DE112020003374T5

DE112020003374T5 - Spule, Stator und Motor

Info

Publication number: DE112020003374T5
Application number: DE112020003374.0T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Hijikata; Natsuki Watanabe; Teiichirou Chiba
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2022-03-31
Also published as: US20220255386A1; JP7359597B2; JP2021035309A; WO2021039682A1; CN114128091A

Abstract

Spule enthält einen Mittelabschnitt, der in einem Schlitz eines Statorkerns angeordnet ist, und einen Endabschnitt, der in einer axialen Richtung aus dem Statorkern herausragt. Der Endabschnitt weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, der dünner als die Dicke des ersten Abschnitts ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf eine Spule, einen Stator und einen Motor.
Hintergrund
Ein Motor enthält einen Stator und einen Rotor. Der Stator enthält einen Statorkern und eine Spule. Ein Beispiel für einen Statorwicklungsdraht ist in der Patentliteratur 1 offenbart.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2016-073148
Zusammenfassung
Technisches Problem
Als Wickelverfahren für eine Spule sind die volle-Teilungs-Wicklung (full-pitch winding) und die kurze-Teilungs-Wicklung (short-pitch winding) bekannt. Die volle-Teilungs-Wicklung ist ein Wickelverfahren, bei dem die Polteilung des Rotors und die Spulenteilung des Stators gleich sind. Unter einer kurze-Teilungs-Wicklung versteht man eine Wicklungsart, bei der die Spulenteilung des Stators kleiner als die Polteilung des Rotors ist. In einem Fall, in dem beispielsweise eine Spule eines geschalteten Reluktanzmotors mit voller Teilung gewickelt ist, ist das Drehmoment pro Volumeneinheit des Stators des Motors mit einer volle-Teilungs-Wicklung größer als das eines Motors mit einer kurze-Teilungs-Wicklung. Allerdings wird ein Spulenende des Motors mit volle-Teilungs-Wicklung größer als das des Motors mit kurze-Teilungs-Wicklung, so dass keine signifikante Verbesserung der Drehmomentdichte des Motors zu erwarten ist. Darüber hinaus kann es je nach Aufbau des Stators ohne Verwendung eines geteilten Statorkerns schwierig sein, eine geformte Spule in einen Schlitz des Statorkerns einzuführen.
Die vorliegende Offenlegung betrifft die Kontrolle der Größe eines Spulenendabschnitts.
Lösung des Problems
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Spule: einen Mittelabschnitt, der in einem Schlitz eines Statorkerns angeordnet ist; und einen Endabschnitt, der in einer axialen Richtung aus dem Statorkern herausragt, wobei der Endabschnitt einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, der dünner als eine Dicke des ersten Abschnitts ist.
Figurenliste
Nach der vorliegenden Offenlegung kann die Größe eines Spulenendabschnitts gesteuert werden. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Ansicht, die schematisch einen Motor nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Stators nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine Ansicht, die schematisch den Stator und einen Rotor nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht, die schematisch die Zähne und Spulen nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Spulensatz nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine Draufsicht, die den Spulensatz nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für den Stator nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Spulenstück eines Segmentleiters nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein zweites Spulenstück des Segmentleiters nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die den Segmentleiter nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine U-Phasen-Spule nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine V-Phasen-Spule nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist eine Ansicht, die schematisch Schlitze nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine Ansicht, die schematisch ein zweites Spulenstück nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine Ansicht, die schematisch ein Herstellungsverfahren für das in 14 dargestellte zweite Spulenstück veranschaulicht.
16 ist eine Ansicht, die schematisch ein Herstellungsverfahren für das in 8 dargestellte erste Spulenstück veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenlegung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Komponenten der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen können beliebig kombiniert werden. Es gibt auch den Fall, dass ein Teil der Komponenten nicht verwendet wird.
[Motor]
1 ist eine Ansicht, die schematisch einen Motor 1 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 1 ein geschalteter Reluktanzmotor vom Segmenttyp. Wie in 1 dargestellt, enthält der Motor 1 einen Stator 2 und einen Rotor 3.
Der Stator 2 ist im Wesentlichen zylindrisch. Eine Innenumfangsfläche des Stators 2 und eine Außenumfangsfläche des Rotors 3 sind einander zugewandt, wobei ein Spalt dazwischen liegt. Der Rotor 3 dreht sich um eine Drehachse AX. Die Drehachse AX des Rotors 3 fällt im Wesentlichen mit einer Mittelachse des Stators 2 zusammen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung parallel zur Drehachse AX zweckmäßigerweise als eine axiale Richtung bezeichnet, eine Richtung um die Drehachse AX herum wird zweckmäßigerweise als eine Umfangsrichtung bezeichnet und eine Strahlungsrichtung der Drehachse AX wird zweckmäßigerweise als radiale Richtung bezeichnet.
Darüber hinaus wird in der axialen Richtung eine Richtung oder eine Position weg von der Mitte des Motors 1 in einer vorgeschriebenen Richtung zweckmäßigerweise als eine Seite in der axialen Richtung bezeichnet, und in der axialen Richtung wird eine gegenüberliegende Seite einer Seite in der axialen Richtung zweckmäßigerweise als die andere Seite in der axialen Richtung bezeichnet. Darüber hinaus wird in der Umfangsrichtung eine vorgeschriebene Drehrichtung zweckmäßigerweise als eine Seite in der Umfangsrichtung bezeichnet, und in der Umfangsrichtung wird eine gegenüberliegende Seite einer Seite in der Umfangsrichtung zweckmäßigerweise als die andere Seite in der Umfangsrichtung bezeichnet. Ferner wird in der radialen Richtung eine Richtung oder eine Position, die von der Mittelachse AX entfernt ist, zweckmäßigerweise als eine Außenseite in der radialen Richtung bezeichnet, und in der radialen Richtung wird eine gegenüberliegende Seite der Außenseite in der radialen Richtung zweckmäßigerweise als eine Innenseite in der radialen Richtung bezeichnet.
Der Stator 2 weist einen Statorkern 4 und eine vom Statorkern 4 gestützte Spule 5 auf. Der Rotor 3 ist angeordnet, um dem Statorkern 4 zugewandt zu sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Rotor 3 innerhalb des Statorkerns 4 angeordnet. Der Rotor 3 weist einen Rotorhalter 6 und ein Rotorkernstück 7 auf, das von dem Rotorhalter 6 gehalten wird. Der Rotorhalter 6 ist ein nicht-magnetischer Körper. Die Rotorkernstücke 7 sind magnetische Körper. Die Rotorkernstücke 7 fungieren als Pole des Rotors 3.
Der Motor 1 ist ein Dreiphasenmotor. Die Spulen 5 enthalten eine U-Phasen-Spule 5U, eine V-Phasen-Spule 5V und eine W-Phasen-Spule 5W.
Der Rotor 3 ist über eine Welle 8 mit einem Objekt RS verbunden. Beispiele des Objekts RS enthalten einen Motor, der auf einem Hybridbagger, einer Art Baumaschine, montiert ist. Der Motor 1 fungiert als ein Generator, der durch den Motor angetrieben wird.
[Stator]
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil des Stators 2 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 2 dargestellt, enthält der Stator 2 den Statorkern 4 und die Spulen 5, die in Schlitzen 9 des Statorkerns 4 angeordnet sind.
