes ansteigt.
Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer rotierenden elektrischen Maschine, die eine kleine Größe, eine hohe Ausgangsleistung sowie eine hohe Produktivität aufweist und außerdem ausgezeichnete Isoliereigenschaften besitzt.
LÖSUNG DER PROBLEME
Bei einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine rotierende elektrische Maschine mit einem Anker, der mit einer an einem ringförmigen Ankerkern angebrachten Ankerwicklung gebildet ist, wobei
die Ankerwicklung schlitzinterne Bereiche, die in in dem Ankerkern gebildeten Schlitzen aufgenommen sind, sowie schlitzexterne Bereiche aufweist, die aus den Schlitzen herausragen und die schlitzinternen Bereiche in Umfangsrichtung verbinden, und
wobei dann, wenn an einer Vielzahl der schlitzinternen Bereiche, die in demselben Schlitz in Radialrichtung ausgerichtet aufgenommen sind, sowie der schlitzexternen Bereiche, die von den jeweiligen schlitzinternen Bereichen in Axialrichtung verbunden sind,
eine Distanz in Radialrichtung an einem axialen Endbereich des Ankerkerns, zwischen den beiden einander benachbarten schlitzinternen Bereichen und verbunden mit den beiden schlitzexternen Bereichen, die entlang der Umfangsrichtung in einer Richtung gebogen sind, mit X1 bezeichnet wird,
eine Distanz in Radialrichtung zwischen den beiden schlitzexternen Bereichen, die entlang der Umfangsrichtung in einer Richtung gebogen sind, mit X2 bezeichnet wird,
eine Distanz in Radialrichtung an dem axialen Endbereich des Ankerkerns zwischen den beiden einander benachbarten schlitzinternen Bereichen, die mit den beiden schlitzexternen Bereichen verbunden sind, die entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, mit X3 bezeichnet wird, und
eine Distanz in Radialrichtung zwischen den beiden schlitzexternen Bereichen, die entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, mit X4 bezeichnet wird,
eine Relation von X1 bis X4 derart vorgegeben ist, dass folgende Bedingungen erfüllt sind: X1 ≥ X2 und X3 ≤ X4.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Da bei der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung die schlitzexternen Bereiche vorhanden sind, die von den einander in Radialrichtung benachbarten schlitzinternen Bereichen in der gleichen Richtung gebogen sind, befinden sich die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die zu der gleichen Phase gehören, miteinander in Kontakt. Somit kann eine Isolierungsdistanz in Radialrichtung vermindert werden, so dass sich die Größe des Spulenendes reduzieren lässt und sich auch der Raumfaktor einer Spule verbessern lässt.
Da ferner ein vorbestimmter Spalt in Radialrichtung an dem axialen Endbereich des Ankerkerns zwischen den schlitzinternen Bereichen vorhanden ist, die den in der gleichen Richtung gebogenen schlitzexternen Bereichen benachbart sind, kann eine Behinderung zwischen Wölbungsbereichen vermieden werden, die in Radialrichtung auf der Innenseite von Biegungsbereichen entstehen, so dass die Isolierungseigenschaften verbessert werden können.
Da außerdem der Spalt zwischen den in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogenen schlitzexternen Bereichen durch Vermindern des Spalts zwischen den in der gleichen Richtung gebogenen schlitzexternen Bereichen vergrößert werden kann, kann eine große Isolierungsdistanz in Radialrichtung zwischen diesen gewährleistet werden. Hierdurch lassen sich die Wirkungen erreichen, dass die Größe des Spulenendes vermindert ist und der Raumfaktor der Spule verbessert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine einseitig im Schnitt dargestellte Frontansicht zur Erläuterung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
2 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Ankers und eines Rotors zum Bilden der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1;
3 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Ankers zum Bilden der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1;
4 eine Seitenansicht des Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1;
5 eine Draufsicht auf den Anker gemäß Ausführungsbeispiel 1;
6 eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankerkerns zum Bilden des Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1;
7 eine Frontansicht zur Erläuterung eines Sets von Teilspulen zum Bilden einer Ankerwicklung, wie diese bei dem Anker der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
8 eine Draufsicht auf die Anordnung von Teilspulen gemäß Ausführungsbeispiel 1;
9 eine Perspektivansicht die Anordnung von Teilspulen gemäß Ausführungsbeispiel 1;
10 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Wickelzustands von Teilspulen in Bezug auf den Ankerkern der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus einer Axialrichtung;
11 eine Darstellung einer Bearbeitungssituation zum parallelen Verlagern von Endbereichen der Teilspule in Radialrichtung;
12 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in 10;
13 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie B-B in 12;
14 eine Darstellung eines Verformungszustands, wie dieser beim Biegen der Teilspulen in Umfangsrichtung auftritt;
15 eine der 12 entsprechende schematische Schnittdarstellung eines Ankers, der bei einer herkömmlichen rotierenden elektrischen Maschine verwendet wird;
16 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Ankers und eines Rotors bei einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
17 eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Kernblocks des Ankers bei der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2;
18 eine Frontansicht einer Teilspule zum Bilden einer Ankerwicklung, die bei dem Anker der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
19 eine Draufsicht auf die Teilspule gemäß Ausführungsbeispiel 2;
20 eine Perspektivansicht der Teilspule gemäß Ausführungsbeispiel 2;
21 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Wickelzustands von Teilspulen in Bezug auf einen Ankerkern der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus einer Axialrichtung;
22 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in 21;
23 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie D-D in 22; und
24 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie E-E in 22.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt eine einseitig im Schnitt dargestellte Frontansicht zur Erläuterung einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung, 2 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Ankers und eines Rotors zum Bilden der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1, und 3 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Ankers zum Bilden der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 1.
Ferner zeigt 4 eine Seitenansicht des Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1, 5 zeigt eine Draufsicht auf den Anker gemäß Ausführungsbeispiel 1, und 6 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung eines Ankerkerns zum Bilden des Ankers gemäß Ausführungsbeispiel 1.
