DE112017000288T5 - Stator für elektrische Rotationsmaschine und elektrische Rotationsmaschine, die ihn verwendet - Google Patents

Abstract

Es wird eine elektrische Rotationsmaschine geschaffen, die dazu konfiguriert ist, Dreiphasen-Ausgangsleitungen aus einem Verbindungsseiten-Spulenende durch einen leichten Prozess zu ziehen. Ein Stator für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere Segmentspulen mit Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitten und Nicht-Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitten. Die Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte sind auf einer Seite eines Statorkerns angeordnet und mit Schlitzen mit demselben Schlitzabstand verbunden und die Nicht-Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte sind auf der anderen Seite des Statorkerns angeordnet und in die Schlitze mit mehreren Arten der Schlitzabstände eingesetzt. Die Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte umfassen eine erste Verbindungsgruppe und eine zweite Verbindungsgruppe. Die erste Verbindungsgruppe ist mit mehreren Anschlussabschnitten zum Verbinden der Segmente versehen und die zweite Verbindungsgruppe verbindet Schichten, die von jenen in der ersten Verbindungsgruppe verschieden sind, und ist mit mehreren Anschlussabschnitten versehen.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Rotationsmaschine wie z. B. einen Motor oder einen Leistungsgenerator und einen Stator für eine elektrische Rotationsmaschine.
• Stand der Technik
• Eine elektrische Rotationsmaschine, die verwendet wird, um ein Fahrzeug anzutreiben, muss innerhalb eines bestimmten Bereichs aufgrund einer engen Einschränkung der Fahrzeuggestaltung gelagert werden. PTL 1 beschreibt beispielsweise eine Struktur einer elektrischen Rotationsmaschine, in der Dreiphasenleitungen in einem Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende angeordnet sind.
• In der Technik von PTL 1 sind die Dreiphasen-Ausgangsleitungen, die sich vom Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende zu einem Stromsensor erstrecken, im Stator für eine elektrische Rotationsmaschine angeordnet, die in 2 dargestellt ist. In Abhängigkeit von der Gestaltung, in der die elektrische Rotationsmaschine angeordnet ist, müssen Dreiphasen-Ausgangsleitungen in einem Verbindungsseiten-Spulenende angeordnet sein, aber für die Anordnung muss die Struktur der elektrischen Rotationsmaschine beträchtlich geändert werden, wodurch ein Montageprozess eines Stators kompliziert gemacht wird.
• Entgegenhaltungsliste
• Patentliteratur
• PTL 1: JP 2014-180144 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Rotationsmaschine zu schaffen, die dazu konfiguriert ist, Dreiphasen-Ausgangsleitungen aus einem Verbindungsseiten-Spulenende durch einen leichten Prozess zu ziehen.
• Lösung für das Problem
• Um die obigen Probleme zu lösen, werden beispielsweise die in den Ansprüchen beschriebenen Konfigurationen übernommen.
• Die vorliegende Erfindung umfasst mehrere Lösungen, um die Probleme zu lösen, aber als Beispiel umfasst die vorliegende Erfindung mehrere Segmentspulen mit Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitten und Nicht-Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitten. Die Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte sind auf einer Seite eines Statorkerns angeordnet und mit Schlitzen mit demselben Schlitzabstand verbunden und die Nicht-Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte sind auf der anderen Seite des Statorkerns angeordnet und in die Schlitze mit mehreren Arten von Schlitzabständen eingesetzt. Die Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte umfassen eine erste Verbindungsgruppe und eine zweite Verbindungsgruppe. Die erste Verbindungsgruppe ist mit mehreren Anschlussabschnitten zum Verbinden der Segmente versehen und die zweite Verbindungsgruppe verbindet Schichten, die von jenen in der ersten Verbindungsgrupe verschieden sind, und ist mit mehreren Anschlussabschnitten versehen.
• Vorteilhafte Effekte der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung erfordert mehrere Schlitzabstände für irgendeines eines Verbindungsseiten-Spulenendes und eines Nicht-Verbindungsseiten-Spulenendes, aber, wie in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, sind Spulen mit mehreren Schlitzabständen im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende angeordnet, das heißt eine unverdrehte Segmentspule wird so verwendet, dass sie mehrere Schlitzabstände aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann folglich eine elektrische Rotationsmaschine geschaffen werden, die ein Verbindungsseiten-Spulenende aufweist, in dem Spulen denselben Schlitzabstand aufweisen, was einen Verdrehprozess auf einmal ermöglicht, was den Prozess erleichtert. Andere Probleme, Konfigurationen und Effekte als jene in der obigen Beschreibung werden in der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen klar gemacht.
• Figurenliste
• [1] 1 ist ein schematisches Diagramm eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
• [2] 2 ist ein Schaltplan eines Leistungsumsetzers 600.
• [3] 3 ist eine Querschnittsansicht der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
• [4] 4 ist eine Querschnittsansicht eines Stators 230 und eines Rotors 250 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entlang einer r-θ-Ebene.
• [5] 5 ist eine perspektivische Ansicht des Stators 230 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von einem Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 betrachtet.
• [6] 6 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Schlitzes des Stators 230 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entlang einer r-θ-Ebene.
• [7(a)] 7(a) ist ein Diagramm einer Segmentspule 243, bevor sie an einem Statorkern 232 gemäß der vorliegenden Ausführungsform montiert wird, von der inneren Umfangsseite des Statorkerns betrachtet.
• [7(b)] 7(b) ist ein Diagramm der Segmentspulen gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in denen verdrehte Anschlussabschnitte 244b und verdrehte Anschlussabschnitte 245b so angeordnet sind, dass sie in einer r-Richtung ausgerichtet sind.
• [8] 8 ist eine perspektivische Ansicht des Stators 230 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von einem Verbindungsseiten-Spulenende 241 betrachtet.
• [9] 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 8 dargestellten Bereichs A.
• [10] 10 ist ein Verbindungsdiagramm von Statorwicklungen 238 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
• [11] 11 ist ein detailliertes Verbindungsdiagramm von U1 von 10.
• [12] 12 ist ein detailliertes Verbindungsdiagramm von U1 mit einer von jener von 11 verschiedenen Kombination.
• [13(a)] 13(a) ist eine perspektivische Ansicht des Stators 230.
• [13(b)] 13(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B von 13(a), wobei eine Art von Segmentspule 248, die sich über fünf Schlitzabstände erstreckt, und eine Art von Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, für jede Wicklungsgruppe vorgesehen sind, die im Verbindungsdiagramm von 11 dargestellt ist.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• Eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise für einen Fahrmotor für ein Elektrofahrzeug geeignet. Die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf sowohl ein zweckgebundenes Elektrofahrzeug, das nur durch eine elektrische Rotationsmaschine fährt, als auch ein Hybrid-Elektrofahrzeug, das durch sowohl eine Kraftmaschine als auch eine elektrische Rotationsmaschine angetrieben wird, angewendet werden, aber die auf das Hybrid-Elektrofahrzeug angewendete elektrische Rotationsmaschine wird im Folgenden als Beispiel beschrieben.