Der Statorkern 4 weist eine Innenumfangsfläche 4S, eine Außenumfangsfläche 4T, eine erste Endfläche 4A und eine zweite Endfläche 4B auf. Die Innenumfangsfläche 4S ist in der radialen Richtung der Innenseite zugewandt. Die Außenumfangsfläche 4T ist in der radialen Richtung der Außenseite zugewandt. Die erste Endfläche 4A weist in der axialen Richtung zu einer Seite. Die zweite Endfläche 4B weist in der axialen Richtung zu der anderen Seite. Die erste Endfläche 4A verbindet ein Ende auf einer Seite in der axialen Richtung der Innenumfangsfläche 4S mit einem Ende auf einer Seite in der axialen Richtung der Außenumfangsfläche 4T. Die zweite Endfläche 4B verbindet ein Ende auf der anderen Seite in der axialen Richtung der Innenumfangsfläche 4S mit einem Ende auf der anderen Seite in der axialen Richtung der Außenumfangsfläche 4T.
Die Vielzahl der Schlitze 9 ist in der Umfangsrichtung in der Innenumfangsfläche 4S vorgesehen. Die Schlitze 9 sind von der Innenumfangsfläche 4S zur Außenseite hin in der radialen Richtung zurückgesetzt. Die Schlitze 9 erstrecken sich in der axialen Richtung. Jeder der Schlitze 9 weist einen Öffnungsabschnitt 9M, der in der Innenumfangsfläche 4S vorgesehen ist und in der radialen Richtung der Innenseite zugewandt ist, einen Öffnungsabschnitt 9A, der in der ersten Endfläche 4A vorgesehen ist und in der axialen Richtung der einen Seite zugewandt ist, und einen Öffnungsabschnitt 9B, der in der zweiten Endfläche 4B vorgesehen ist und in der axialen Richtung der anderen Seite zugewandt ist, auf.
Darüber hinaus weist der Statorkern 4 auch Zähne 10 auf, die zwischen den in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Schlitzen 9 angeordnet sind.
Die Zähne 10 stützen die Spule 5. Jeder der Zähne 10 weist eine Endfläche 10A, die einer Seite in der axialen Richtung zugewandt ist, und eine Endfläche 10B, die der anderen Seite in der axialen Richtung zugewandt ist, auf. Die erste Endfläche 4A enthält die Endfläche 10A. Die zweite Endfläche 4B enthält die Endfläche 10B.
Die Spulen 5 werden von den Zähnen 10 gestützt. Die Spulen 5 weisen Öffnungen 11 auf. Die Zähne 10 sind in den Öffnungen 11 der Spulen 5 eingesetzt. Ein Teil der Spulen 5 ist an einer Innenseite der Schlitze 9 angeordnet. Ein Teil der Spulen 5 ragt in der axialen Richtung aus dem Statorkern 4 heraus.
In der folgenden Beschreibung wird ein Abschnitt jeder der Spulen 5, der an der Innenseite des Schlitzes 9 angeordnet ist, als Spulenmittelabschnitt 51 bezeichnet, und ein Abschnitt jeder der Spulen 5, der in der axialen Richtung aus dem Statorkern 4 herausragt, wird als Spulenendabschnitt 52 bezeichnet.
Jede der Spulen 5 weist zwei Spulenmittelabschnitte 51 auf. Jede der Spulen 5 weist zwei Spulenendabschnitte 52 auf. In einem Fall, in dem einer der Spulenmittelabschnitte 51 in einem vorbestimmten Schlitz 9 angeordnet ist, ist der andere Spulenmittelabschnitt 51 in einem Schlitz 9 angeordnet, der sich von dem Schlitz 9 unterscheidet, in dem der eine Spulenmittelabschnitt 51 angeordnet ist. Die Spulenendabschnitte 52 enthalten einen ersten Spulenendabschnitt 52, der von der ersten Endfläche 4A des Statorkerns 4 zu der einen Seite in der axialen Richtung vorsteht, und einen zweiten Spulenendabschnitt 52, der von der zweiten Endfläche 4B des Statorkerns 4 zu der anderen Seite in der axialen Richtung vorsteht.
Wie vorstehend beschrieben, enthalten die Spulen 5 die U-Phasen-Spule 5U, die V-Phasen-Spule 5V und die W-Phasen-Spule 5W. Die U-Phasen-Spule 5U und die V-Phasen-Spule 5V sind in 2 dargestellt.
Wie in 2 dargestellt, überlappen sich die U-Phasen-Spule 5U und die V-Phasen-Spule 5V. Die U-Phasenspule 5U und die V-Phasenspule 5V werden derart überlappt, dass ein Teil der V-Phasenspule 5V zwischen Teilen der U-Phasenspule 5U und ein Teil der U-Phasenspule 5U zwischen Teilen der V-Phasenspule 5V angeordnet ist, wodurch ein Spulensatz 31 aus der U-Phasenspule 5U und der V-Phasenspule 5V gebildet wird.
Ähnlich wie beim Spulensatz 31 werden die V-Phasenspule 5V und die W-Phasenspule 5W derart überlappt, dass ein Teil der W-Phasenspule 5W zwischen Teilen der V-Phasenspule 5V und ein Teil der V-Phasenspule 5V zwischen Teilen der W-Phasenspule 5W angeordnet sind, wodurch ein Spulensatz 32 aus der V-Phasenspule 5V und der W-Phasenspule 5W gebildet wird. Die W-Phasenspule 5W und die U-Phasenspule 5U werden derart überlappt, dass ein Teil der U-Phasenspule 5U zwischen Teilen der W-Phasenspule 5W und ein Teil der W-Phasenspule 5W zwischen Teilen der U-Phasenspule 5U angeordnet ist, wodurch ein Spulensatz 33 aus der W-Phasenspule 5W und der U-Phasenspule 5U gebildet wird. Der Statorkern 4 stützt jeden von dem Spulensatz 31, dem Spulensatz 32 und dem Spulensatz 33 (siehe 3).
Die Spulen 5 sind in einer Teilung von zwei Schlitzen um die Zähne 10 angeordnet. Das heißt, in einem Fall, in dem ein Spulenmittelabschnitt 51 einer Spule 5 in einem vorbestimmten Schlitz 9 angeordnet ist, ist der andere Spulenmittelabschnitt 51 in einem Schlitz 9 angeordnet, der zwei Schlitze von dem Schlitz 9 entfernt ist, in dem der eine Spulenmittelabschnitt 51 in der Umfangsrichtung angeordnet ist.
In dem in 2 dargestellten Beispiel enthalten die Schlitze 9 einen ersten Schlitz 91, einen zweiten Schlitz 92, der neben dem ersten Schlitz 91 auf der einen Seite in Umfangsrichtung angeordnet ist, einen dritten Schlitz 93, der neben dem zweiten Schlitz 92 auf der einen Seite in Umfangsrichtung angeordnet ist, und einen vierten Schlitz 94, der neben dem dritten Schlitz 93 auf der einen Seite in Umfangsrichtung angeordnet ist.
Der andere Spulenmittelabschnitt 51 der U-Phasen-Spule 5U ist in dem ersten Schlitz 91 angeordnet. Der andere Spulenmittelabschnitt 51 der V-Phasenspule 5V ist in dem zweiten Schlitz 92 angeordnet. Ein Spulenmittelabschnitt 51 der U-Phasenspule 5U ist in dem dritten Schlitz 93 angeordnet. Ein Spulenmittelabschnitt 51 der V-Phasenspule 5V ist im vierten Schlitz 94 angeordnet.
Eine Beziehung der V-Phasenspule 5V und der W-Phasenspule 5W des Spulensatzes 32 zu der Vielzahl von Schlitzen 9 und eine Beziehung der W-Phasenspule 5W und der U-Phasenspule 5U des Spulensatzes 33 zu der Vielzahl von Schlitzen 9 sind ähnlich wie eine Beziehung der U-Phasenspule 5U und der V-Phasenspule 5V des Spulensatzes 31 zu der Vielzahl von Schlitzen 9.