Eine rotierende elektrische Maschine 100 gemäß Ausführungsbeispiel 1 besitzt ein Gehäuse 1, wobei das Gehäuse 1 Folgendes aufweist: einen im Wesentlichen zylindrischen Rahmen 2 mit einem oberen Endbereich, der einen reduzierten Durchmesser aufweist, und mit einem unteren Endbereich mit einem vergrößerten Durchmesser; sowie eine Endplatte 3, die die Öffnung an dem unteren Endbereich des Rahmens 2 mit dem vergrößerten Durchmesser verschließt.
Lager 4 sind an der Endplatte 3 bzw. an dem einen reduzierten Durchmesser aufweisenden oberen Endbereich des Rahmens 2 vorgesehen, eine Drehwelle 5 ist über die dargestellten oberen und unteren Lager 4 drehbar abgestützt, und ein Rotor 6 ist auf der Drehwelle 5 angebracht. Ferner ist ein Anker 7 an einer Innenwand des Rahmens 2 an einer dem Rotor 6 entsprechenden Stelle befestigt, wobei ein vorbestimmter Spalt zwischen dem Anker 7 und dem Rotor 6 vorhanden ist.
Bei dem Rotor 6 handelt es sich um einen Permanentmagnet-Rotor, der Folgendes aufweist: einen Rotorkern 8, der auf der Drehwelle 5 befestigt ist, die axial in diesen eingesetzt ist; sowie Permanentmagneten 9, die auf der Seite der Außenumfangsfläche des Rotorkerns 8 eingebettet sind und in einer vorbestimmten Mittenbeabstandung entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns 8 angeordnet sind, um Magnetpole zu bilden.
Der Rotor 6 ist nicht auf einen solchen Permanentmagnet-Rotortyp beschränkt, und es kann auch ein Käfigläufer, bei dem ein nicht isolierter Rotorleiter in einem Schlitz des Rotorkerns 8 untergebracht ist und die beiden Seiten desselben durch einen Kurzschlussring kurzgeschlossen sind, oder ein gewickelter Läufer bzw. Rotor verwendet werden, bei dem ein isolierter Leitungsdraht in einem Schlitz des Rotorkerns 8 angebracht ist.
Der Anker 7 weist Folgendes auf: einen Ankerkern 12 und eine an dem Ankerkern 12 angebrachte Ankerwicklung 13. Der Ankerkern 12 ist durch Stapeln und integrales Ausbilden einer vorbestimmten Anzahl von elektromagnetischen Stahl-Flächenkörpern in der Axialrichtung gebildet und weist Folgendes auf: einen zylindrischen Kernrückenbereich 12a; Zähne 12b, die derart vorgesehen sind, dass sie sich von einer inneren Umfangswandfläche des Kernrückenbereichs 12a in Radialrichtung nach innen erstrecken; und Schlitze 12c, die durch die Zähne 12b gebildet sind.
In dem vorliegenden Fall sind die jeweiligen Zähne 12b und jeweiligen Schlitze 12c in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Zähne 12b sind jeweils mit einer sich verjüngenden Formgebung ausgebildet, bei der die in Umfangsrichtung gemessene Breite nach innen in Radialrichtung allmählich geringer wird und somit die jeweiligen Schlitze 12c auf der radial inneren Seite offen sind und in der Draufsicht aus der Axialrichtung eine rechteckige Formgebung aufweisen.
Hierbei wird zur Vereinfachung der Erläuterung davon ausgegangen, dass die Anzahl der Pole acht beträgt, die Anzahl der Schlitze 12c des Ankerkerns 12 einen Wert von 48 besitzt und die Ankerwicklung 13 eine Dreiphasenwicklung ist, wobei pro Pol in jeder Phase des Ankerkerns 12 zwei Schlitze 12c gebildet sind.
7 zeigt eine Frontansicht zur Erläuterung eines Sets von Teilspulen, die die Ankerwicklung bilden, 8 zeigt eine Draufsicht auf das Set von Teilspulen der 7, und 9 zeigt eine Perspektivansicht des Sets von Teilspulen der 7. Weiterhin zeigt 10 eine schematische Schnittdarstellung eines Wickelzustands von Teilspulen in Bezug auf den Ankerkern bei Betrachtung aus der Axialrichtung. In 7 ist ein weiteres Set von Teilspulen, das dem einen Set von Teilspulen auf der einen Seite in Umfangsrichtung benachbart ist, durch abwechselnde lange und jeweils zwei kurze gestrichelte Linien dargestellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel 1 weist die Ankerwicklung 13 zwei Arten von Teilspulen 14 und 15 auf. Diese Teilspulen 14 und 15 sind als ein Set ausgebildet, und die Hälfte von einer Phase der Ankerwicklung 13 ist durch fortlaufendes Verbinden von Sets von Teilspulen 14 und 15 über eine Umdrehung in der Umfangsrichtung des Ankerkerns 12 gebildet. Für die jeweiligen Teilspulen 14 und 15 wird ein Leitungsdraht mit rechteckigem Querschnitt verwendet, der z. B. durch einen nahtlosen kontinuierlichen Kupferdraht oder Aluminiumdraht gebildet ist, der mit einem Harzlack beschichtet ist und dadurch isoliert ist.
Dabei weist die eine Teilspule 14 Folgendes auf: zwei schlitzinterne Bereiche S1 und S4, die jeweils eine gerade Stabform aufweisen und in den Schlitzen 12c des Ankerkerns 12 aufgenommen sind; nahtlose kontinuierliche Biegungsbereiche T1 und T4, die die schlitzinternen Bereiche S1 und S4 in integraler Weise verbinden; sowie zwei Schenkelbereiche L1 und L4, die individuell von den schlitzinternen Bereichen S1 und S4 hervorstehen und entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind.
In ähnlicher Weise weist die andere Teilspule 15 Folgendes auf: zwei schlitzinterne Bereiche S2 und S3, die jeweils eine gerade Stabform aufweisen und in den Schlitzen 12c des Ankerkerns 12 aufgenommen sind; nahtlose kontinuierliche Biegungsbereiche T2 und T3, die die schlitzinternen Bereiche S2 und S3 in integraler Weise verbinden; sowie zwei Schenkelbereiche L2 und L3, die individuell von den schlitzinternen Bereichen S2 und S3 hervorstehen und entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind.