• 1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Fahrzeug 100 umfasst eine Kraftmaschine 120, eine erste elektrische Rotationsmaschine 200, eine zweite elektrische Rotationsmaschine 202 und eine Batterie 180. Wenn eine Antriebsleistung, die durch die erste elektrische Rotationsmaschine 200 oder die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 erzeugt wird, erforderlich ist, liefert die Batterie 180 Gleichspannungsleistung zur ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 oder zur zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 über einen Leistungsumsetzer 600. Ferner empfängt während des regenerativen Betriebs die Batterie 180 Gleichspannungsleistung von der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 oder der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202. Die Übertragung und der Empfang von Gleichspannungsleistung zwischen der Batterie 180 und der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 oder der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 werden über den Leistungsumsetzer 600 durchgeführt. Obwohl nicht dargestellt, umfasst das Fahrzeug ferner eine Batterie zum Liefern einer Niederspannungsleistung (z. B. Leistung mit 14 Volt), um Gleichspannungsleistung zu einer Steuerschaltung zu liefern, die nachstehend beschrieben wird.
• Ein Rotationsdrehmoment, das durch die Kraftmaschine 120 und die erste elektrische Rotationsmaschine 200 und die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 erzeugt wird, wird zu Vorderrädern 110 über ein Getriebe 130 und ein Ausgleichsgetriebe 160 übertragen. Das Getriebe 130 wird durch eine Getriebesteuervorrichtung 134 gesteuert und die Kraftmaschine 120 wird durch eine Kraftmaschinensteuervorrichtung 124 gesteuert. Die Batterie 180 wird durch eine Batteriesteuervorrichtung 184 gesteuert. Die Getriebesteuervorrichtung 134, die Kraftmaschinensteuervorrichtung 124, die Batteriesteuervorrichtung 184, der Leistungsumsetzer 600 und eine integrierte Steuervorrichtung 170 sind über eine Kommunikationsleitung 174 verbunden.
• Die integrierte Steuervorrichtung 170 ist eine Steuervorrichtung höherer Ebene als die Getriebesteuervorrichtung 134, die Kraftmaschinensteuervorrichtung 124, der Leistungsumsetzer 600 und die Batteriesteuervorrichtung 184 und empfängt Informationen, die die Zustände der Getriebesteuervorrichtung 134, der Kraftmaschinensteuervorrichtung 124, des Leistungsumsetzers 600 und der Batteriesteuervorrichtung 184 darstellen, von der Getriebesteuervorrichtung 134, der Kraftmaschinensteuervorrichtung 124, dem Leistungsumsetzer 600 und der Batteriesteuervorrichtung 184 über die Kommunikationsleitung 174. Die integrierte Steuervorrichtung 170 berechnet einen Steuerbefehl für jede der Steuervorrichtungen auf der Basis der erhaltenen Informationen. Der berechnete Steuerbefehl wird zu jeder der Steuervorrichtungen über die Kommunikationsleitung 174 übertragen.
• Die Spannungsbatterie 180 mit einer Hochspannung umfasst eine Sekundärbatterie wie z. B. eine Lithiumionenbatterie oder Nickelwasserstoffbatterie und gibt Gleichspannungsleistung mit einer hohen Spannung von 250 Volt bis 600 Volt oder mehr aus. Die Batteriesteuervorrichtung 184 gibt Ladung und Entladung der Batterie 180 oder die Zustände von Einheitszellen, die die Batterie 180 bilden, an die integrierte Steuervorrichtung 170 über die Kommunikationsleitung 174 aus.
• Wenn die integrierte Steuervorrichtung 170 bestimmt, dass die Batterie 180 aufgeladen werden muss, auf der Basis von Informationen von der Batteriesteuervorrichtung 184, weist die integrierte Steuervorrichtung 170 den Leistungsumsetzer 600 an, eine Leistungserzeugungsoperation durchzuführen. Ferner führt die integrierte Steuervorrichtung 170 hauptsächlich das Management von Ausgangsdrehmomenten der Kraftmaschine 120, der ersten elektrische Rotationsmaschine 200 und der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 und die Berechnung eines Gesamtdrehmoments oder eines Drehmomentverteilungsverhältnisses zwischen dem Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine 120 und dem Ausgangsdrehmoment der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 oder der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 durch und überträgt einen Steuerbefehl auf der Basis eines Ergebnisses der Berechnung zur Getriebesteuervorrichtung 134, zur Kraftmaschinensteuervorrichtung 124 und zum Leistungsumsetzer 600. Auf der Basis eines Drehmomentbefehls von der integrierten Steuervorrichtung 170 steuert der Leistungsumsetzer 600 die erste elektrische Rotationsmaschine 200 oder die zweite elektrische Rotationsmaschine 202, um ein Drehmoment auszugeben, um Leistung gemäß dem Befehl zu erzeugen.
• Der Leistungsumsetzer 600 ist mit einem Leistungshalbleiter versehen, der eine Wechselrichterschaltung zum Betreiben der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 oder der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 bildet. Der Leistungsumsetzer 600 steuert die Schaltoperation des Leistungshalbleiters auf der Basis eines Befehls von der integrierten Steuervorrichtung 170. Die Schaltoperation des Leistungshalbleiters betreibt die erste elektrische Rotationsmaschine 200 oder die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 als Elektromotor oder Leistungsgenerator.
• Wenn die erste elektrische Rotationsmaschine 200 und die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 als Elektromotor betrieben werden, wird Gleichspannungsleistung von der Spannungsbatterie 180 mit einer hohen Spannung zu einem Gleichspannungsanschluss eines Wechselrichters des Leistungsumsetzers 600 geliefert. Der Leistungsumsetzer 600 setzt gelieferte Gleichspannungsleistung durch Steuern der Schaltoperation des Leistungshalbleiters in Dreiphasen-Wechselspannungsleistung um und liefert die Dreiphasen-Wechselspannungsleistung zur ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 und zur zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202. Wenn dagegen die erste elektrische Rotationsmaschine 200 und die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 als Leistungsgenerator betrieben werden, werden die Rotoren der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 und der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 durch ein Rotationsdrehmoment drehbar angetrieben, das von außen aufgebracht wird, und Dreiphasen-Wechselspannungsleistung wird in Statorwicklungen der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 und der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 erzeugt. Die erzeugte Dreiphasen-Wechselspannungsleistung wird in Gleichspannungsleistung durch den Leistungsumsetzer 600 umgesetzt und die Gleichspannungsleistung wird zur Spannungsbatterie 180 mit einer hohen Spannung geliefert, um die Batterie 180 aufzuladen.
• 2 ist ein Schaltplan des Leistungsumsetzers 600 von 1. Der Leistungsumsetzer 600 ist mit einer ersten Wechselrichtervorrichtung für die elektrische Rotationsmaschine 200 und einer zweiten Wechselrichtervorrichtung für die elektrische Rotationsmaschine 202 versehen. Die erste Wechselrichtervorrichtung umfasst ein Leistungsmodul 6010, eine erste Ansteuerschaltung 652 zum Steuern der Schaltoperation jedes Leistungshalbleiters 21 im Leistungsmodul 610 und einen Stromsensor 660 zum Detektieren des Stroms der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200. Die erste Ansteuerschaltung 652 ist auf einer Ansteuerschaltungsplatine 650 vorgesehen.
• Dagegen umfasst die zweite Wechselrichtervorrichtung ein Leistungsmodul 620, eine zweite Ansteuerschaltung 656 zum Steuern der Schaltoperation jedes Leistungshalbleiters 21 im Leistungsmodul 620 und einen Stromsensor 662 zum Detektieren des Stroms der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202. Die zweite Ansteuerschaltung 656 ist auf einer Schaltungsplatine 654 vorgesehen. Die Steuerschaltung 648, die auf einer Steuerschaltungsplatine 646 vorgesehen ist, ein Kondensatormodul 630 und eine Sende/Empfangs-Schaltung 644, die an einer Verbindungsplatine 642 montiert ist, werden zwischen der ersten Wechselrichtervorrichtung und der zweiten Wechselrichtervorrichtung geteilt.