[Verhältnis zwischen der Anzahl der Pole und der Anzahl der Schlitze]
3 ist eine Ansicht, die schematisch den Stator 2 und den Rotor 3 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. In 3 sind der Stator 2 und der Rotor 3 in zwei Hälften geteilt dargestellt. Man beachte, dass die in 3 dargestellte Polarität eines Wicklungsdrahtes ein Beispiel ist. Die Polarität des Wicklungsdrahtes wird in der in 3 dargestellten Richtung oder in einer der in 3 dargestellten Richtung entgegengesetzten Richtung hergestellt.
Wie in 3 dargestellt, wird jeder der Spulensätze 31 der U-Phasen-Spule 5U und der V-Phasen-Spule 5V, der Spulensatz 32 der V-Phasen-Spule 5V und der W-Phasen-Spule 5W und der Spulensatz 33 der W-Phasen-Spule 5W und der U-Phasen-Spule 5U vom Statorkern 4 gestützt. Jede der U-Phasen-Spulen 5U, der V-Phasen-Spulen 5V und der W-Phasen-Spulen 5W ist in einer Teilung von zwei Schlitzen um die Zähne 10 angeordnet.
Der Rotor 3 weist eine Vielzahl von Rotorkernstücken 7 auf. Die Vielzahl der Rotorkernstücke 7 weist die gleiche Form und die gleiche Größe auf. Die Vielzahl der Rotorkernstücke 7 ist in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. Die Rotorkernstücke 7 fungieren als Pole des Rotors 3. Die Anzahl der Pole des Rotors 3 entspricht der Anzahl der Rotorkernstücke 7.
In der vorliegenden Ausführungsform erfüllt der Motor 1 die Bedingungen des folgenden Ausdrucks (1) und des Ausdrucks (2), wenn die Anzahl der Pole des Rotors 3 P ist, die Anzahl der Schlitze des Statorkerns 4 S ist und N eine natürliche Zahl ist.
$P = 7 \times N$
$S = 12 \times N$
Das heißt als Motor 1 nach der vorliegenden Ausführungsform sind ein Motor mit 7 Polen und 12 Schlitzen, ein Motor mit 14 Polen und 24 Schlitzen und ein Motor mit 21 Polen und 36 Schlitzen beispielhaft dargestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform werden bei der Drehung des Rotors 3 die Anzahl der Pole P und die Anzahl der Schlitze S so festgelegt, dass mindestens zwei Spulenmittelabschnitte 51 der U-Phasen-Spule 5U, der V-Phasen-Spule 5V und der W-Phasen-Spule 5W zwei in Umfangsrichtung benachbarten Rotorkernstücken 7 gegenüberliegen. In dem in 3 dargestellten Beispiel sind die beiden Spulenmittelabschnitte 51 der V-Phasenspule 5V und die beiden in Umfangsrichtung benachbarten Rotorkernstücke 7 gleichzeitig einander zugewandt. Wenn sich der Rotor 3 dreht, tritt ein Zustand ein, in dem die beiden Spulenmittelabschnitte 51 der U-Phasenspule 5U und die beiden Rotorkernstücke 7, die in Umfangsrichtung aneinandergrenzen, einander zur gleichen Zeit gegenüberstehen. Ferner tritt bei der Drehung des Rotors 3 ein Zustand ein, in dem die beiden Spulenmittelabschnitte 51 der W-Phasenspule 5W und die beiden in Umfangsrichtung benachbarten Rotorkernstücke 7 einander gleichzeitig gegenüberstehen.
Wie vorstehend beschrieben, werden in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Pole P und die Anzahl der Schlitze S so festgelegt, dass eine Spulenteilung Ic der U-Phasen-Spule 5U, eine Spulenteilung Ic der V-Phasen-Spule 5V und eine Spulenteilung Ic der W-Phasen-Spule 5W im Wesentlichen gleich einer Polteilung Ip des Rotors 3 ist.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die Spulenteilung Ic auf einen Winkel, der von einem Spulenmittelabschnitt 51 und dem anderen Spulenmittelabschnitt 51 einer Spule 5 auf der Basis der Drehachse AX gebildet wird. Die Polteilung Ip bezieht sich auf einen Winkel, der von den beiden in Umfangsrichtung benachbarten Rotorkernstücken 7 auf der Basis der Drehachse AX gebildet wird.
[Zähne]
4 ist eine Ansicht, die schematisch die Zähne 10 und die Spulen 5 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 4 entspricht einer Ansicht, in der der Statorkern 4 von der Innenseite in der radialen Richtung betrachtet wird. Wie in 3 und 4 dargestellt, enthalten die Zähne 10 einen ersten Zahn 101, der sowohl in der Öffnung 11 der U-Phasen-Spule 5U als auch in der Öffnung 11 der V-Phasen-Spule 5V des Spulensatzes 31 angeordnet ist, einen zweiten Zahn 102, der entweder in der Öffnung 11 der U-Phasen-Spule 5U oder in der Öffnung 11 der V-Phasen-Spule 5V angeordnet ist, und einen dritten Zahn 103, der weder in der Öffnung 11 der U-Phasen-Spule 5U noch in der Öffnung 11 der V-Phasen-Spule 5V angeordnet ist.
Das heißt, der erste Zahn 101 ist ein Zahn 10, der auf einer Innenseite der Öffnungen 11 der beiden Spulen 5 angeordnet ist. Der zweite Zahn 102 ist ein Zahn 10, der auf der Innenseite der Öffnung 11 der einen Spule 5 angeordnet ist. Der dritte Zahn 103 ist ein Zahn 10, der nicht an der Innenseite der Öffnungen 11 der Spulen 5 angeordnet ist.
Der erste Zahn 101 enthält einen Zahn 10, der sowohl in der Öffnung 11 der V-Phasen-Spule 5V als auch in der Öffnung 11 der W-Phasen-Spule 5W des Spulensatzes 32 angeordnet ist, und einen Zahn 10, der sowohl in der Öffnung 11 der W-Phasen-Spule 5W als auch in der Öffnung 11 der U-Phasen-Spule 5U des Spulensatzes 33 angeordnet ist.
Der zweite Zahn 102 enthält einen Zahn 10, der in einer von der Öffnung 11 der V-Phasen-Spule 5V und der Öffnung 11 der W-Phasen-Spule 5W des Spulensatzes 32 angeordnet ist, und einen Zahn 10, der in einer von der Öffnung 11 der W-Phasen-Spule 5W und der Öffnung 11 der U-Phasen-Spule 5U des Spulensatzes 33 angeordnet ist.
Der dritte Zahn 103 enthält einen Zahn 10, der weder in der Öffnung 11 der V-Phasen-Spule 5V noch in der Öffnung 11 der W-Phasen-Spule 5W des Spulensatzes 32 angeordnet ist, und einen Zahn 10, der weder in der Öffnung 11 der W-Phasen-Spule 5W noch in der Öffnung 11 der U-Phasen-Spule 5U des Spulensatzes 33 angeordnet ist.
Mit anderen Worten, der erste Zahn 101 ist ein Zahn 10, bei dem die Endfläche 10A und die Endfläche 10B zwei Spulen 5 gegenüberliegen. Der zweite Zahn 102 ist ein Zahn 10, bei dem die Endfläche 10A und die Endfläche 10B einer Spule 5 zugewandt sind. Der dritte Zahn 103 ist ein Zahn 10, bei dem die Endfläche 10A und die Endfläche 10B nicht den Spulen 5 zugewandt sind.