Dabei sind jedoch ein jeweiliges Paar der einander benachbarten Schenkelbereiche L1 und L2 sowie ein jeweiliges Paar der einander benachbarten Schenkelbereiche L3 und L4 der jeweiligen Teilspulen 14 und 15 entlang der Umfangsrichtung in der gleichen Richtung gebogen.
Im Folgenden werden die Biegungsbereiche T1 bis T4 sowie die Schenkelbereiche L1 bis L4 kollektiv als schlitzexterne Bereiche bezeichnet.
Das Intervall zwischen einem Paar der schlitzinternen Bereiche S1 und S4 der Teilspule 14 sowie das Intervall zwischen einem Paar der schlitzinternen Bereiche S2 und S3 der anderen Teilspule 15 sind derart vorgegeben, dass die schlitzinternen Bereiche S1 und S4 sowie die schlitzinternen Bereiche S2 und S3 über eine Distanz voneinander getrennt sind, die sechs Schlitzen in der Umfangsrichtung entspricht. Bei den sechs Schlitzen handelt es sich in diesem Fall um das Intervall zwischen den Mitten der Schlitze 12c, die durch die sechs aufeinanderfolgenden Zähnen 12c entsprechende Distanz voneinander getrennt sind und einer Magnetpol-Mittenbeabstandung P entsprechen.
Ferner sind abschließende Endbereiche der Schenkelbereiche L1 und L2 der jeweiligen Teilspulen 14 und 15 von den jeweiligen schlitzinternen Bereichen S1 und S2 über eine Distanz getrennt, die einer halben Magnetpol-Mittenbeabstandung (= P/2) entspricht. In ähnlicher Weise sind abschließende Endbereiche der anderen Schenkelbereiche L4 und L3 der jeweiligen Teilspulen 14 und 15 von den jeweiligen schlitzinternen Bereichen S4 und S3 über eine Distanz getrennt, die der halben Magnetpol-Mittenbeabstandung (= P/2) entspricht.
Wenn z. B., wie in 10 gezeigt, den jeweiligen Schlitzen 12c, die in Umfangsrichtung Y ausgerichtet ausgebildet sind, aufeinanderfolgende Nummern nacheinander von links nach rechts in der Zeichnung individuell zugeordnet werden und die schlitzinternen Bereiche S1 und S2 in dem siebten Schlitz 12c aufgenommen sind, dann sind somit die schlitzinternen Bereiche S3 und S4 in dem dreizehnten Schlitz 12c aufgenommen, der von dem siebten Schlitz 12c über die sechs Schlitzen entsprechende Distanz getrennt ist.
Legt man das Augenmerk auf ein weiteres Set der Teilspulen 14 und 15 (in 7 auf der linken Seite durch abwechselnde lange und jeweils zwei kurze gestrichelte Linien dargestellt), die diesem Set der Teilspulen 14 und 15 auf der einen Seite (z. B. der linken Seite) in der Umfangsrichtung benachbart sind, sind bei Anordnung der schlitzinternen Bereiche S1 und S2 des anderen Sets in dem ersten Schlitz 12c die schlitzinternen Bereiche S3 und S4 des anderen Sets in dem siebten Schlitz 12c aufgenommen, der von dem ersten Schlitz 12c über die sechs Schlitzen entsprechende Distanz getrennt ist.
Wenn bei der Betrachtung nur des siebten Schlitzes 12c die schlitzinternen Bereiche S1 und S2 der Teilspulen 14 und 15, die in 7 in durchgezogenen Linien dargestellt sind, in diesem Schlitz 12c aufgenommen sind, dann sind die schlitzinternen Bereiche S3 und S4 der Teilspulen 14 und 15, die durch abwechselnde lange und jeweils zwei kurze gestrichelte Linien auf der linken Seite von diesen Teilspulen 14 und 15 in der Umfangsrichtung dargestellt sind, in diesem Schlitz 12c aufgenommen.
Das bedeutet, in dem siebten Schlitz 12c sind die schlitzinternen Bereiche S1 bis S4 über vier Lagen in Radialrichtung R des Ankerkerns 12 aufgenommen. Auch in jedem der anderen Schlitze 12c sind in ähnlicher Weise die schlitzinternen Bereiche S1 bis S4 über vier Lagen aufgenommen. Das bedeutet alle der jeweiligen Teilspulen 14 und 15, bei denen die schlitzinternen Bereiche S1 bis S4 über vier Lagen zusammen in einem Schlitz 12c aufgenommen sind, gehören zu der gleichen Phase.
Die Ankerwicklung 13 wird gebildet durch: Einsetzen der schlitzinternen Bereiche S1 bis S4 der jeweiligen Teilspulen 14 und 15 in die Schlitze 12c des Ankerkerns 12 aus der Radialrichtung R, anschließendes Biegen der Schenkelbereiche L1 bis L4 in der Umfangsrichtung Y und anschließendes Verbinden der abschließenden Endbereiche der Schenkelbereiche L1 bis L4 mittels einer Verbindung beispielsweise durch Verschweißen zum Bilden einer Spule; und Verbinden eines Stromzuführbereichs, einer neutralen Stelle oder dergleichen mit der Spule.
Wie auch aus 8 zu sehen ist, wird z. B. hinsichtlich einer Teilspule 14 der Schenkelbereich L4 in der Radialrichtung R wünschenswerterweise parallel zu dem anderen Schenkelbereich L1 verlagert, bevor die jeweiligen Schenkelbereiche L1 und L4 in der Umfangsrichtung Y gebogen werden. Somit wird vorab beispielsweise eine Bearbeitung ausgeführt, bei der der Schenkelbereich L4 zwischen einem Paar aus einem linken und einen rechten Formteil 61 und 62 gehalten wird, wie dies in 11(a) gezeigt ist, und der Schenkelbereich L4 unter Verwendung der beiden Formteile 61 und 62 parallel verlagert wird, wie dies in 11(b) gezeigt ist.
12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in 10, und 13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie B-B in 12. In 12 handelt es sich bei der horizontalen Richtung um die Radialrichtung R, und bei der vertikalen Richtung handelt es sich um die Axialrichtung Z. Ferner handelt es sich in 13 bei der horizontalen Richtung um die Radialrichtung R, und bei der vertikalen Richtung handelt es sich um die Umfangsrichtung Y.