• Das Leistungsmodul 610 und das Leistungsmodul 620 werden durch Ansteuersignale betrieben, die aus der ersten Ansteuerschaltung 652 und der zweiten Ansteuerschaltung 656 ausgegeben werden. Das Leistungsmodul 610 und das Leistungsmodul 620 setzen Gleichspannungsleistung, die von der Batterie 180 geliefert wird, in Dreiphasen-Wechselspannungsleistung um und liefern die Leistung zu den Statorwicklungen, die Ankerwicklungen sind, der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 und der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202. Ferner setzen die Leistungsmodule 610 und 620 Wechselspannungsleistung, die durch die Statorwicklungen der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 und der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 erzeugt wird, in Gleichstrom um und liefern den Gleichstrom zur Batterie 180.
• Das Leistungsmodul 610 und das Leistungsmodul 620 umfassen jeweils eine Dreiphasen-Brückenschaltung, wie in 2 dargestellt, und Reihenschaltungen, die den drei Phasen entsprechen, sind zwischen der Seite der positiven Elektrode und der Seite der negativen Elektrode der Batterie 180 elektrisch parallel geschaltet. Jede der Reihenschaltungen umfasst einen Leistungshalbleiter 21, der einen oberen Zweig bildet, und einen Leistungshalbleiter 21, der einen unteren Zweig bildet, und diese Leistungshalbleiter 21 sind in Reihe geschaltet. Das Leistungsmodul 610 und das Leistungsmodul 620 weisen im Wesentlichen dieselbe Schaltungskonfiguration auf, wie in 2 dargestellt, und das Leistungsmodul 610 wird hier repräsentativ beschrieben.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) 21 als Schaltleistungshalbleiterelement verwendet. Der IGBT 21 umfasst drei Elektroden, das heißt eine Kollektor-Elektrode, eine Emitter-Elektrode und eine Gate-Elektrode. Zwischen der Kollektor-Elektrode und der Emitter-Elektrode des IGBT 21 ist eine Diode 38 elektrisch verbunden. Die Diode 38 umfasst zwei Elektroden, das heißt eine Kathodenelektrode und eine Anodenelektrode und die Kathodenelektrode ist mit der Kollektor-Elektrode des IGBT 21 elektrisch verbunden und die Anodenelektrode ist mit der Emitter-Elektrode des IGBT 21 elektrisch verbunden, so dass eine Richtung von der Emitter-Elektrode zur Kollektor-Elektrode des IGBT 21 die Durchlassrichtung ist.
• Es ist zu beachten, dass als Schaltleistungshalbleiterelement ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) verwendet werden kann. Der MOSFET umfasst drei Elektroden, das heißt eine Drain-Elektrode, eine Source-Elektrode und eine Gate-Elektrode. Da der MOSFET eine parasitäre Diode zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode umfasst, so dass eine Richtung von der Drain-Elektrode zur Source-Elektrode die Durchlassrichtung ist, und die Diode 38 von 2 nicht bereitgestellt werden muss.
• Jeder Phasenzweig ist so konfiguriert, dass eine Emitter-Elektrode eines IGBT 21 und eine Kollektor-Elektrode eines IGBT 21 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform, obwohl nur ein IGBT für jeden des oberen und unteren Phasenzweigs dargestellt ist, aufgrund einer zu steuernden großen Stromkapazität mehrere IGBTs tatsächlich elektrisch parallel geschaltet sind. Für eine leichte Beschreibung ist ein Leistungshalbleiter für jeden Zweig in der folgenden Beschreibung vorgesehen.
• In einem Beispiel von 2 umfasst jeder der oberen und unteren Phasenzweige drei IGBTs. Jeder obere Phasenzweig weist eine Kollektor-Elektrode eines IGBT 21, die mit der positiven Elektrode der Batterie 180 elektrisch verbunden ist, auf und jeder untere Zweig weist eine Source-Elektrode eines IGBT 21, die mit der negativen Elektrode der Batterie 180 elektrisch verbunden ist, auf. Jeder Phasenzweig weist einen Mittelpunkt (einen Verbindungsabschnitt zwischen einer Emitter-Elektrode eines IGBT eines oberen Zweigs und einer Kollektor-Elektrode eines IGBT eines unteren Zweigs) auf, der mit Ankerwicklungen (Statorwicklung) einer entsprechenden Phase der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 oder der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 elektrisch verbunden ist.
• Die erste Ansteuerschaltung 652 und die zweite Ansteuerschaltung 656 bilden Ansteuereinheiten zum Steuern des Leistungsmoduls 610 und des Leistungsmoduls 620 und erzeugen Ansteuersignale zum Ansteuern der IGBTs 21 auf der Basis von Steuersignalen, die aus der Steuerschaltung 648 ausgegeben werden. Die in der ersten Ansteuerschaltung 652 und der zweiten Ansteuerschaltung 656 erzeugten Ansteuersignale werden an die Gates der Leistungshalbleiterelemente des Leistungsmoduls 610 und des Leistungsmoduls 620 ausgegeben. Jede der ersten Ansteuerschaltung 652 und der zweiten Ansteuerschaltung 656 ist mit sechs integrierten Schaltungen zum Erzeugen von Ansteuersignalen versehen, die zu Gates des oberen bzw. des unteren Phasenzweigs geliefert werden, und die sechs integrierten Schaltungen bilden einen Block.
• Die Steuerschaltung 648 bildet eine Steuereinheit für das Leistungsmodul 610 und das Leistungsmodul 620 und umfasst einen Mikrocomputer zum Berechnen von Steuersignalen (Steuerwerten) zum Betreiben (Ein/Aus-Schalten) von mehreren Schaltleistungshalbleiterelementen. Die Steuerschaltung 648 empfängt eine Eingabe eines Drehmomentbefehlssignals (Drehmomentbefehlswerts) von einer Steuervorrichtung höherer Ebene, Sensorausgaben aus dem Stromsensor 660 und dem Stromsensor 662 und Sensorausgaben aus Rotationssensoren, die in die erste elektrische Rotationsmaschine 200 und die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 eingebaut sind. Die Steuerschaltung 648 berechnet Steuerwerte auf der Basis der Eingangssignale und gibt Steuersignale zum Steuern des Schaltzeitpunkts an die erste Ansteuerschaltung 652 und die zweite Ansteuerschaltung 656 aus.
• Die Sende/Empfangs-Schaltung 644, die an der Verbindungsplatine 642 montiert ist, wird verwendet, um den Leistungsumsetzer 600 mit einer externen Steuervorrichtung elektrisch zu verbinden, und sendet und empfängt Informationen zu und von einer anderen Vorrichtung über die Kommunikationsleitung 174 von 1. Das Kondensatormodul 630 bildet eine Glättungsschaltung zum Steuern einer Variation der Gleichspannung, die durch die Schaltoperation eines IGBT 21 verursacht wird, und das Kondensatormodul 630 ist mit einem Gleichspannungsanschluss im Leistungsmodul 610 oder im Leistungsmodul 620 elektrisch parallel geschaltet.
• 3 ist eine Querschnittsansicht der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 von 1 entlang einer r-Z-Ebene. Es ist zu beachten, dass die erste elektrische Rotationsmaschine 200 und die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 im Wesentlichen dieselbe Struktur aufweisen, und die Struktur der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 wird nachstehend repräsentativ beschrieben. Die folgende Struktur wird jedoch nicht notwendigerweise für sowohl die erste elektrische Rotationsmaschine 200 als auch die zweite elektrische Rotationsmaschine 202 übernommen und kann für nur eine der ersten elektrischen Rotationsmaschine 200 und der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 202 übernommen werden.
• Ein Gehäuse 212 nimmt einen Stator 230 auf. Der Stator 230 umfasst einen Statorkern 232 und Statorwicklungen 238. Der Statorkern 232 weist eine innere Umfangsseite auf, an der der Rotor 280 (siehe 4) drehbar über einen Luftspalt 222 gehalten wird. Der Rotor 280 umfasst einen Rotorkern 282, der an einer Welle 218 befestigt ist, einen Permanentmagneten 284 und eine nicht magnetische Verschleißplatte 226. Das Gehäuse 212 umfasst ein Paar von Endhaltern 214, die jeweils mit einem Lager 216 versehen sind, und die Welle 218 ist drehbar durch die Lager 216 gehalten.