Wie in 4 dargestellt, ist unter dem ersten Zahn 101, dem zweiten Zahn 102 und dem dritten Zahn 103 eine Größe R1 in der Umfangsrichtung die kleinste, eine Größe R2 des zweiten Zahns 102 ist die zweitkleinste nach dem ersten Zahn 101, und eine Größe R3 des dritten Zahns 103 ist die größte.
[Spule]
5 ist eine perspektivische Ansicht, die den Spulensatz 31 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 6 ist eine Draufsicht, die den Spulensatz 31 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Der Spulensatz 31 enthält die U-Phasen-Spule 5U und die V-Phasen-Spule 5V. In der vorliegenden Ausführungsform enthält jede der Spulen 5 plattenförmige Segmentleiter 20. Die Segmentleiter 20 enthalten einen Segmentleiter 20U, der in der U-Phasen-Spule 5U enthalten ist, und einen Segmentleiter 20V, der in der V-Phasen-Spule 5V enthalten ist. Man beachte, dass die Segmentleiter 20 einen Segmentleiter 20W enthalten, der in der W-Phasen-Spule 5W enthalten ist, obwohl er in 5 und 6 nicht dargestellt ist.
Die Vielzahl von Segmentleitern 20 ist spiralförmig verbunden, wodurch jede der Spulen 5 gebildet wird. Die U-Phasenspule 5U enthält eine Vielzahl von spiralförmig verbundenen Segmentleitern 20U. Die V-Phasenspule 5V enthält eine Vielzahl von spiralförmig verbundenen Segmentleitern 20V. Ein Teil der Segmentleiter 20V der V-Phasenspule 5V ist zwischen den Segmentleitern 20U der U-Phasenspule 5U angeordnet. Die Segmentleiter 20U der U-Phasenspule 5U und die Segmentleiter 20V der V-Phasenspule 5V sind in der radialen Richtung abwechselnd angeordnet. Da der Teil der V-Phasenspule 5V zwischen den Teilen der U-Phasenspule 5U angeordnet ist, werden die U-Phasenspule 5U und die V-Phasenspule 5V überlappt, und der Spulensatz 31 aus U-Phasenspule 5U und V-Phasenspule 5V wird gebildet.
In ähnlicher Weise, da ein Teil der W-Phasenspule 5W zwischen Teilen der V-Phasenspule 5V angeordnet ist, werden die V-Phasenspule 5V und die W-Phasenspule 5W überlappt, und es wird der Spulensatz 32 aus der V-Phasenspule 5V und der W-Phasenspule 5W gebildet. Da ein Teil der U-Phasenspule 5U zwischen Teilen der W-Phasenspule 5W angeordnet ist, werden die W-Phasenspule 5W und die U-Phasenspule 5U überlappt, und es wird der Spulensatz 33 aus der W-Phasenspule 5W und der U-Phasenspule 5U gebildet. Ein Statorkern 4 stützt jeden von dem Spulensatz 31, dem Spulensatz 32 und dem Spulensatz 33.
[Herstellungsverfahren]
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für den Stator 2 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 7 dargestellt, wird der Stator 2 durch ein Herstellungsverfahren hergestellt, das einen Prozess PR1 zur Herstellung der Spulensätze, einen Prozess PR2 zum Einsetzen der Spulensätze in die Schlitze 9 und einen Prozess PR3 zum Verbinden der Vielzahl von Spulensätzen enthält.
Im Falle der Herstellung des Spulensatzes 31 werden zunächst die U-Phasen-Spule 5U und die V-Phasen-Spule 5V hergestellt.
Jede von der 8, 9, 10 und 11 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Herstellungsverfahrens für die U-Phasenspule 5U. Die mehreren Segmentleiter 20U sind spiralförmig miteinander verbunden, wodurch die U-Phasenspule 5U hergestellt wird. Jeder der Segmentleiter 20U wird durch Verbindung eines ersten Spulenstücks 41 und eines zweiten Spulenstücks 42 hergestellt. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die das erste Spulenstück 41 der Segmentleiter 20U nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die das zweite Spulenstück 42 der Segmentleiter 20U nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die jeden der Segmentleiter 20U nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die die U-Phasen-Spule 5U nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 8 dargestellt, ist das erste Spulenstück 41 ein plattenförmiges Element, das eine Dicke D1 aufweist. Die Dicke D1 bedeutet eine Größe in der radialen Richtung des ersten Spulenstücks 41. Das erste Spulenstück 41 weist einen Mittelabschnitt 411, der sich in der axialen Richtung erstreckt, und Endabschnitte 412, die jeweils mit einem Ende auf der einen Seite in der axialen Richtung und einem Ende auf der anderen Seite in der axialen Richtung des Mittelabschnitts 411 durchgehend sind, auf. Die beiden Endabschnitte 412 erstrecken sich jeweils von den Enden in der axialen Richtung des Mittelabschnitts 411 zu der einen Seite in der Umfangsrichtung.
Die Endabschnitte 412 enthalten erste Endabschnitte 412A, die jeweils mit den Enden in der axialen Richtung des Mittelabschnitts 411 durchgehend sind, zweite Endabschnitte 412B, die jeweils mit den Enden auf der einen Seite in der Umfangsrichtung der ersten Endabschnitte 412A über erste gebogene Abschnitte 412D durchgehend sind, und dritte Endabschnitte 412C, die jeweils mit den Enden auf der einen Seite in der Umfangsrichtung der zweiten Endabschnitte 412B über zweite gebogene Abschnitte 412E durchgehend sind. Jeder der ersten gebogenen Abschnitte 412D ist derart gebogen, dass ein Eckabschnitt an der Innenseite in der radialen Richtung des ersten gebogenen Abschnitts 412D in Richtung der Innenseite in der radialen Richtung vorsteht. Jeder der zweiten gebogenen Abschnitte 412E ist derart gebogen, dass ein Eckabschnitt an der Außenseite in der radialen Richtung des zweiten gebogenen Abschnitts 412E zur Außenseite in der radialen Richtung vorsteht. Eine Oberfläche jedes der ersten Endabschnitte 412A ist in der gleichen Ebene angeordnet wie eine Oberfläche des Mittelabschnitts 411. Die zweiten Endabschnitte 412B sind an der Außenseite in der radialen Richtung zu der einen Seite in der Umfangsrichtung geneigt. Die dritten Endabschnitte 412C sind auf der Innenseite in der radialen Richtung zu der einen Seite in der Umfangsrichtung geneigt.
Die Mittelabschnitte 411 sind an der Innenseite der Schlitze 9 des Statorkerns 4 angeordnet. Die Endabschnitte 412 ragen in der axialen Richtung aus dem Statorkern 4 heraus. Die Mittelabschnitte 411 bilden einen Spulenmittelabschnitt 51. Jeder der Endabschnitte 412 bildet den Spulenendabschnitt 52.
Wie in 9 dargestellt, ist das zweite Spulenstück 42 ein plattenförmiges Element mit einer Dicke D2. Die Dicke D2 bedeutet eine Größe in der radialen Richtung des zweiten Spulenstücks 42. Die Dicke D2 des zweiten Spulenstücks 42 ist kleiner als die Dicke D1 des ersten Spulenstücks 41. Das zweite Spulenstück 42 weist einen Mittelabschnitt 421 auf, der sich in der axialen Richtung erstreckt, und Endabschnitte 422, die jeweils mit einem Ende auf der einen Seite in der axialen Richtung und einem Ende auf der anderen Seite in der axialen Richtung des Mittelabschnitts 421 durchgehend sind. Die beiden Endabschnitte 422 erstrecken sich jeweils von den Enden in der axialen Richtung des Mittelabschnitts 421 hin zu der einen Seite in der Umfangsrichtung.