Wie vorstehend beschrieben, sind bei Betrachtung eines bestimmten Schlitzes 12c (des siebten Schlitzes 12c bei dem vorliegenden Beispiel) die schlitzinternen Bereiche S1 bis S4 über vier Lagen in diesem Schlitz 12c in der Radialrichtung R des Ankerkerns 12 aufgenommen, und zwar von einem Set der Teilspulen 14 und 15 sowie einem weiteren Set der Teilspulen 14 und 15 (das in 7 durch abwechselnde lange und jeweils zwei kurze gestrichelte Linien dargestellt ist), das dem einen Set benachbart auf einer Seite in der Umfangsrichtung vorgesehen ist.
Da in diesem Fall die einander benachbarten Schenkelbereiche L1 und L2 in der gleichen Richtung gebogen sind und die anderen einander benachbarten Schenkelbereiche L3 und L4 ebenfalls in der gleichen Richtung gebogen sind, tritt nur ein phasengleiches Potential zwischen den Schenkelbereichen L1 und L2 sowie zwischen den Schenkelbereichen L3 und L4 auf. Eine Isolierungsdistanz kann somit verringert werden, so dass ein Isolierelement, wie z. B. Isolierpapier, weggelassen werden kann und somit eine Wirkung hinsichtlich einer Verbesserung der Produktivität erzielt wird.
Da in ähnlicher Weise die einander benachbarten Biegungsbereiche T1 und T2 in der gleichen Richtung gebogen sind und die anderen einander benachbarten Biegungsbereiche T3 und T4 ebenfalls in der gleichen Richtung gebogen sind, tritt zwischen diesen nur ein phasengleiches Potential auf. Eine Isolierungsdistanz kann somit verringert werden, so dass auf ein Isolierelement verzichtet werden kann und wirkungsmäßig eine Verbesserung der Produktivität erzielt wird.
Ringförmige Isolierelemente 35 mit Achsen, die mit der Achse des Ankers 7 übereinstimmen, können zwischen den beiden Schenkelbereichen L2 und L3 bzw. zwischen den Biegungsbereichen T2 und T3 vorgesehen sein. Durch das Vorsehen der Isolierelemente 35 kann sichergestellt werden, dass eine Isolierungsdistanz zwischen den Teilspulen von verschiedenen Phasen in der Radialrichtung sichergestellt werden kann, so dass wirkungsmäßig eine Verbesserung der Isoliereigenschaft erzielt werden kann.
14(a) zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Verformungszustands, der an der Grenzfläche zwischen den schlitzinternen Bereichen und den Schenkelbereichen der Teilspule auftritt, wenn die Schenkelbereiche in Umfangsrichtung gebogen werden, und 14(b) zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht entsprechend dem in 14(a) gezeigten schlitzinternen Bereich S2. In 14(a) und 14(b) handelt es sich bei der horizontalen Richtung um die Radialrichtung R, und bei der vertikalen Richtung handelt es sich entsprechend 13 um die Umfangsrichtung Y.
Beim Biegen der Teilspulen 14 und 15 in der Umfangsrichtung Y wirkt eine Kompressionsbelastung auf der Biegungs-Innenseite, und eine Zugbelastung wirkt auf der Biegungs-Außenseite. Dabei entstehen Wölbungsbereiche Qe, die sich in der Radialrichtung R wölben, auf der Innenseite in Bezug auf eine neutrale Achse N, an der die Biegebelastung ”0” ist, und Verdünnungsbereiche Qs, die in der Radialrichtung R verdünnt sind, entstehen auf der Außenseite in Bezug auf die neutrale Achse N.
Hierbei entstehen an dem oberen und dem unteren Endbereich aus dem Schlitz 12c der jeweiligen schlitzinternen Bereiche S1 bis S4 hervorstehende Wölbungsbereiche Qe zwischen den schlitzinternen Bereichen S1 und S2 bzw. den schlitzinternen Bereichen S3 und S4. Zum Vermeiden einer gegenseitigen Behinderung zwischen den Wölbungsbereichen Qe ist es somit erforderlich, einen gewissen Spalt zwischen diesen schlitzinternen Bereichen in der Radialrichtung R vorzusehen.
Da die Schenkelbereiche L2 und L3, die von dem schlitzinternen Bereich S2 und dem schlitzinternen Bereich S3 hervorstehen, entlang der Umfangsrichtung Y in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, behindern sich die Wölbungsbereiche Qe und die Verdünnungsbereiche Qs nicht gegenseitig. Somit kann der Spalt zwischen dem schlitzinternen Bereich S2 und dem schlitzinternen Bereich S3 verkleinert werden.
In einem Fall, in dem die schlitzinternen Bereiche S1 bis S4 über vier Lagen in einem Schlitz 12c aufgenommen sind, wie dies in 12 gezeigt ist, sind in dem Fall, in dem die Spalten zwischen den in Radialrichtung R ausgerichteten Schenkelbereichen L1 bis L4 mit G12, G22 bzw. G32 bezeichnet sind, die Spalten zwischen den in Radialrichtung R ausgerichteten Biegungsbereichen T1 bis T4 mit G14, G24 bzw. G34 bezeichnet sind, die Spalten zwischen den schlitzinternen Bereichen S1 bis S4 auf der mit den Schenkelbereichen L1 bis L4 verbundenen Seite mit G11, G21 bzw. G31 bezeichnet sind und die Spalten zwischen den schlitzinternen Bereichen S1 bis S4 auf der mit den Biegungsbereichen T1 bis T4 verbundenen Seite mit G13, G23 bzw. G33 bezeichnet sind, vorzugsweise die folgenden dimensionsmäßigen Relationen erfüllt, um eine gegenseitige Behinderung zwischen den Wölbungsbereichen Qe zu vermeiden. G11 ≥ G12 (1) G13 ≥ G14 (2) G21 ≤ G22 (3) G23 ≤ G24 (4) G31 ≥ G32 (5) G33 ≥ G34 (6).