• Die Welle 218 ist mit einem Drehmelder 224 zum Detektieren der Positionen oder der Rotationsrate der Pole des Rotors 280 versehen. Ausgaben aus dem Drehmelder 224 werden durch die in 2 dargestellte Steuerschaltung 648 erfasst. Die Steuerschaltung 648 gibt ein Steuersignal an die erste Ansteuerschaltung 652 auf der Basis der erfassten Ausgaben aus. Die erste Ansteuerschaltung 652 gibt ein Ansteuersignal an das Leistungsmodul 610 auf der Basis des Steuersignals aus. Das Leistungsmodul 610 führt eine Schaltoperation auf der Basis des Steuersignals durch und setzt Gleichspannungsleistung, die von der Batterie 180 geliefert wird, in Dreiphasen-Wechselspannungsleistung um. Die Dreiphasen-Wechselspannung wird zu den Statorwicklungen 238 geliefert, die in 3 dargestellt sind, und ein Drehmagnetfeld wird im Stator 230 erzeugt. Dreiphasen-Wechselströme weisen eine Frequenz auf, die auf der Basis der Ausgangswerte aus dem Drehmelder 224 gesteuert wird, und die Phasen der Dreiphasen-Wechselströme relativ zum Rotor 280 werden auch auf der Basis der Ausgangswerte aus dem Drehmelder 224 gesteuert.
• 4 ist eine Querschnittsansicht des Stators 230 und des Rotors 280 entlang einer r-θ-Ebene und ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 3.
• Es ist zu beachten, dass in 4 die Darstellung des Gehäuses 212, der Welle 218 und der Statorwicklung 238 weggelassen ist. Der Statorkern 232 weist eine innere Umfangsseite auf, an der eine große Anzahl von Schlitzen 237 und Zähnen 236 gleichmäßig über den ganzen Umfang angeordnet sind. In 4 sind nicht alle der Schlitze und Zähne mit Bezugszeichen bezeichnet, sondern nur ein Teil der Zähne und Schlitze ist repräsentativ mit Bezugszeichen bezeichnet.
• In den Schlitzen 237 ist ein Schlitzisolationsmaterial (nicht dargestellt) vorgesehen und mehrere Phasenwicklungen einer U-Phase, V-Phase und W-Phase, die die Statorwicklungen 238 von 3 bilden, ist angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase zwei und 72 Schlitze 237 sind in gleichen Intervallen ausgebildet. Die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase stellt die Phasen dar, die so angeordnet sind, dass zwei U-Phasen, V-Phasen und W-Phasen benachbart in den Schlitzen 237 in einer θ-Richtung angeordnet sind, wie z. B. U-Phase, U-Phase, V-Phase, V-Phase, W-Phase, W-Phase, ... und die U-Phase, V-Phase und W-Phase verwenden sechs Schlitze 237 pro Pol. Die vorliegende Ausführungsform verwendet 12 Pole, in denen 12 Permanentmagnete 284, später beschrieben, in der θ-Richtung angeordnet sind, und die Anzahl der Schlitze 237 des Statorkerns 232 ist 6 × 12 = 72.
• In den Umgebungen des äußeren Umfangs des Rotorkerns 282 sind 12 Löcher 283 zum Einsetzen von rechteckigen Magneten in gleichen Intervallen in der θ-Richtung angeordnet. Die Löcher 283 sind in einer z-Richtung ausgebildet und die Permanentmagnete 284 sind in die Löcher 283 eingebettet und mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Die Breite eines Lochs 283 in der θ-Richtung ist größer festgelegt als die Breite eines Permanentmagneten 284 (284a, 284b) in der θ-Richtung und Lochräume 287 auf beiden Seiten des Permanentmagneten 284 funktionieren als magnetischer Luftspalt. Der Lochraum 287 kann mit einem Klebstoff gefüllt sein oder kann mit einem Formharz gefüllt sein, das mit dem Permanentmagneten 284 härtet. Der Permanentmagnet 284 funktioniert als Feldpol des Rotors 280 und die vorliegende Ausführungsform verwendet 12 Pole.
• Die Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten 284 ist in einer radialen Richtung orientiert und die Magnetisierungsrichtung ist abwechselnd in den Feldpolen umgekehrt. Das heißt, wenn ein Permanentmagnet 284a eine Statorseitenoberfläche, die der N-Pol ist, und eine Wellenseitenoberfläche, die der S-Pol ist, aufweist, weist ein benachbarter Permanentmagnet 284b eine Statorseitenoberfläche, die der S-Pol ist, und eine Wellenseitenoberfläche, die der N-Pol ist, auf. Diese Permanentmagnete 284a und Permanentmagnete 284b sind abwechselnd in der θ-Richtung angeordnet.
• Der Permanentmagnet 284 kann in das Loch 283 eingesetzt werden, nachdem er magnetisiert ist, oder er kann durch ein starkes Magnetfeld magnetisiert werden, nachdem er in das Loch 283 des Rotorkerns 282 eingesetzt ist. Der magnetisierte Permanentmagnet 284 ist jedoch ein starker Magnet. Daher erzeugt der Permanentmagnet 284, der magnetisiert wird, bevor er am Rotor 280 befestigt wird, eine starke Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 284 und dem Rotorkern 282, wenn er am Rotorkern 282 befestigt wird, und die Montage wird behindert. Ferner kann die starke Anziehungskraft des Permanentmagneten 284 Staub wie z. B. Eisenpulver an den Permanentmagneten 284 anziehen. Wenn die Produktivität der elektrischen Rotationsmaschine betrachtet wird, wird daher der Permanentmagnet 284 vorzugsweise magnetisiert, nachdem er in den Rotorkern 282 eingesetzt ist.
• Es ist zu beachten, dass der Permanentmagnet 284 einen gesinterten Magneten auf Neodym- oder Samariumbasis, einen Ferritmagneten, einen gebundenen Magneten auf Neodymbasis oder dergleichen verwenden kann. Der Permanentmagnet 284 weist eine Remanenz von ungefähr 0,4 bis 1,4 T auf.
• Wenn Dreiphasen-Wechselströme an die Statorwicklungen 238 angelegt werden, wobei Drehmagnetfelder im Stator 230 erzeugt werden, wirken die Drehmagnetfelder auf die Permanentmagnete 284a und die Permanentmagnete 284b des Rotors 280, um ein Drehmoment zu erzeugen. Das Drehmoment wird als Produkt einer Komponente, die mit jeder Phasenwicklung von Magnetflüssen verknüpft, die aus einem Permanentmagneten 284 ausgegeben werden, und einer Komponente senkrecht zu einem Verknüpfungsfluss von Wechselströmen, die in jeder Phasenwicklung fließen, ausgedrückt. Da der Wechselstrom so gesteuert wird, dass er eine Sinuswellenform aufweist, ist das Produkt einer Grundwellenkomponente des Verknüpfungsflusses und einer Grundwellenkomponente des Wechselstroms eine zeitlich gemittelte Komponente des Drehmoments und das Produkt einer Oberwellenkomponente des Verknüpfungsflusses und einer Grundwellenkomponente des Wechselstroms ist die Drehmomentwelligkeit, die eine Oberwellenkomponente des Drehmoments ist. Das heißt, um die Drehmomentwelligkeit zu verringern, wird die Oberwellenkomponente des Verknüpfungsflusses wünschenswerterweise verringert. Mit anderen Worten, das Produkt des Verknüpfungsflusses und der Winkelgeschwindigkeit der Rotation des Rotors ist eine induzierte Spannung, und das Verringern der Oberwellenkomponente des Verknüpfungsflusses besteht darin, die Oberwellenkomponente einer induzierten Spannung zu verringern.
• 5 ist eine perspektivische Ansicht des Stators 230. In der vorliegenden Ausführungsform werden mehrere Segmentspulen 243 mit im Wesentlichen U-Form für den Statorkern 232 verwendet, um die Statorwicklungen 238 durch Wellenwicklung zum Wickeln der Segmentspulen 243 zu einer Wellenform auszubilden. Der Statorkern 232 weist jeweils beide Endoberflächen mit einem Verbindungsseiten-Spulenende 241, das ausgebildet ist, um Anschlussabschnitte einer Segmentspule 243 zu verbinden, und einem Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242, das durch einen Abschnitt ausgebildet ist, der eine U-förmige Unterseite der Segmentspule 243 ist, auf.
• In der vorliegenden Ausführungsform sind 72 Segmentspulen 243 in die 72 Schlitze 237 eingesetzt und auf dem Umfang ausgerichtet. Wenn die auf dem Umfang eingesetzten 72 Segmentspulen 243 zu einer Wicklungsgruppe ausgebildet sind, umfasst ferner die vorliegende Ausführungsform vier Wicklungsgruppen, das heißt eine erste Wicklungsgruppe 242a, eine zweite Wicklungsgruppe 242b, eine dritte Wicklungsgruppe 242c und eine vierte Wicklungsgruppe 242d von einem innersten Umfang des Statorkerns 232 betrachtet.
• 6 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Schlitzes des Stators 230 entlang einer r-θ-Ebene und ist eine vereinfachte schematische Ansicht, aus der das Schlitzisolationsmaterial, das zwischen dem Statorkern 232 und den Segmentspulen 243 vorgesehen ist, weggelassen ist. Wie in 6 dargestellt, sind die Segmentspulen 243 im Statorkern 232 angeordnet, um mehrere Schichten zu bilden. In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die mehreren Schichten aus einer Schicht 1 bis zu einer Schicht 8, die sequentiell in einer r-Richtung von der inneren Umfangsseite (unterer Abschnitt in 6) angeordnet sind. Das Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 umfasst die vier Wicklungsgruppen und die erste Wicklungsgruppe 242a ist in die Schicht 1 und die Schicht 2 eingesetzt, die zweite Wicklungsgruppe 242b ist in die Schicht 3 und die Schicht 4 eingesetzt, die dritte Wicklungsgruppe 242c ist in die Schicht 5 und die Schicht 6 eingesetzt und die vierte Wicklungsgruppe 242d ist in die Schicht 7 und die Schicht 8 eingesetzt. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Segmentspule mit einem quadratischen Querschnitt verwendet, aber eine Segmentspule mit einem kreisförmigen Querschnitt kann verwendet werden.