Die Endabschnitte 422 enthalten vierte Endabschnitte 422A, die jeweils mit den Enden in der axialen Richtung des Mittelabschnitts 421 durchgehend sind, und fünfte Endabschnitte 422B, die jeweils mit den Enden auf der einen Seite in der Umfangsrichtung der vierten Endabschnitte 422A durchgehend sind. Eine Oberfläche jedes der Endabschnitte 422 ist in der gleichen Ebene wie eine Oberfläche des Mittelabschnitts 421 angeordnet.
Die Mittelabschnitte 421 sind an der Innenseite der Schlitze 9 des Statorkerns 4 angeordnet. Die Endabschnitte 422 ragen in der axialen Richtung aus dem Statorkern 4 heraus. Die Mittelabschnitte 421 bilden den Spulenmittelabschnitt 51. Jeder der Endabschnitte 422 bildet den Spulenendabschnitt 52.
Wie in 10 dargestellt, sind die Endabschnitte 412 des ersten Spulenstücks 41 und die Endabschnitte 422 des zweiten Spulenstücks 42 verbunden, wodurch jeder der Segmentleiter 20U gebildet wird. In dem in 10 dargestellten Beispiel sind der dritte Endabschnitt 412C des Endabschnitts 412 auf der anderen Seite in der axialen Richtung und der fünfte Endabschnitt 422B des Endabschnitts 422 auf der anderen Seite in der axialen Richtung verbunden. Ein Ende auf der einen Seite in der Umfangsrichtung des dritten Endabschnitts 412C und ein Ende auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung des fünften Endabschnitts 422B sind verbunden.
Das erste Spulenstück 41 und das zweite Spulenstück 42 können durch Schweißen, durch Verstemmen, durch Presspassung oder durch Druckschweißen einer Endfläche des dritten Endabschnitts 412C und einer Endfläche des fünften Endabschnitts 422B verbunden werden.
Jeder der Segmentleiter 20U enthält Mittelabschnitte 510, die in den Schlitzen 9 des Statorkerns 4 angeordnet sind, und Endabschnitte 520, die in der axialen Richtung aus dem Statorkern 4 herausragen. Die Mittelabschnitte 510 des Segmentleiters 20U enthalten den Mittelabschnitt 411 des ersten Spulenstücks 41 und den Mittelabschnitt 421 des zweiten Spulenstücks 42. Die Endabschnitte 520 des Segmentleiters 20U enthalten die Endabschnitte 412 des ersten Spulenstücks 41 und die Endabschnitte 422 des zweiten Spulenstücks 42.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Dicke D2 der Endabschnitte 422 kleiner als die Dicke D1 der Endabschnitte 412. Da das erste Spulenstück 41 und das zweite Spulenstück 42 verbunden sind, enthält jeder der Endabschnitte 520 des Segmentleiters 20U einen ersten Abschnitt 521 und einen zweiten Abschnitt 522, der dünner als die Dicke des ersten Abschnitts 521 ist. Der erste Abschnitt 521 enthält den Endabschnitt 412 des ersten Spulenstücks 41. Der zweite Abschnitt 522 enthält den Endabschnitt 422 des zweiten Spulenstücks 42. Die Dicke D1 des ersten Abschnitts 521 ist größer als die Dicke D2 des zweiten Abschnitts 522. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke D1 des ersten Abschnitts 521 doppelt so groß wie die Dicke D2 des zweiten Abschnitts 522. In einem Fall, in dem die Dicke D2 beispielsweise 0,4 mm beträgt, wird die Dicke D1 auf 0,8 mm festgelegt.
Außerdem ist eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 521 größer als eine Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts 522.
Außerdem ist die Dicke des Mittelabschnitts 411 gleich der Dicke D1 des ersten Abschnitts 521 und größer als die Dicke D2 des zweiten Abschnitts 522. Die Dicke des Mittelabschnitts 421 ist gleich der Dicke D2 des zweiten Abschnitts 522. Eine Querschnittsfläche des Mittelabschnitts 411 ist gleich der Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 521.
Auf diese Weise werden in der vorliegenden Ausführungsform der erste Abschnitt 521, der den Endabschnitt 412 des ersten Spulenstücks 41 enthält, und der zweite Abschnitt 522, der den Endabschnitt 422 des zweiten Spulenstücks 42 enthält, der dünner als die Dicke D1 des ersten Abschnitts 521 ist, miteinander verbunden, wodurch der Segmentleiter 20U der U-Phasen-Spule 5U gebildet wird.
Es wird eine Vielzahl von Segmentleitern 20U in einer in 10 dargestellten Weise hergestellt. Ein Endabschnitt 412 auf der einen Seite in der axialen Richtung eines ersten Segmentleiters 20U und ein Endabschnitt 422 auf der einen Seite in der axialen Richtung eines zweiten Segmentleiters 20U werden verbunden. Die Endabschnitte 412 und die Endabschnitte 422 der verschiedenen Segmentleiter 20U werden nacheinander verbunden, wodurch die mehreren Segmentleiter 20U spiralförmig verbunden werden. Als Ergebnis wird, wie in 11 dargestellt, die U-Phasen-Spule 5U mit der Vielzahl von Segmentleitern 20U hergestellt.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die die V-Phasen-Spule 5V nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Ähnlich wie die U-Phasenspule 5U enthält die V-Phasenspule 5V Mittelabschnitte 510 und Endabschnitte 520. Jeder der Endabschnitte 520 weist einen ersten Abschnitt 521 und einen zweiten Abschnitt 522, der dünner als die Dicke des ersten Abschnitts 521 ist, auf. Das Herstellungsverfahren der V-Phasenspule 5V ist ähnlich dem Herstellungsverfahren der U-Phasenspule 5U. Außerdem sind die Form und Größe der U-Phasenspule 5U und die Form und Größe der V-Phasenspule 5V im Wesentlichen gleich. In einem Fall, in dem das erste Spulenstück 41 und das zweite Spulenstück 42 unter Verwendung von Gussformen hergestellt werden, können das erste Spulenstück 41 und das zweite Spulenstück 42 der U-Phasenspule 5U und das erste Spulenstück 41 und das zweite Spulenstück 42 der V-Phasenspule 5V unter Verwendung derselben Gussformen hergestellt werden. Auf eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der V-Phasenspule 5V wird verzichtet.
Nachdem sowohl die U-Phasenspule 5U als auch die V-Phasenspule 5V hergestellt sind, wird ein Teil der Segmentleiter 20V der V-Phasenspule 5V zwischen den Segmentleitern 20U der U-Phasenspule 5U angeordnet. Wie in 6 dargestellt, sind in jedem der Spulenendabschnitte 52 die zweiten Abschnitte 522 der U-Phasenspule 5U und die zweiten Abschnitte 522 der V-Phasenspule 5V abwechselnd in der radialen Richtung angeordnet. In dem in 6 dargestellten Beispiel sind die zweiten Abschnitte 522 der U-Phasenspule 5U auf der einen Seite in Umfangsrichtung der ersten Abschnitte 521 der U-Phasenspule 5U angeordnet. Die zweiten Abschnitte 522 der V-Phasenspule 5V sind auf der anderen Seite in der Umfangsrichtung der ersten Abschnitte 521 der V-Phasenspule 5V angeordnet. Die zweiten Abschnitte 522 der V-Phasenspule 5V sind zwischen den zweiten Abschnitten 522 der U-Phasenspule 5U angeordnet.