In einem Fall, in dem die Teilspulen 14 und 15 unter Verwendung von Formteilen gebildet werden, ist in der Tat das Bilden derselben einfacher, wenn G11 = G31 = G13 = G33, G12 = G32 = G14 = G34, G21 = G23 und G22 = G24 betragen, als wenn die vorstehend genannten jeweiligen Intervalle fein spezifiziert werden. Wenn somit: G11, G31, G13 und G33 mit der gleichen Distanz X1 vorgegeben sind; G12, G32, G14 und G34 mit der gleichen Distanz X2 vorgegeben sind; G21 und G23 mit der gleichen Distanz X3 vorgegeben sind; und G22 und G24 mit der gleichen Distanz X4 vorgegeben sind, lassen sich die vorstehend genannten Relationen (1) bis (6) wie zusammenführen: X1 ≥ X2 (7) X3 ≤ X4 (8).
Das bedeutet, die Relationen (7) und (8) werden vorzugsweise gleichzeitig erfüllt, um eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen den Wölbungsbereichen Qe tatsächlich zu vermeiden.
Wenn derartige dimensionsmäßige Relationen erfüllt sind, kann die Distanz X2 (G11, G31, G13, G33) zwischen den in der gleichen Richtung gebogenen schlitzexternen Bereichen verringert werden, und die Distanz X4 (G22, G24) zwischen den in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogenen schlitzexternen Bereichen kann vergrößert werden.
Somit kann eine große Isolierungsdistanz in der Radialrichtung zwischen diesen sichergestellt werden. Dementsprechend wird ein Effekt dahingehend erzielt, dass eine in Radialrichtung R gemessene Dicke F1 (siehe 12) des Spulenendes im Vergleich zu einer in Radialrichtung R gemessenen Dicke F2 des Spulenendes im Fall einer Konstruktion vermindert ist, bei der aus einem Schlitz hervorstehende Endbereiche von zwei einander in Radialrichtung benachbarten Teilspulen entlang der Umfangsrichtung in der gleichen Richtung gebogen sind, wie dies bei dem eingangs genannten Patentdokument 1 der Fall ist und in 15 dargestellt ist. Außerdem wird ein Effekt dahingehend erzielt, dass der Raumfaktor der Spule in jedem Schlitz 12c verbessert ist und dadurch die Ausgangsleistung der rotierenden elektrischen Maschine 100 gesteigert ist.
Ferner ist eine in Radialrichtung gemessene Abmessung G5 (siehe 14(a)) jedes Wölbungsbereichs Qe wünschenswerterweise derart vorgegeben, dass die nachfolgenden dimensionsmäßigen Relationen erfüllt sind: 2G5 ≤ G11 (9) 2G5 ≤ G13 (10) 2G5 ≤ G31 (11) 2G5 ≤ G33 (12).
Auch in diesem Fall können, wenn G11, G31, G13 und G33 mit der gleichen Distanz X1 vorgegeben sind, die vorstehend genannten Relationen (9) bis (12) folgendermaßen zusammengeführt werden: 2G5 ≤ X1 (13).
Wenn eine derartige dimensionsmäßige Relation erfüllt ist, gelangen die während des Biegevorgangs auftretenden Wölbungsbereiche Qe nicht miteinander in Kontakt, so dass der Effekt einer Verbesserung der Isolierungseigenschaften erzielt wird.
Die Beschreibung ist unter Bezugnahme auf die Isolierelemente 35 angegeben worden, doch die Isolierelemente 35 können nach Bedarf weggelassen werden. Außerdem ist es vorstellbar, dass eine Beeinträchtigung zwischen den Wölbungsbereichen Qe vermieden wird, indem die Wölbungsbereiche Qe vor oder nach dem Biegen in der Radialrichtung R zusammengedrückt und flach gemacht werden. In diesem Fall kann es jedoch zu einem zusätzlichen Anstieg der Mannstunden kommen, wobei dies zu einem Anstieg der Produktionskosten führt, und auch eine Beschädigung an einer Isolierschicht kann zunehmen, wobei dies zu einer Beeinträchtigung der Isolierungseigenschaften führt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist die Produktion in kostengünstigerer Weise im Vergleich mit dem Fall eines Zusammendrückens der Wölbungsbereiche Qe möglich, und wirkungsmäßig wird eine Reduzierung von Beschädigungen an der Isolierschicht und damit eine Verbesserung der Isolierungseigenschaften erzielt.
Ausführungsbeispiel 2
16 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Ankers und eines Rotors bei einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung, 17 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Kernblocks des Ankers bei der rotierenden elektrischen Maschine, wobei Teile, die in den 1 bis 5 gezeigten Teilen des Ausführungsbeispiels 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Hinsichtlich Ausführungsbeispiel 2 werden an dieser Stelle nur die Unterschiede in der Konfiguration von dem Ausführungsbeispiel 1 beschrieben.
Der Anker 7 besitzt einen Ankerkern 12 und eine Ankerwicklung 13. Dabei weist der Ankerkern 12 einen in 17 gezeigten Kernblock 21 auf. Der Kernblock 21 ist durch Stapeln und integrales Ausbilden einer vorbestimmten Anzahl von elektromagnetischen Stahl-Flächenkörpern gebildet und weist Folgendes auf: einen Kernrückenbereich 21a mit einer kreisbogenförmigen Querschnittsform; zwei Zähne 21b, die derart vorgesehen sind, dass sie sich von einer inneren Umfangswandfläche des Kernrückenbereichs 21a in Radialrichtung nach innen erstrecken; sowie einen durch die Zähne 21b gebildeten Schlitz 21c.
Der Ankerkern 12 wird gebildet, indem nacheinander eine Vielzahl von (hier 24) Kernblöcken 21 in der Umfangsrichtung derart angeordnet wird, dass die Zähne 21b in Radialrichtung nach innen gerichtet sind und die in Umfangsrichtung gelegenen Seitenflächen der Kernrückenbereiche 21a aneinander anstoßen und dadurch die Kernblöcke 21 in einer Ringform angeordnet sind.
18 zeigt eine Frontansicht zur Erläuterung einer Teilspule, die die Ankerwicklung des Ankers bildet, der bei der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 19 zeigt eine Draufsicht auf die Teilspule der 18, und 20 zeigt eine Perspektivansicht der Teilspule der 18. Außerdem veranschaulicht 21 eine schematische Schnittdarstellung eines Wickelzustands von Teilspulen in Bezug auf den Ankerkern der rotierenden elektrischen Maschine gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus der Axialrichtung.