• 7(a) ist ein Diagramm der Segmentspule 243, bevor sie am Statorkern 232 montiert wird, von der inneren Umfangsseite des Statorkerns 232 betrachtet. Die Querschnittsansicht entlang der r-θ-Ebene von 6 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts, der einem Einsetzabschnitt des Schlitzes 237 entspricht, der in 7(a) dargestellt ist.
• Die Segmentspule 243 weist im Wesentlichen eine U-Form auf und weist beispielsweise einen Anschlussabschnitt 244a mit einer Form, um in die Schicht 1 eingesetzt werden, und einen Anschlussabschnitt 245a mit einer Form, um in die Schicht 2 in der ersten Wicklungsgruppe 242a eingesetzt zu werden, auf. Nachdem die Segmentspule 243 in den Statorkern 232 eingesetzt ist, wird der Anschlussabschnitt 244a, der in die Schicht 1 eingesetzt ist, in der θ-Richtung nach links verdreht wie ein Anschlussabschnitt 244b, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, und der Anschlussabschnitt 245a, der in die Schicht 2 eingesetzt ist, wird in der θ-Richtung nach rechts verdreht wie ein Anschlussabschnitt 245b, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
• Wie in 7(b) dargestellt, wenn die verdrehten Anschlussabschnitte 244b und die verdrehten Anschlussabschnitte 245b so angeordnet sind, dass sie in der r-Richtung ausgerichtet sind (244b in die Schicht 1, 245b in die Schicht 2), wird eine Wellenwicklung mit einer Wellenform in der θ-Richtung ausgebildet. Ebenso wird in der zweiten Wicklungsgruppe der Anschlussabschnitt 244a in die Schicht 3 eingesetzt und der Anschlussabschnitt 245a wird in die Schicht 4 eingesetzt, in der dritten Wicklungsgruppe wird der Anschlussabschnitt 244a in die Schicht 5 eingesetzt und der Anschlussabschnitt 245a wird in die Schicht 6 eingesetzt und in der vierten Wicklungsgruppe wird der Anschlussabschnitt 244a in die Schicht 7 eingesetzt und der Anschlussabschnitt 245a wird in die Schicht 8 eingesetzt. Eine ungeradzahlige Schicht wird wie der Anschlussabschnitt 244b verdreht und eine geradzahlige Schicht wird wie der Anschlussabschnitt 245b verdreht. Der Anschlussabschnitt 244a, der in die ungeradzahlige Schicht eingesetzt wird, und der Anschlussabschnitt 245a, der in die geradzahlige Schicht eingesetzt wird, können umgekehrt werden.
• 8 ist eine perspektivische Ansicht des Stators 230 vom Verbindungsseiten-Spulenende 241 betrachtet. Wie vorstehend beschrieben, sind die Segmentspulen 243, die von der Seite des Nicht-Verbindungsseiten-Spulenendes 242 eingesetzt wurden, mit demselben Schlitzabstand in jeder Schicht verdreht. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede Schicht mit einem Abstand von drei Schlitzen verdreht und in 8 ist die ungeradzahlige Schicht, wie z. B. die Schicht 1, die Schicht 3, die Schicht 5 oder die Schicht 7, im Uhrzeigersinn verdreht und die geradzahlige Schicht, wie z. B. die Schicht 2, die Schicht 4, die Schicht 6 oder die Schicht 8, ist gegen den Uhrzeigersinn verdreht. Die Anschlussabschnitte 244b und 245b der Segmentspulen 243 von jeder Schicht sind so konfiguriert, dass sie mit einem Abstand von sechs Schlitzen verbunden sind.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird das Verdrehen durch Unterteilen von sechs Schlitzabständen in drei Schlitzabstände in jeder Schicht durchgeführt, aber wenn beispielsweise die ungeradzahlige Schicht, wie z. B. die Schicht 1, die Schicht 3, die Schicht 5 oder die Schicht 7, mit einem Abstand von 2 Schlitzen verdreht wird und die geradzahlige Schicht, wie z. B. die Schicht 2, die Schicht 4, die Schicht 6 oder die Schicht 8, mit einem Abstand von vier Schlitzen verdreht wird, so dass sie insgesamt sechs Schlitzabstände aufweist, müssen alle Schichten nicht denselben Schlitzabstand aufweisen. Nach dem Verdrehen, um die Anschlussabschnitte 244b und die Anschlussabschnitte 245b der Segmentspulen 243 zu verbinden, weisen jedoch die Anschlussabschnitte 244b und die Anschlussabschnitte 245b wünschenswerterweise einen Schlitzabstand auf, auf den die Anschlussabschnitte 244b und die Anschlussabschnitte 245b in einer Linie in der r-Richtung ausgerichtet sind.
• 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A, der in 8 dargestellt ist. An anderen Anschlussabschnitten als den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Anschlussabschnitten, die mit dem Stromsensor 660 verbunden sind, und Anschlussabschnitten, die Neutralpunkte sind, ist eine erste Verbindungsgruppe 246a gebildet, in der 2n-1 Schichten und 2n Schichten wie z. B. die Schicht 1 und die Schicht 2, die Schicht 3 und die Schicht 4, die Schicht 5 und die Schicht 6 und die Schicht 7 und die Schicht 8, miteinander verbunden sind, und die vier verbundenen Punkte sind so verbunden, dass sie in einer radialen Richtung ausgerichtet sind. Diese Verbindung ermöglicht eine elektrische Verbindung in jeder Wicklungsgruppe.
• An einem Abschnitt nahe einem U-Phasen-, V-Phasen- oder W-Phasen-Anschlussabschnitt, der mit dem Stromsensor 660 verbunden ist, und einem Anschlussabschnitt, der ein Neutralpunkt ist, ist eine zweite Verbindungsgruppe 246b gebildet, in der 2n Schichten und 2n+1 Schichten, wie z. B. die Schicht 2 und die Schicht 3, die Schicht 4 und die Schicht 5 und die Schicht 6 und die Schicht 7, miteinander verbunden sind, und die drei Verbindungspunkte sind in einer radialen Richtung ausgerichtet. Die restliche Schicht 1 und Schicht 8 sind die U-Phase, V-Phase oder W-Phase, die mit dem Stromsensor 660 verbunden sind, und der Neutralpunkt. Infolge dieser Verbindung sind die unabhängigen Wicklungsgruppen elektrisch verbunden und ferner mit dem Stromsensor 660 verbunden.
• Da die vorliegende Ausführungsform Doppelsternverbindungen verwendet, weisen Anschlussabschnitte der U-Phase, V-Phase oder W-Phase, die mit dem Stromsensor 660 verbunden sind, zwei Zuleitungsdrähte auf, wie z. B. einen U1-Phasen-Zuleitungsdraht 247a und einen U2-Phasen-Zuleitungsdraht 247j, einen V1-Phasen-Zuleitungsdraht 247c und einen V2-Phasen-Zuleitungsdraht 247n oder einen W1-Phasen-Zuleitungsdraht 247h und einen W2-Phasen-Zuleitungsdraht 247e, und die jeweiligen Drähte weisen einen Neutralpunkt zum Bilden der Sternverbindungen auf, wie z. B. einen U1-Phasen-Neutralpunkt 247g, einen U2-Phasen-Neutralpunkt 247d, einen V1-Phasen-Neutralpunkt 247i, einen V2-Phasen-Neutralpunkt 247f, einen W1-Phasen-Neutralpunkt 247b und einen W2-Phasen-Neutralpunkt 247k, und 12 Zuleitungsdrähte sind insgesamt gezogen.
• 9 stellt einen Zustand dar, in dem die Zuleitungsdrähte nicht miteinander verbunden sind. Die Verbindung mit dem Stromsensor 660 kann später zu einem gewünschten Abschnitt unter Verwendung eines anderen Elements gezogen werden. Die Verbindung kann beispielsweise durch verschiedene Verfahren durchgeführt werden, wie z. B. ein Verbindungsverfahren zum Leiten eines leitfähigen Drahts eines anderen Elements oder ein Verbindungsverfahren unter Verwendung einer Verbindungsplatine.
• 10 ist ein Verbindungsdiagramm der Statorwicklungen 238 und stellt ein Verbindungsverfahren und eine elektrische Phasenbeziehung zwischen den jeweiligen Phasenwicklungen dar. Wie vorstehend beschrieben, werden die Doppelsternverbindungen für die Statorwicklungen 238 gemäß der vorliegenden Ausführungsform übernommen und eine erste Sternverbindung mit einer U1-Phasen-Wicklungsgruppe, einer V1-Phasen-Wicklungsgruppe und einer W1-Phasen-Wicklungsgruppe und eine zweite Sternverbindung mit einer U2-Phasen-Wicklungsgruppe, einer V2-Phasen-Wicklungsgruppe und einer W2-Phasen-Wicklungsgruppe werden parallel geschaltet.