Als ein Beispiel für das Anordnungsverfahren werden spiralförmige Wicklungsdrähte in geeigneter Weise in der radialen Richtung gedehnt und dann unter Führung einer Vorrichtung oder dergleichen, die eine Statorform simuliert, so kombiniert, dass sich Spulenendabschnitte verschiedener Phasen in der radialen Richtung abwechselnd überlappen. Anschließend werden die gestreckten Wicklungsdrähte in der radialen Richtung zusammengedrückt und durch mechanische oder thermische Behandlung in ihrer Form fixiert.
Die U-Phasenspule 5U und die V-Phasenspule 5V werden derart überlappt, dass die zweiten Abschnitte 522 der Segmentleiter 20U der U-Phasenspule 5U und die zweiten Abschnitte 522 der Segmentleiter 20V der V-Phasenspule 5V in der radialen Richtung abwechselnd angeordnet sind, wodurch der Spulensatz 31 der U-Phasenspule 5U und der V-Phasenspule 5V hergestellt wird. In ähnlicher Weise überlappen sind in jedem der Spulenendabschnitte 52 die V-Phasenspule 5V und die W-Phasenspule 5W derart, dass die zweiten Abschnitte 522 der V-Phasenspule 5V und die zweiten Abschnitte 522 der W-Phasenspule 5W in der radialen Richtung abwechselnd angeordnet sind, wodurch der Spulensatz 32 der V-Phasenspule 5V und der W-Phasenspule 5W hergestellt wird. In jedem der Spulenendabschnitte 52 werden die W-Phasenspule 5W und die U-Phasenspule 5U derart überlappt, dass die zweiten Abschnitte 522 der W-Phasenspule 5W und die zweiten Abschnitte 522 der U-Phasenspule 5U in der radialen Richtung abwechselnd angeordnet sind, wodurch der Spulensatz 33 der W-Phasenspule 5W und der U-Phasenspule 5U hergestellt wird (Prozess PR1).
Jeder der Spulenendabschnitte 52 des Spulensatzes 31, des Spulensatzes 32 und des Spulensatzes 33 weist die ersten Abschnitte 521 und die zweiten Abschnitte 522 auf. Nach der Herstellung des Spulensatzes 31, des Spulensatzes 32 und des Spulensatzes 33 werden der Spulensatz 31, der Spulensatz 32 und der Spulensatz 33 jeweils von der Innenseite in der radialen Richtung in die Schlitze 9 eingesetzt. Jede von der U-Phasen-Spule 5U, der V-Phasen-Spule 5V und der W-Phasen-Spule 5W ist derart an dem Statorkern 4 befestigt, dass die ersten Abschnitte 521 und die zweiten Abschnitte 522 in der axialen Richtung aus dem Statorkern 4 herausragen.
Wie in 3 dargestellt, ist der Spulensatz 33 auf der einen Seite in Umfangsrichtung des Spulensatzes 32 angeordnet, und der Spulensatz 32 ist auf der einen Seite in Umfangsrichtung des Spulensatzes 31 angeordnet. In jedem der mehreren Schlitze 9 ist ein Spulenmittelabschnitt 51 angeordnet (Prozess PR2).
Nach dem Einsetzen des Spulensatzes 31, des Spulensatzes 32 und des Spulensatzes 33 in die Schlitze 9 wird die Vielzahl der Spulen 5 durch ein Drahtverbindungselement verbunden (Prozess PR3).
In der Mitte des Spulenherstellungsprozesses wird eine geeignete Isolationsverarbeitung zwischen den Spulen und dem Stator oder zwischen den Spulen in derselben Phase oder in verschiedenen Phasen durchgeführt.
Nach den vorstehenden Ausführungen wird der Stator 2 hergestellt.
[Wirkung]
Wie vorstehend beschrieben, sind bei der vorliegenden Ausführungsform bei jedem der Endabschnitte 520 der Spulen 5 die ersten Abschnitte 521 und die zweiten Abschnitte 522 dünner als die Dicke der ersten Abschnitte 521. Zum Beispiel werden in einem Fall, in dem der Spulensatz 31 gebildet wird, die U-Phasen-Spule 5U und die V-Phasen-Spule 5V so überlappt, dass die zweiten Abschnitte 522 der U-Phasen-Spule 5U und die zweiten Abschnitte 522 der V-Phasen-Spule 5V abwechselnd in der radialen Richtung in jedem der Spulenendabschnitte 52 angeordnet sind, wodurch die Größe des Spulenendabschnitts 52 gesteuert werden kann.
In einem Fall, in dem beispielsweise die Dicke der Endabschnitte 520 der Segmentleiter 20 gleichmäßig ist, werden die Spulenendabschnitte 52 groß, wenn sich die Vielzahl der Spulen 5 in den Spulenendabschnitten 52 überlappen. Die Spulenendabschnitte 52 tragen nicht zur Erzeugung eines Drehmoments durch den Motor 1 bei. Wenn also die Spulenendabschnitte 52 groß werden, wird der Motor 1 größer, obwohl das vom Motor 1 erzeugte Drehmoment nicht zunimmt. Infolgedessen sinkt die Drehmomentdichte des Motors 1. Die Drehmomentdichte ist ein Wert, der sich aus der Division des Drehmoments, das vom Motor 1 erzeugt werden kann, durch die Masse oder das Volumen des Motors 1 ergibt. Die Drehmomentdichte ist vorzugsweise groß.
Nach der vorliegenden Ausführungsform überlappen sich die zweiten Abschnitte 522 der beiden Spulen 5 in jedem der Spulenendabschnitte 52. Auch im Spulenendabschnitt 52 überlappen die ersten Abschnitte 521 der Spulen 5 nicht mit den anderen Spulen 5. Dadurch wird verhindert, dass der Spulenendabschnitt 52 zu groß wird. Auf diese Weise wird eine Vergrößerung des Motors 1 gesteuert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke D2 der zweiten Abschnitte 522 größer als die Dicke D1 der ersten Abschnitte 521. Die Dicke D2 der zweiten Abschnitte 522 beträgt die Hälfte der Dicke D1 der ersten Abschnitte 521. Wenn die zweiten Abschnitte 522 der U-Phasen-Spule 5U und die zweiten Abschnitte 522 der V-Phasen-Spule 5V abwechselnd in der radialen Richtung angeordnet sind, können, wie in 6 beschrieben, der Gesamtwert der Dicke D2 der mehreren zweiten Abschnitte 522 und der Gesamtwert der Dicke D1 der mehreren ersten Abschnitte 521 im Wesentlichen gleich gemacht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform erfüllt der Motor 1 die Bedingungen von Ausdruck (1) und Ausdruck (2). In dem 7-poligen 12-Schlitz-Motor 1 können die Spulen 5 in einer Teilung von zwei Schlitzen angeordnet werden. So kann die Größe der Spulenendabschnitte 52 gesteuert werden.
In einem Fall, in dem die Spulen beispielsweise mit einer Teilung von drei Schlitzen angeordnet sind, überlappen sich drei Spulen in einem Spulenendabschnitt. Dies hat zur Folge, dass der Spulenendabschnitt groß wird. Nach der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der sich überlappenden Spulen 5 in jedem der Spulenendabschnitte 52 zwei. Dadurch wird verhindert, dass der Spulenendabschnitt 52 zu groß wird. Auf diese Weise wird eine Vergrößerung des Motors 1 gesteuert.
Außerdem kann der Motor 1, bei dem die Spulen 5 in einer Teilung von zwei Schlitzen angeordnet sind, ein größeres Drehmoment als ein Motor erzeugen, bei dem die Spulen in einer Teilung von einem Schlitz angeordnet sind. Das heißt der Motor 1 kann ein ausreichendes Drehmoment erzeugen, da die Spulen in einer Teilung von zwei Schlitzen angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine Abnahme der Drehmomentdichte des Motors 1 gesteuert.