Bei dem Ausführungsbeispiel 2 ist die Ankerwicklung 13 gebildet, indem eine Teilspule 16 mit einer in den 18 bis 20 veranschaulichten Konfiguration verwendet wird und 48 Teilspulen 16 in der Umfangsrichtung angeordnet werden. Jede Teilspule 16 besitzt eine Formgebung, die durch δ-förmiges Wickeln eines Leitungsdrahts mit rechteckigem Querschnitt gebildet wird, bei dem es sich z. B. um einen nahtlosen kontinuierlichen Kupferdraht oder Aluminiumdraht handelt, der mit einem Harzlack beschichtet ist und dadurch isoliert ist.
Das bedeutet, jede Teilspule 16 weist Folgendes auf: sechs schlitzinterne Bereiche S1 bis S6, die jeweils eine gerade Stabform aufweisen und in den Schlitzen 21c aufgenommen sind; Biegungsbereiche T1 bis T10, die die schlitzinternen Bereiche S1 bis S6 in integraler Weise verbinden; sowie zwei Schenkelbereiche L1 und L2, die individuell von den beiden schlitzinternen Bereichen S1 und S6 hervorstehen und entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind. Im Folgenden werden die Biegungsbereiche T1 bis T10 und die Schenkelbereiche L1 und L2 kollektiv als schlitzexterne Bereiche bezeichnet.
Die beiden schlitzinternen Bereiche S2 und S6 der Teilspule 16 sind in Positionen aufgenommen, die einander in der Umfangsrichtung Y überlappen, und die drei schlitzinternen Bereiche S1, S3 und S5 der Teilspule 16 sind ebenfalls in Positionen aufgenommen, die einander in der Umfangsrichtung Y überlappen. Die schlitzinternen Bereiche S2 und S6 sind von den schlitzinternen Bereichen S1, S3 und S5 in der Umfangsrichtung über eine Distanz getrennt, die sechs Schlitzen entspricht (= eine Magnetpol-Mittenbeabstandung P). Außerdem sind die schlitzinternen Bereiche S1, S3 und S5 von dem schlitzinternen Bereich S4 in der Umfangsrichtung über die sechs Schlitzen entsprechende Distanz getrennt (= eine Magnetpol-Mittenbeabstandung P).
Ferner ist ein abschließender Endbereich des Schenkelbereichs L1 von den schlitzinternen Bereichen S1, S3 und S5 über eine Distanz getrennt, die einer halben Magnetpol-Mittenbeabstandung (= P/2) entspricht. In ähnlicher Weise ist ein abschließender Endbereich des anderen Schenkelbereichs L2 von den schlitzinternen Bereichen S2 und S6 über eine Distanz getrennt, die einer halben Magnetpol-Mittenbeabstandung (= P/2) entspricht.
Wenn z. B., wie in 21 dargestellt, den jeweiligen Schlitzen 21c, die in Umfangsrichtung Y ausgerichtet ausgebildet sind, aufeinanderfolgende Nummern nacheinander von links nach rechts in der Zeichnung individuell zugeordnet werden und die schlitzinternen Bereiche S2 und S in dem ersten Schlitz 21c aufgenommen sind, sind somit die schlitzinternen Bereiche S1, S3 und S5 in dem siebten Schlitz 21c aufgenommen, der von dem ersten Schlitz 21c über die sechs Schlitzen entsprechende Distanz getrennt ist, und der schlitzinterne Bereich S4 ist in dem dreizehnten Schlitz 21c aufgenommen, der von dem siebten Schlitz 21c weiter über die sechs Schlitzen entsprechende Distanz getrennt ist.
Bei Betrachtung nur des siebten Schlitzes 21c ist dann, wenn die in 18 bis 20 gezeigten schlitzinternen Bereiche S1, S3 und S5 der Teilspule 16 in dem siebten Schlitz 21c aufgenommen sind, der schlitzinterne Bereich S4 der Teilspule 16 (nicht gezeigt), der dieser Teilspule 16 auf der einen Seite in der Umfangsrichtung derart benachbart ist, dass er diese Teilspule 16 in der Radialrichtung teilweise überlappt, in demselben siebten Schlitz 21c aufgenommen. Außerdem sind die schlitzinternen Bereiche S2 und S6 der Teilspule 16 (nicht gezeigt), die dieser Teilspule 16 auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung derart benachbart ist, dass sie diese Teilspule 16 in der Radialrichtung teilweise überlappt, in demselben siebten Schlitz 21c aufgenommen.
Somit sind von den drei Teilspulen 16, die in der Radialrichtung R ausgerichtet sind, die schlitzinternen Bereiche S1 bis S6 über sechs Lagen in dem siebten Schlitz 12c aufgenommen. In ähnlicher Weise sind auch in jedem der anderen Schlitze 21c die schlitzinternen Bereiche S1 bis S6 von drei Teilspulen 16 über sechs Lagen aufgenommen. Somit gehören alle der jeweiligen Teilspulen, deren schlitzinterne Bereiche S1 bis S6 über sechs Lagen zusammen in einem Schlitz 21c aufgenommen sind, zu der gleichen Phase.
Die Ankerwicklung 13 wird gebildet, indem die 48 Teilspulen 16 in der Umfangsrichtung Y angeordnet werden, die abschließenden Endbereiche der Schenkelbereiche L1 und L2 in der Umfangsrichtung Y gebogen werden, anschließend die abschließenden Endbereiche der Schenkebereiche L1 und L2 mittels einer Verbindung, wie z. B. Schweißen, verbunden werden und außerdem ein Stromzuführungsbereich, eine Neutralstelle oder dergleichen angeschlossen wird. Der Anker 7 wird dann gebildet, indem die jeweiligen schlitzinternen Bereiche S1 bis S6 aus der Radialrichtung R in den Schlitz 21c jedes Kernblocks 21 eingesetzt werden.
22 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in 21, 23 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie D-D in 22, und 24 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie E-E in 22. In 22 handelt es sich bei der horizontalen Richtung um die Radialrichtung R, und bei der vertikalen Richtung handelt es sich um die Axialrichtung Z. Ferner handelt es sich in 23 und 24 bei der horizontalen Richtung um die Radialrichtung R, und bei der vertikalen Richtung handelt es sich um die Umfangsrichtung Y.