• Wie in 10 dargestellt, sind in der ersten Sternverbindung und der zweiten Sternverbindung die U-Phasen (der U1-Phasen-Zuleitungsdraht 247a und der U2-Phasen-Zuleitungsdraht 247j in 9), die V-Phasen (der V1-Phasen-Zuleitungsdraht 247c und der V2-Phasen-Zuleitungsdraht 247n in 9) oder die W-Phasen (der W1-Phasen-Zuleitungsdraht 247h und der W2-Phasen-Zuleitungsdraht 247e) elektrisch miteinander verbunden und die Verbindungsabschnitte sind mit dem Stromsensor 660 verbunden.
• Ferner sind in jeder Sternverbindung U1, V1 und W1 mit einem Neutralpunkt N1 (dem U1-Phasen-Neutralpunkt 247g, dem V1-Phasen-Neutralpunkt 247i und dem W1-Phasen-Neutralpunkt 247b in 9) verbunden und U2, V2 und W2 sind mit einem Neutralpunkt N2 (dem U2-Phasen-Neutralpunkt 247d, dem V2-Phasen-Neutralpunkt 247f und dem W2-Phasen-Neutralpunkt 247k in 9) verbunden und U1, V1 und W1 und U2, V2 und W2 sind elektrisch miteinander verbunden. In 10 sind der Neutralpunkt N1 und der Neutralpunkt N2 nicht miteinander verbunden, aber der Neutralpunkt N1 und der Neutralpunkt N2 können miteinander verbunden sein.
• Wie in 10 dargestellt, sind die Konfigurationen der V-Phase und der W-Phase im Wesentlichen dieselben wie die Konfiguration der U-Phase und die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase sind angeordnet, um die Phasen der Spannung, die durch die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase induziert wird, um 120 Grad im elektrischen Winkel zu versetzen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Doppelsternverbindungen (2Y-Verbindungen), die parallel geschaltet sind, für die Statorwicklungen 238 verwendet, aber in Abhängigkeit von einer Antriebsspannung einer elektrischen Rotationsmaschine können die Doppelsternverbindungen in Reihe geschaltet sein, um eine Einzelsternverbindung (1Y-Verbindung) bereitzustellen.
• 11 ist ein detailliertes Verbindungsdiagramm von U1 von 10 von der inneren Umfangsseite des Statorkerns 232 betrachtet. Wie vorstehend beschrieben, sind 72 Schlitze 237 im Statorkern 232 (siehe 4) ausgebildet und die Nummern 01, 02, ... 71 und 72 in 11 stellen Schlitznummern dar. In jeder Wicklungsgruppe entspricht ein Abschnitt über den Schlitznummern dem Verbindungsseiten-Spulenende 241 und ein Abschnitt unter den Schlitznummern entspricht dem Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242. Wenn die Wicklung vom U1-Phasen-Zuleitungsdraht 247a begonnen wird, durch den der Strom über den Stromsensor 660 von 10 fließt, wird zuerst eine Segmentspule der Schicht 8 der vierten Wicklungsgruppe (U1-Phasen-Zuleitungsdraht 247a) eingesetzt (Schlitznummer 01) und nach rechts (θ-Richtung) in 11 gewickelt.
• In 11 wird, wenn die Wicklung von einem Verbindungspunkt 252 innerhalb einer Wicklungsgruppe zu einem nächsten Verbindungspunkt 252 innerhalb einer Wicklungsgruppe, die durch einen Kreis (o im Symbol) dargestellt sind, als eine Windung definiert ist, eine Wicklung mit fünf Windungen mit einem Abstand von sechs Schlitzen im Verbindungsseiten-Spulenende 241 und mit einem Abstand von sechs Schlitzen im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 gewickelt und dann wird eine Segmentspule 248, die sich über fünf Schlitzabstände, um einen Schlitzabstand kleiner, nur im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 erstreckt, mit einer Windung gewickelt, so dass die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase zwei ist. Dann wird die Segmentspule 248 in die Schlitznummer 02 eingesetzt, wobei sie neben der Segmentspule positioniert wird, die in die erste Schlitznummer 01 eingesetzt wird, und die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase ist zwei.
• Nachdem die Wicklung mit einem Abstand von sechs Schlitzen, wieder fünf Windungen, gewickelt ist, wird eine Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände, um einen Schlitzabstand größer, nur im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 erstreckt, mit einer Wicklung gewickelt, und ein Anschlussabschnitt der Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, wird aus der Schicht 7 an der Schlitznummer 01 gezogen. Die Schicht 7 ist eine Schicht benachbart zu der Schicht, von der die Wicklung begonnen wird, in Richtung der inneren Umfangsseite. Hier wird die vierte Wicklungsgruppe von U1 vollendet und der Anschlussabschnitt der Segmentspule der Schicht 7 wird mit einer Segmentspule (einem Verbindungspunkt 253, der durch ein Quadrat in 11 (□ im Symbol) dargestellt ist), der aus der Schicht 6 der dritten Wicklungsgruppe gezogen wird, die eine Schicht benachbart zur Schicht 7 in Richtung der inneren Umfangsseite ist, verbunden.
• In der dritten Wicklungsgruppe wird ebenso, nachdem eine Segmentspule, die sich über sechs Schlitzabstände erstreckt, mit fünf Windungen nach rechts (θ-Richtung) in 11 in irgendeinem des Verbindungsseiten-Spulenendes 241 und des Nicht-Verbindungsseiten-Spulenendes 242 gewickelt ist, die Segmentspule 248, die sich über fünf Schlitzabstände nur im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 erstreckt, mit einer Windung gewickelt, eine Segmentspule, die sich über sechs Schlitzabstände erstreckt, wird wieder mit fünf Windungen gewickelt, die Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 erstreckt, wird mit einer Windung gewickelt, und ein Anschlussabschnitt der Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, wird aus der Schicht 5 bei der Schlitznummer 01 gezogen. Die Schicht 5 ist eine Schicht benachbart zur Schicht der dritten Wicklungsgruppe, von der die Wicklung begonnen wird, in Richtung der inneren Umfangsseite. Hier wird die dritte Wicklungsgruppe von U1 vollendet und der Anschlussabschnitt der Segmentspule der Schicht 5 wird mit einer Segmentspule (einem Verbindungspunkt 254, der durch eine Raute in 11 (◊ im Symbol) dargestellt ist), der aus der Schicht 4 der zweiten Wicklungsgruppe gezogen wird, die eine Schicht benachbart zur Schicht 5 in Richtung der inneren Umfangsseite ist, verbunden.
• Die zweite Wicklungsgruppe, die in einer ähnlichen Weise gewickelt wird, wird mit der ersten Wicklungsgruppe an einem Verbindungspunkt 255 verbunden, der durch ein Dreieck (Δ im Symbol) dargestellt ist, die erste Wicklungsgruppe wird in einer ähnlichen Weise gewickelt, der U1-Phasen-Neutralpunkt 247g wird aus der ersten Wicklungsgruppe von 11 gezogen und die U1-Phasen-Wicklungsgruppe wird vollendet. Wie in 11 dargestellt, weisen in jeder Wicklungsgruppe die Nicht-Verbindungsseiten-Spulenenden 242 drei Arten von Schlitzabständen auf, aber die Verbindungsseiten-Spulenendabschnitte weisen nur einen Abstand von sechs Schlitzen auf. Daher ist der Verbindungspunkt 252 innerhalb einer Wicklungsgruppe, der durch o dargestellt ist, in einer r-Richtung ausgerichtet und entspricht der ersten Verbindungsgruppe 246a, die in 9 dargestellt ist.
• Ferner sind der Verbindungspunkt 253, der Verbindungspunkt 254 und der Verbindungspunkt 255, die die Wicklungsgruppen verbinden, die durch □, ◊ bzw. Δ dargestellt sind, auch in einer r-Richtung ausgerichtet und die Anschlussabschnitte, die aus der Schicht 1 und der Schicht 8 gezogen sind, dienen als U1-Phasen-Zuleitungsdraht 247a und U1-Phasen-Neutralpunkt 247g und entsprechen der zweiten Verbindungsgruppe 246b, die in 9 dargestellt ist. 11 ist ein detailliertes Verbindungsdiagramm von U1, aber U2, V1, V2, W1 und W2 weisen dieselbe Konfiguration auf, obwohl die Schlitze 237 zum Einsetzen unterschiedlich sind.
• Wie aus dieser Verbindung zu sehen, wenn die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase zwei oder mehr ist, sind mehrere Schlitzabstände für irgendeines des Verbindungsseiten-Spulenendes 241 und des Nicht-Verbindungsseiten-Spulenendes 242 erforderlich, aber, wie in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, sind Spulen mit mehreren Schlitzabständen v im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 angeordnet, das heißt eine unverdrehte Segmentspule wird so verwendet, dass sie mehrere Schlitzabstände aufweist. Folglich kann das Verbindungsseiten-Spulenende 241 denselben Schlitzabstand aufweisen, was einen Verdrehprozess auf einmal ermöglicht, was den Prozess erleichtert. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Konfiguration die erste Wicklungsgruppe bis zur vierten Wicklungsgruppe, aber mindestens zwei Wicklungsgruppeen können dieselbe Konfiguration wie jene der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