Außerdem ist die Spulenteilung Ic der Zwei-Schlitz-Teilung kleiner als die Spulenteilung der Drei-Schlitz-Teilung. Somit wird nach der vorliegenden Ausführungsform der Phasenwiderstand der Spulen 5 im Vergleich zur Drei-Schlitz-Teilung verringert. Auf diese Weise wird die Verschlechterung der Leistung des Motors 1 gesteuert. Obwohl der Widerstandswert in einem Abschnitt mit geringer Blechdicke in den Segmentleitern 20 zunimmt, werden die Spulenendabschnitte 52 leicht von einem Kältemittel getroffen und leicht gekühlt. Daher ist es unwahrscheinlich, dass ein Problem auftritt.
Da in der vorliegenden Ausführungsform sieben Pole und 12 Schlitze verwendet werden, können auch Spulensätze geformt werden, in denen jeweils zwei Spulen 5 kombiniert sind, und die Spulensätze können dann von der Innenseite in der radialen Richtung in die Schlitze 9 eingesetzt werden. Nach der vorliegenden Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, die geformten, spulenförmig gewickelten Spulen 5 (Spulensatz) in die Schlitze 9 des Statorkerns 4 einzusetzen, ohne einen geteilten Statorkern zu verwenden. Dadurch kann der Motor 1 einfach hergestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform enthalten die Zähne 10 den ersten Zahn 101, bei dem die Endfläche 10A und die Endfläche 10B zwei Spulen 5 gegenüberliegen, den zweiten Zahn 102, bei dem die Endfläche 10A und die Endfläche 10B einer Spule 5 gegenüberliegen, und den dritten Zahn 103, bei dem die Endfläche 10A und die Endfläche 10B keiner Spule 5 gegenüberliegen. Der erste Zahn 101 ist an der Innenseite der Öffnungen 11 der beiden Spulen 5 angeordnet. Der zweite Zahn 102 ist an der Innenseite der Öffnung 11 der einen Spule 5 angeordnet. Der dritte Zahn 103 ist nicht an der Innenseite der Öffnungen 11 der Spulen 5 angeordnet. In Umfangsrichtung ist die Größe R1 des ersten Zahns 101 die kleinste, die Größe R2 des zweiten Zahns 102 ist die zweitkleinste nach dem ersten Zahn 101 und die Größe R3 des dritten Zahns 103 ist die größte. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass das vom Motor 1 erzeugte Drehmoment verbessert wird, wenn der erste Zahn 101, der zweite Zahn 102 und der dritte Zahn 103 die Bedingung [R1 < R2 < R3] erfüllen. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass ein Streufluss reduziert wird und ein magnetischer Fluss angemessen fließen kann, wenn der Stator 2 so ausgelegt ist, dass er die Bedingung von [R1 < R2 < R3] erfüllt. Wenn die Bedingung von [R1 < R2 < R3] erfüllt ist, kann der Motor 1 ein großes Drehmoment erzeugen.
Die Spulenteilung Ic und die Polteilung Ip sind derart festgelegt, dass sich die beiden Spulenmittelabschnitte 51 jeder der Spulen 5 und die beiden benachbarten Rotorkernstücke 7 bei der Drehung des Rotors 3 gegenüberstehen, wodurch der Motor 1 ein geeignetes Drehmoment erzeugen kann.
[Andere Ausführungsformen]
13 ist eine Ansicht, die schematisch die Schlitze 9 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 13 dargestellt, weisen in einem Querschnitt senkrecht zu einer Drehachse AX eine Innenfläche 91A eines ersten Schlitzes 91, eine Innenfläche 92A eines zweiten Schlitzes 92, eine Innenfläche 93A eines dritten Schlitzes 93 und eine Innenfläche 94A eines vierten Schlitzes 94 nahezu parallele Formen auf. Die Innenflächen der Schlitze 9 sind Flächen, die sich jeweils in axialer und radialer Richtung erstrecken und den Innenumfangsflächen der Öffnungen 11 der Spulen 5 gegenüberliegen.
Wie vorstehend beschrieben, ist beispielsweise in einem Fall, in dem ein Spulensatz 31 in die Schlitze 9 eingesetzt ist, der andere Spulenmittelabschnitt 51 einer U-Phasen-Spule 5U im ersten Schlitz 91 angeordnet, der andere Spulenmittelabschnitt 51 einer V-Phasen-Spule 5V ist im zweiten Schlitz 92 angeordnet, ein Spulenmittelabschnitt 51 der U-Phasen-Spule 5U ist im dritten Schlitz 93 angeordnet und ein Spulenmittelabschnitt 51 der V-Phasen-Spule 5V ist im vierten Schlitz angeordnet. Da die Innenfläche 91A des ersten Schlitzes 91, die Innenfläche 92A des zweiten Schlitzes 92, die Innenfläche 93A des dritten Schlitzes 93 und die Innenfläche 94A des vierten Schlitzes 94 nahezu parallel zueinander verlaufen, lässt sich der Spulensatz 31 reibungslos in die Schlitze 9 einführen.
14 ist eine Ansicht, die schematisch ein zweites Spulenstück 42 nach der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Dicke D2 des zweiten Spulenstücks 42 gleichmäßig. Das heißt, die Dicke des Mittelabschnitts 421 des zweiten Spulenstücks 42 ist gleich der Dicke der Endabschnitte 422. Wie in 14 dargestellt, kann die Dicke eines Mittelabschnitts 421 größer als die Dicke der Endabschnitte 422 sein. In einem Fall, in dem die Dicke des Mittelabschnitts 421 größer als die Dicke der Endabschnitte 422 ist, ist die Dicke der Mittelabschnitte 510, die aus einem Mittelabschnitt 411 und dem Mittelabschnitt 421 gebildet werden, größer als die Dicke D2 der zweiten Abschnitte 522. Wenn die Dicke der Mittelabschnitte 510 zunimmt, kann ein großer Strom fließen und ein Motor 1 kann ein großes Drehmoment erzeugen. Zum Beispiel kann die Dicke der Mittelabschnitte 510, die aus dem Mittelabschnitt 411 und dem Mittelabschnitt 421 gebildet werden, gleich der Dicke D1 der ersten Abschnitte 521 sein. Das zweite Spulenstück 42 wird, wie in 14 dargestellt, durch Schneiden oder Walzen eines Teils eines dicken Spulenstücks hergestellt.
15 ist eine Ansicht, die schematisch ein Herstellungsverfahren für das in 14 dargestellte zweite Spulenstück 42 veranschaulicht. Wie in 15 dargestellt, kann das zweite Spulenstück 42 in einer in 14 dargestellten Weise durch Biegen eines Teils eines dünnen Spulenstücks hergestellt werden.