In einem Fall, in dem die schlitzinternen Bereiche S1 bis S6 über sechs Lagen in einem Schlitz 21c aufgenommen sind, wie dies in 22 dargestellt ist, sind die Spalte zwischen den oberen Enden der jeweiligen schlitzinternen Bereiche S1 bis S5 auf der Seite der Schenkelbereiche L1 und L2 mit G11, G21, G31 bzw. G41 bezeichnet, und die Intervalle zwischen den Schenkelbereichen L1 und L2, die in der Axialrichtung Z aus dem Schlitz 21c hervorstehen, und den Biegungsbereichen T3, T4, T7 und T8 sind mit G12, G22, G32 bzw. G42 bezeichnet.
Außerdem sind die Spalten zwischen den unteren Enden der schlitzinternen Bereiche S1 bis S6 auf der gegenüberliegenden Seite von den Schenkelbereichen L1 und L2 mit G13, G23, G33, G43 bzw. G53 bezeichnet, und die Spalten zwischen den Biegungsbereichen T1, T2, T5, T6, T9 und T10, die in der Axialrichtung Z aus dem Schlitz 21c hervorstehen, sind mit G14, G24, G34, G44 bzw. G54 bezeichnet. In diesem Fall sind vorzugsweise die nachfolgend genannten dimensionsmäßigen Relationen erfüllt, um eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen den Wölbungsbereichen Qe zu vermeiden: G11 ≥ G12 (14) G13 ≤ G14 (15) G21 ≤ G22 (16) G23 ≥ G24 (17) G31 ≥ G32 (18) G33 ≤ G34 (19) G41 ≤ G42 (20) G43 ≥ G44 (21) G53 ≤ G54 (22).
In ähnlicher Weise wie im Fall des Ausführungsbeispiels 1 ist dann, wenn die Teilspulen 16 unter Verwendung von Formteilen gebildet werden, das Bilden derselben in einfacherer Weise möglich, wenn G11 = G31 = G23 = G43, G32 = G24 = G44, G21 = G41 = G13 = G33 = G53 und G22 = G42 = G14 = G34 = G14 betragen als in dem Fall, in dem die vorstehend genannten, jeweiligen Intervalle fein spezifiziert werden.
Wenn somit: G11, G31, G23 und G43 mit der gleichen Distanz X1 vorgegeben sind; G12 mit der Distanz X2 vorgegeben ist; G21, G41, G13, G33 und G53 mit der gleichen Distanz X3 vorgegeben sind; G22, G42, G14, G34, G14 mit der gleichen Distanz X4 vorgegeben sind; und G32, G24 und G44 mit der gleichen Distanz X5 vorgegeben sind, können die vorstehend genannten Relationen (14) bis (22) folgendermaßen zusammengeführt werden: X1 ≥ X2 (23) X3 ≤ X4 (24) X1 ≥ X5 (25).
Da in diesem Fall X2 > X5 beträgt, werden die Relationen (23) und (24) vorzugsweise gleichzeitig erfüllt, um gegenseitige Beeinträchtigungen zwischen den Wölbungsbereichen Qe wirklich zu vermeiden.
Wenn diese dimensionsmäßigen Relationen erfüllt sind, kann die in der Radialrichtung R gemessene Breite des Spulenendes reduziert werden, und somit wird ähnlich wie im Fall des Ausführungsbeispiels 1 eine Reduzierung der Größe des Spulenendes erzielt. Ferner wird der Effekt erzielt, dass der Raumfaktor der Spule in jedem Schlitz 21c verbessert ist und damit die Ausgangsleistung der rotierenden elektrischen Maschine gesteigert wird.
Ferner ist die in Radialrichtung gemessene Dimension G5 jedes Wölbungsbereichs Qe wünschenswerterweise derart vorgegeben, dass die folgenden dimensionsmäßigen Relationen erfüllt sind: 2G5 ≤ G11 (26) 2G5 ≤ G23 (27) 2G5 ≤ G31 (28) 2G5 ≤ G43 (29).
Auch in diesem Fall lassen sich bei Vorgabe von G11, G23, G31 und G43 mit der gleichen Distanz X1 die vorstehend genannten Relationen (26) bis (29) folgendermaßen zusammenführen: 2G5 ≤ X1 (30).
Bei Erfüllung einer derartigen dimensionsmäßigen Relation gelangen die beim Biegen auftretenden Wölbungsbereiche Qe nicht miteinander in Kontakt, so dass der Effekt einer verbesserten Isolierungseigenschaft erzielt wird.
In der vorstehenden Beschreibung sind die Isolierelemente 35 vorhanden, jedoch können die Isolierelemente bei Bedarf auch weggelassen werden. Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel 2 die Beschreibung unter der Annahme erfolgt, dass die schlitzinternen Bereiche S1 bis S6 über sechs Lagen in einem jeweiligen Schlitz 21c aufgenommen sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch bei dem Fall von (2 N + 2) Lagen anwendbar (wobei N eine ganze Zahl von 1 oder höher ist).
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele 1 und 2 beschränkt. Im Umfang der vorliegenden Erfindung können die vorstehend beschriebenen Konfigurationen auch modifiziert oder teilweise weggelassen werden.