• Die vorliegende Ausführungsform schafft die Verbindung, in der in einer Wicklungsgruppe von U1 eine Wicklung mit fünf Windungen mit einem Abstand von sechs Schlitzen gewickelt ist und ferner mit einem Abstand von fünf Schlitzen und einem Abstand von sieben Schlitzen in jeder zweiten Windung gewickelt ist, so dass die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase zwei im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 ist, und alle Wicklungen im Verbindungsseiten-Spulenende 241 mit einem Abstand von sechs Schlitzen gewickelt sind, aber die folgende Verbindung kann auch die Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung schaffen, in der beispielsweise eine Wicklung mit fünf Windungen mit einem Abstand von sieben Schlitzen gewickelt ist und ferner mit einem Abstand von sechs Schlitzen gewickelt ist und einem Abstand von acht Schlitzen in jeder zweiten Windung gewickelt ist, so dass die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 zwei ist, und alle Wicklungen im Verbindungsseiten-Spulenende 241 mit einem Abstand von fünf Schlitzen gewickelt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase zwei, aber solange die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase zwei oder mehr ist, kann dieselbe Konfiguration bereitgestellt werden. Wenn beispielsweise die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase drei ist, wird die Segmentspule 248, die sich über fünf Schlitzabstände erstreckt, mit zwei Windungen in jeder Wicklungsgruppe gewickelt und ferner wird die Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände in der letzten Windung in der Wicklungsgruppe erstreckt, zu einer Segmentspule ausgebildet, die sich über acht Schlitzabstände erstreckt, damit sie zur gleichen Schlitznummer zurückgeführt wird, von der die Wicklung begonnen wird, und dieselbe Konfiguration wird bereitgestellt.
• Wenn in der vorliegenden Ausführungsform sowohl die U1-Phase als auch die U2-Phase betrachtet werden, sind die Segmentspulen so angeordnet, dass Segmentspulen in der Schicht 1 bis zur Schicht 4 in die Schlitznummern 01 und 72 eingesetzt sind und Segmentspulen in der Schicht 5 bis zur Schicht 8 in die Schlitznummern 02 und 01 eingesetzt sind, aber wenn beispielsweise Verbindungspunkte, an denen die zweite Wicklungsgruppe und die dritte Wicklungsgruppe verbunden sind, eingestellt werden, kann eine Wicklung mit vollem Abstand, in der die Segmentspulen in die Schlitznummern 01 und 72 in der Schicht 1 bis zur Schicht 8 eingesetzt sind, bereitgestellt werden.
• 12 ist ein detailliertes Verbindungsdiagramm von U1 mit einer von jener von 11 verschiedenen Kombination. 11 stellt Schlitzabstände der Segmentspulen in der ersten Wicklungsgruppe bis zur vierten Wicklungsgruppe dar, in denen alle Wicklungen im Verbindungsseiten-Spulenende 241 mit einem Abstand von sechs Schlitzen gewickelt sind, und Wicklungen im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 mit fünf, sechs und sieben Schlitzabständen gewickelt sind, aber 12 stellt eine Verbindung in der ersten Wicklungsgruppe und der vierten Wicklungsgruppe dar, in denen Wicklungen im Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende 242 mit fünf Windungen mit einem Abstand mit sieben Schlitzen gewickelt sind, und ferner mit einer Windung mit einem Abstand von sechs Schlitzen und einem Abstand von acht Schlitzen gewickelt sind, so dass die Anzahl von Schlitzen pro Pol und Phase zwei ist, und Wicklungen im Verbindungsseiten-Spulenende 241 mit einem Abstand von fünf Schlitzen gewunden sind.
• Im Verbindungsseiten-Spulenende 241 sind Schlitzabstände zwischen den Wicklungsgruppen verschieden, beispielsweise weisen die erste Wicklungsgruppe und die vierte Wicklungsgruppe einen Abstand von fünf Schlitzen auf und die zweite Wicklungsgruppe und die dritte Wicklungsgruppe weisen einen Abstand von sechs Schlitzen auf. Der Verdrehabstand mit einem Abstand von fünf Schlitzen in der ersten Wicklungsgruppe und der vierten Wicklungsgruppe ist jedoch beispielsweise so unterteilt, dass er einen Abstand von zwei Schlitzen in der Schicht 7 und der Schicht 1 und einen Abstand von drei Schlitzen in der Schicht 8 und der Schicht 2 aufweist, und Schweißabschnitte sind in einer r-Richtung ausgerichtet, wie in 9 dargestellt, die Konfigurationen können die erste Verbindungsgruppe und die zweite Verbindungsgruppe umfassen und die Wicklungsgruppen können ohne Verwendung eines anderen Elements miteinander verbunden sein. Wie vorstehend beschrieben, sind, obwohl Schlitzabstände in den jeweiligen Wicklungsgruppen verschieden sind, die Schlitzabstände in den jeweiligen Schichten gleich. Folglich kann ein Verdrehen gleichzeitig durchgeführt werden und sogar eine Kombination von verschiedenen Schlitzabständen kann dieselben Effekte wie jene der vorliegenden Konfiguration bereitstellen.
• 13(a) ist eine perspektivische Ansicht des Stators 230 und 13(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B von 13(a), wobei eine Art von Segmentspule 248, die sich über fünf Schlitzabstände erstreckt und eine Art von Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, für jede Wicklungsgruppe vorgesehen sind, die im Verbindungsdiagramm von 11 dargestellt ist.
• In der vorliegenden Ausführungsform sind die Segmentspule 248, die sich über fünf Schlitzabstände erstreckt, und die Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, so vorgesehen, dass sie vertikal in einer z-Richtung angeordnet sind.
• Infolge einer solchen Anordnung können mehrere Segmentspulen, die sich über sechs Schlitzabstände erstrecken, Segmentspulen 248, die sich über fünf Schlitzabstände erstrecken, und Segmentspulen 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstrecken, die vollständig auf dem Umfang zusammengesetzt sind, durch Segmentspulenformen mit einer ähnlichen Form, die durch ähnliche Verfahren hergestellt werden, erreicht werden, was eine kompakte Form ermöglicht, in der das Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende nicht in einer r-Richtung vorsteht.
• Wenn beispielsweise die Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, zu einer Segmentspulenform ausgebildet ist, so dass sie nicht in der z-Richtung, sondern in der r-Richtung ausgerichtet ist, das heißt auf der äußeren Umfangsseite des Nicht-Verbindungsseiten-Spulenendes 242, muss nur die Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, von mehreren Segmentspulen zu verschiedenen Formen geformt werden, um die anderen Segmentspulen zu meiden, und die Schwierigkeit bei der Herstellung der Segmentspule wird erhöht.
• Wie vorstehend beschrieben, werden daher angesichts eines einfachen Herstellungsverfahrens und der Kompaktheit des Nicht-Verbindungsseiten-Spulenendes 242 die Segmentspule 248, die sich über fünf Schlitzabstände erstreckt, und die Segmentspule 249, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt, vorzugsweise vertikal in der z-Richtung angeordnet.
• Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt ist und verschiedene Veränderungen und Modifikationen umfassen kann. Die obigen Ausführungsformen sind beispielsweise für ein leichtes Verständnis der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben, und daher ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf eine Konfiguration mit allen der vorstehend beschriebenen Konfigurationen begrenzt. Ferner kann ein Teil einer Konfiguration einer Ausführungsform durch eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und eine Konfiguration einer Ausführungsform kann zu einer Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Noch ferner können für einen Teil der Konfigurationen der jeweiligen Ausführungsformen Zusätze, Beseitigungen oder Substitutionen einer anderen Konfiguration durchgeführt werden.
• Bezugszeichenliste