16 ist eine Ansicht, die schematisch ein Herstellungsverfahren für das in 8 dargestellte erste Spulenstück 41 veranschaulicht. Wie in 16 dargestellt, kann das erste Spulenstück 41 in der in 8 dargestellten Weise durch Falten eines dünnen rechteckigen ringförmigen Spulenstücks in der Hälfte hergestellt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform enthält jeder der Endabschnitte 520 den ersten Abschnitt 521 und den zweiten Abschnitt 522, und die Dicke D2 des zweiten Abschnitts 522 ist dünner als die Dicke D1 des ersten Abschnitts 521. Ein Endabschnitt 520 kann einen ersten Abschnitt 521 und einen zweiten Abschnitt 522 enthalten, und eine Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts 522 kann kleiner als eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 521 sein. In diesem Fall können die Dicke D1 des ersten Abschnitts 521 und die Dicke D2 des zweiten Abschnitts 522 gleich sein, und die Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts 522 kann kleiner als die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts 521 sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Rotor 3 auf der Innenseite (Innenumfangsseite) des Statorkerns 4 angeordnet, und der Motor 1 ist ein Innenrotor-seitiger Motor. Der Rotor 3 muss nur an einer dem Statorkern 4 zugewandten Position angeordnet sein. Ein Motor 1 kann ein Außenläufermotor sein, bei dem ein Rotor 3 an einer Außenumfangsseite eines Statorkerns 4 angeordnet ist, ein Doppelläufermotor, bei dem die Rotoren 3 sowohl an einer Innenumfangsseite als auch an einer Außenumfangsseite eines Statorkerns 4 angeordnet sind, oder ein Axialspaltmotor, bei dem ein Rotor 3 an einer Seite in einer axialen Richtung eines Statorkerns 4 angeordnet ist.
Man beachte, dass in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform davon ausgegangen wird, dass es sich bei dem Motor 1 um einen geschalteten Reluktanzmotor vom Segmenttyp handelt. Ein Motor 1 kann ein geschalteter Reluktanzmotor mit Polzähnen, ein synchroner Reluktanzmotor, ein flussschaltender Motor, ein Permanentmagnetmotor, ein Induktionsmotor, ein Axialspaltmotor oder ein Linearaktuator sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass der Motor 1 ein Dreiphasenmotor ist. Ein Motor 1 kann ein Vier-Phasen-Motor sein. In diesem Fall ist die Anzahl der Pole eines Rotors P, die Anzahl der Schlitze eines Statorkerns S und eine natürliche Zahl N,
eine Bedingung für $P = 5 \times N,$
und $S = 8 \times N$
erfüllt ist.
Bezugszeichenliste

1: MOTOR
2: STATOR
3: ROTOR
4: STATORKERN
4A: ERSTE ENDFLÄCHE
4B: ZWEITE ENDFLÄCHE
4S: INNENUMFANGSFLÄCHE
4T: AUßENUMFANGSFLÄCHE
5: SPULE
5U: U-PHASEN-SPULE
5V: V-PHASEN-SPULE
5W: W-PHASEN-SPULE
6: ROTORHALTER
7: ROTORKERNSTÜCK
8: WELLE
9: SCHLITZ
9A: ÖFFNUNGSABSCHNITT
9B: ÖFFNUNGSABSCHNITT
9M: ÖFFNUNGSABSCHNITT
10: ZÄHNE
10A: ENDFLÄCHE
10B: ENDFLÄCHE
11: ÖFFNUNG
20: SEGMENTLEITER
20U: SEGMENTLEITER
20V: SEGMENTLEITER
20W: SEGMENTLEITER
31: SPULENSATZ
32: SPULENSATZ
33: SPULENSATZ
41: ERSTES SPULENSTÜCK
42: ZWEITES SPULENSTÜCK
51: SPULENMITTELABSCHNITT
52: SPULENENDABSCHNITT
91: ERSTER SCHLITZ
91A: INNENFLÄCHE
92: ZWEITER SCHLITZ
92A: INNENFLÄCHE
93: DRITTER SCHLITZ
93A: INNENFLÄCHE
94: VIERTER SCHLITZ
94A: INNENFLÄCHE
101: ERSTE ZÄHNE
102: ZWEITE ZÄHNE
103: DRITTE ZÄHNE
411: MITTELABSCHNITT
412: ENDABSCHNITT
412A: ERSTER ENDABSCHNITT
412B: ZWEITER ENDABSCHNITT
412C: DRITTER ENDABSCHNITT
412D: ERSTER GEBOGENER ABSCHNITT
412E: ZWEITER GEBOGENER ABSCHNITT
421: MITTELABSCHNITT
422: ENDABSCHNITT
422A: VIERTER ENDABSCHNITT
422B: FÜNFTER ENDABSCHNITT
510: MITTELABSCHNITT
520: ENDABSCHNITT
521: ERSTER ABSCHNITT
522: ZWEITER ABSCHNITT
AX: DREHACHSE
D1: DICKE
D2: DICKE
Ic: SPULENTEILUNG
Ip: POLTEILUNG
R1: ABMESSUNG
R2: ABMESSUNG
R3: ABMESSUNG
RS: OBJEKT

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 2016073148 [0003]

Claims

Spule, umfassend: einen Mittelabschnitt, der in einem Schlitz eines Statorkerns angeordnet ist; und einen Endabschnitt, der in einer axialen Richtung aus dem Statorkern herausragt, wobei der Endabschnitt einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, der dünner als eine Dicke des ersten Abschnitts ist, aufweist.
Spule nach Anspruch 1, wobei eine Querschnittsfläche des ersten Abschnitts größer als eine Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts ist.
Spule nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dicke des Mittelabschnitts größer als die Dicke des zweiten Abschnitts ist.
Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Dicke des Mittelabschnitts gleich der Dicke des ersten Abschnitts ist.
Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Querschnittsfläche des Mittelabschnitts gleich einer Querschnittsfläche des ersten Abschnitts ist.
Stator, umfassend: einen Statorkern; und die Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Stator nach Anspruch 6, wobei die Spule eine Erste-Phasen-Spule, eine Zweite-Phasen-Spule und eine Dritte-Phasen-Spule enthält, ein Spulensatz der Erste-Phasen-Spule und der Zweite-Phasen-Spule durch eine Anordnung eines Teils der Zweite-Phasen-Spule zwischen Teilen der Erste-Phasen-Spule und eine Anordnung eines Teils der Erste-Phasen-Spule zwischen Teilen der Zweite-Phasen-Spule gebildet wird, ein Spulensatz der Zweite-Phasen-Spule und der Dritte-Phasen-Spule durch eine Anordnung eines Teils der Dritte-Phasen-Spule zwischen Teilen der Zweite-Phasen-Spule und eine Anordnung eines Teils der Zweite-Phasen-Spule zwischen Teilen der Dritte-Phasen-Spule gebildet wird, ein Spulensatz der Dritte-Phasen-Spule und der Erste-Phasen-Spule durch eine Anordnung eines Teils der Erste-Phasen-Spule zwischen Teilen der Dritte-Phasen-Spule und eine Anordnung eines Teils der Dritte-Phasen-Spule zwischen Teilen der Erste-Phasen-Spule gebildet wird, und in einem Spulenendabschnitt ein zweiter Abschnitt der Erste-Phasen-Spule und ein zweiter Abschnitt der Zweite-Phasen-Spule abwechselnd in einer radialen Richtung angeordnet sind, der zweite Abschnitt der Zweite-Phasen-Spule und ein zweiter Abschnitt der Dritte-Phasen-Spule abwechselnd in der radialen Richtung angeordnet sind und der zweite Abschnitt der Dritte-Phasen-Spule und der zweite Abschnitt der Erste-Phasen-Spule abwechselnd in der radialen Richtung angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Statorkern einen Zahn aufweist, der zwischen nebeneinander liegenden Schlitzen angeordnet ist, und die Spule in einer Teilung von zwei Schlitzen um den Zahn herum angeordnet ist.
Motor, umfassend: den Stator nach einem der Ansprüche 6 bis 8; und einen dem Statorkern zugewandten Rotor, wobei, wenn die Anzahl der Pole des Rotors gleich P ist, die Anzahl der Schlitze des Statorkerns gleich S ist, und N eine natürliche Zahl ist, eine Bedingung von $P = 7 \times N,$
und $S = 12 \times N$
erfüllt ist.