Claims

Rotierende elektrische Maschine mit einem Anker, der mit einer an einem ringförmigen Ankerkern angebrachten Ankerwicklung gebildet ist, wobei die Ankerwicklung schlitzinterne Bereiche, die in in dem Ankerkern gebildeten Schlitzen aufgenommen sind, sowie schlitzexterne Bereiche aufweist, die aus den Schlitzen herausragen und die schlitzinternen Bereiche in Umfangsrichtung verbinden, und wobei dann, wenn an einer Vielzahl der schlitzinternen Bereiche, die in demselben Schlitz in Radialrichtung ausgerichtet aufgenommen sind, sowie der schlitzexternen Bereiche, die von den jeweiligen schlitzinternen Bereichen in Axialrichtung verbunden sind, – eine Distanz in Radialrichtung an einem axialen Endbereich des Ankerkerns zwischen den beiden einander benachbarten schlitzinternen Bereichen, die mit den beiden schlitzexternen Bereichen verbunden sind, die entlang der Umfangsrichtung in einer Richtung gebogen sind, mit X1 bezeichnet wird, – eine Distanz in Radialrichtung zwischen den beiden schlitzexternen Bereichen, die entlang der Umfangsrichtung in einer Richtung gebogen sind, mit X2 bezeichnet wird, – eine Distanz in Radialrichtung an dem axialen Endbereich des Ankerkerns zwischen den beiden einander benachbarten schlitzinternen Bereichen, die mit den beiden schlitzexternen Bereichen verbunden sind, die entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, mit X3 bezeichnet wird, und – eine Distanz in Radialrichtung zwischen den beiden schlitzexternen Bereichen, die entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind, mit X4 bezeichnet wird, eine Relation von X1 bis X4 derart vorgegeben ist, dass folgende Bedingungen erfüllt sind: X1 ≥ X2 und X3 ≤ X4.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei mindestens einer von den die schlitzinternen Bereiche verbindenden schlitzexternen Bereichen aus einem nahtlosen kontinuierlichen Leiter gebildet ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein ringförmiges Isolierelement mit einer Achse, die mit einer Achse des Ankers übereinstimmt, in einen in Radialrichtung vorhandenen Spalt zwischen den beiden schlitzexternen Bereichen eingesetzt ist, die entlang der Umfangsrichtung in zueinander entgegengesetzten Richtungen gebogen sind.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine in Radialrichtung vorhandene Abmessung eines Wölbungsbereichs, der sich in Radialrichtung wölbend an dem schlitzexternen Bereich gebildet ist, derart vorgegeben ist, dass sie kleiner als X1 ist.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einer Teilspule, bei der es sich um eine Minimaleinheit zum Bilden der Ankerwicklung handelt, drei oder mehr der schlitzinternen Bereiche durch die kontinuierlichen und nahtlosen schlitzexternen Bereiche nacheinander verbunden sind.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Teilspule, bei der es sich um eine Minimaleinheit zum Bilden der Ankerwicklung handelt, die vier schlitzinternen Bereiche aufweist, wobei bei Definition der jeweiligen schlitzinternen Bereiche unter Zuordnung von Nummern eins bis vier nacheinander ausgehend von einer radial inneren Seite hinsichtlich der Positionen, an denen die jeweiligen schlitzinternen Bereiche in den Schlitzen aufgenommen sind, der in einem Schlitz aufgenommene erste schlitzinterne Bereich und der in einem anderen Schlitz aufgenommene vierte schlitzinterne Bereich durch einen nahtlosen schlitzexternen Bereich verbunden sind und der in demselben Schlitz wie der erste schlitzinterne Bereich aufgenommene zweite schlitzinterne Bereich und der in demselben Schlitz wie der vierte schlitzinterne Bereich aufgenommene dritte schlitzinterne Bereich durch einen nahtlosen schlitzexternen Bereich verbunden sind, und auf der Seite der nahtlosen schlitzexternen Bereiche die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind und die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem dritten schlitzinternen Bereich und dem vierten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind, die zu der Richtung der jeweiligen sich von dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich weg erstreckenden schlitzexternen Bereiche entgegengesetzt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Teilspule, bei der es sich um eine Minimaleinheit zum Bilden der Ankerwicklung handelt, die vier schlitzinternen Bereiche aufweist, wobei bei Definition der jeweiligen schlitzinternen Bereiche unter Zuordnung von Nummern eins bis vier nacheinander ausgehend von einer radial inneren Seite hinsichtlich der Positionen, an denen die jeweiligen schlitzinternen Bereiche in den Schlitzen aufgenommen sind, der in einem Schlitz aufgenommene erste schlitzinterne Bereich und der in einem anderen Schlitz aufgenommene vierte schlitzinterne Bereich durch einen nahtlosen schlitzexternen Bereich verbunden sind und der in demselben Schlitz wie der erste schlitzinterne Bereich aufgenommene zweite schlitzinterne Bereich und der in demselben Schlitz wie der vierte schlitzinterne Bereich aufgenommene dritte schlitzinterne Bereich durch einen nahtlosen schlitzexternen Bereich verbunden sind, und auf einer den nahtlosen schlitzexternen Bereichen gegenüberliegenden Seite die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind und die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem dritten schlitzinternen Bereich und dem vierten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind, die zu der Richtung der jeweiligen sich von dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich weg erstreckenden schlitzexternen Bereiche entgegengesetzt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Teilspule, bei der es sich um eine Minimaleinheit zum Bilden der Ankerwicklung handelt, die vier schlitzinternen Bereiche aufweist, wobei bei Definition der jeweiligen schlitzinternen Bereiche unter Zuordnung von Nummern eins bis vier nacheinander ausgehend von einer radial inneren Seite hinsichtlich der Positionen, an denen die jeweiligen schlitzinternen Bereiche in den Schlitzen aufgenommen sind, der in einem Schlitz aufgenommene erste schlitzinterne Bereich und der in einem anderen Schlitz aufgenommene vierte schlitzinterne Bereich durch einen nahtlosen schlitzexternen Bereich verbunden sind und der in demselben Schlitz wie der erste schlitzinterne Bereich aufgenommene zweite schlitzinterne Bereich und der in demselben Schlitz wie der vierte schlitzinterne Bereich aufgenommene dritte schlitzinterne Bereich durch einen nahtlosen schlitzexternen Bereich verbunden sind, auf der Seite der nahtlosen schlitzexternen Bereiche die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind und die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem dritten schlitzinternen Bereich und dem vierten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind, die zu der Richtung der jeweiligen sich von dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich weg erstreckenden schlitzexternen Bereiche entgegengesetzt ist, und auf einer den nahtlosen schlitzexternen Bereichen gegenüberliegenden Seite die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind und die jeweiligen schlitzexternen Bereiche, die mit dem dritten schlitzinternen Bereich und dem vierten schlitzinternen Bereich verbunden sind, in einer Richtung gebogen sind, die zu der Richtung der jeweiligen sich von dem ersten schlitzinternen Bereich und dem zweiten schlitzinternen Bereich weg erstreckenden schlitzexternen Bereiche entgegengesetzt ist.