21

Leistungshalbleiter (IGBT)

38

Diode

100

Fahrzeug

110

Vorderrad

120

Kraftmaschine

124

Kraftmaschinensteuervorrichtung

130

Getriebe

134

Getriebesteuervorrichtung

160

Ausgleichsgetriebe

170

integrierte Steuervorrichtung

174

Kommunikationsleitung

180

Batterie

184

Batteriesteuervorrichtung

200

erste elektrische Rotationsmaschine

202

zweite elektrische Rotationsmaschine

212

Gehäuse

214

Endhalter

216

Lager

218

Welle

222

Luftspalt

224

Drehmelder

226

Verschleißplatte

230

Stator

232

Statorkern

236

Zahn

237

Schlitz

238

Statorwicklung

241

Verbindungsseiten-Spulenende

242

Nicht-Verbindungsseiten-Spulenende

242a

erste Wicklungsgruppe

242b

zweite Wicklungsgruppe

242c

dritte Wicklungsgruppe

242d

vierte Wicklungsgruppe

243

Segmentspule

244a

Anschlussabschnitt

244b

Anschlussabschnitt

245a

Anschlussabschnitt

245b

Anschlussabschnitt

246b

zweite Verbindungsgruppe

247a

U1-Phasen-Zuleitungsdraht

247b

W1-Phasen-Neutralpunkt

247c

V1-Phasen-Zuleitungsdraht

247d

U2-Phasen-Neutralpunkt

247e

W2-Phasen-Zuleitungsdraht

247f

V2-Phasen-Neutralpunkt

247g

U1-Phasen-Neutralpunkt

247h

W1-Phasen-Zuleitungsdraht

247i

V1-Phasen-Neutralpunkt

247j

U2-Phasen-Zuleitungsdraht

247k

W2-Phasen-Neutralpunkt

247n

V2-Phasen-Zuleitungsdraht

248

Segmentspule, die sich über fünf Schlitzabstände erstreckt

249

Segmentspule, die sich über sieben Schlitzabstände erstreckt

252

Verbindungspunkt innerhalb einer Wicklungsgruppe

253

Verbindungspunkt

254

Verbindungspunkt

255

Verbindungspunkt

280

Rotor

282

Rotorkern

283

Loch

284

Permanentmagnet

284a

Permanentmagnet

284b

Permanentmagnet

287

Lochraum

600

Leistungsumsetzer

610

Leistungsmodul

620

Leistungsmodul

630

Kondensatormodul

642

Verbindungsplatine

644

Sende/Empfangs-Schaltung

646

Steuerschaltungsplatine

648

Steuerschaltung

650

Ansteuerschaltungsplatine

652

erste Ansteuerschaltung

654

Ansteuerschaltungsplatine

656

zweite Ansteuerschaltung

660

Stromsensor

662

Stromsensor

N1

Neutralpunkt

N2

Neutralpunkt

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2014180144 A [0004]

Claims (7)

1. Stator für eine elektrische Rotationsmaschine, der umfasst: mehrere Segmentspulen, die umfassen: Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte, die auf einer Seite eines Statorkerns angeordnet sind und mit Schlitzen mit demselben Schlitzabstand verbunden sind; und Nicht-Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte, die auf der anderen Seite des Statorkerns angeordnet sind und in die Schlitze mit mehreren Arten von Schlitzabständen eingesetzt sind, wobei die Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte umfassen: eine erste Verbindungsgruppe, die mit mehreren Anschlussabschnitten zum Verbinden der Segmentspulen versehen ist, eine zweite Verbindungsgruppe, die Schichten, die von jenen in der ersten Verbindungsgruppe verschieden sind, verbindet und mit mehreren Anschlussabschnitten versehen ist.
2. Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitte auf dem Umfang mit den Schlitzen mit demselben Schlitzabstand in Schichten der Segmentspulen in einer radialen Richtung des Statorkerns verbunden sind.
3. Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, der ferner umfasst mindestens eine Ausgangsleitung, die im Verbindungsseiten-Wicklungsabschnitt vorgesehen ist.
4. Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenn n = 1 oder mehr, die erste Verbindungsgruppe zwischen den Anschlussabschnitten von Segmenten einer 2n-1 Schicht und einer 2n Schicht verbindet, und die zweite Verbindungsgruppe zwischen den Anschlussabschnitten von Segmenten einer 2n Schicht und einer 2n+1 Schicht verbindet.
5. Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 3, wobei mehrere der Anschlussabschnitte der ersten Verbindungsgruppe in einer radialen Richtung ausgerichtet sind, und die Ausgangsleitungen und mehrere der Anschlussabschnitte der zweiten Verbindungsgruppe in einer radialen Richtung angeordnet sind.
6. Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 5, wobei die Ausgangsleitungen auf einer äußersten Umfangsseite oder einer innersten Umfangsseite in einer radialen Richtung angeordnet sind.
7. Elektrische Rotationsmaschine mit dem Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

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