DE112020005534T5

DE112020005534T5 - Drehende elektrische Maschine und leitender Draht

Info

Publication number: DE112020005534T5
Application number: DE112020005534.5T
Authority: DE
Inventors: Yuki Takahashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2022-09-01
Also published as: US12113415B2; WO2021095735A1; JP7363392B2; JP2021078267A; US20220271593A1; CN114731084A

Abstract

Eine drehende elektrische Maschine (10) hat einen Anker (60), der eine Ankerwicklung (61) mit mehreren Phasen aufweist. Die Ankerwicklung ist durch einen gewickelten Leiter (CR) gebildet. Der Leiter besteht aus einer Vielzahl von Drähten (501), die mit einer Isolationsbeschichtung (502) in einem Zustand bedeckt sind, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist. Jeder der Vielzahl von Drähten umfasst einen Leiterkörper (503), der so konfiguriert ist, dass er einen Stromfluss ermöglicht, und eine Schmelzschicht (504), die eine Oberfläche des Leiterkörpers bedeckt. Die Schmelzschicht ist so konfiguriert, dass sie dünner als die Isolationsbeschichtung ist. In dem Zustand, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist, sind die Schmelzschichten der Vielzahl von Drähten verschmolzen und miteinander in Berührung.

Description

[Querverweis auf verwandte Anmeldung]
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019 - 204 213 , die am 11. November 2019 eingereicht wurde und beansprucht deren Priorität, deren Beschreibung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine drehende elektrische Maschine und einen Leiter.
[Hintergrundwissen]
Bekannterweise wurde, wie in der PTL 1 beschrieben ist, eine drehende elektrische Maschine vorgeschlagen, die eine Statorwicklung (Ankerwicklung) aufweist, die durch einen gewickelten Leiter ausgebildet ist. Der Leiter besteht aus gebündelten Drähten und ist in der Lage, Wirbelstromverluste vorteilhaft zu unterdrücken.
[Zitierliste]
[Patentliteratur]
[PTL 1] JP 2019 - 106 864 A
[Zusammenfassung der Erfindung]
In der oben beschriebenen Statorwicklung ist jeder Draht mit einer Isolierenden Schicht versehen. Dadurch können Wirbelstromverluste vorteilhaft unterdrückt werden. Die Herstellung ist jedoch schwierig, und die Beschichtung des Drahtes wird dick und der Raumfaktor eines Leiterkörpers wird schlecht.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme erlangt. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine drehende elektrische Maschine und einen Leiter bereitzustellen, die leicht hergestellt werden können.
Eine Vielzahl von in dieser Beschreibung offenbarten Ausführungsformen verwendet technische Maßnahmen, die sich voneinander unterscheiden, um die jeweiligen Ziele zu erreichen. Aufgaben, Merkmale und Effekte, die in dieser Beschreibung offenbart werden, werden durch Bezugnahme auf die folgenden detaillierten Beschreibungen und die begleitenden Zeichnungen weiter verdeutlicht.
Ein erstes Mittel zur Lösung der oben beschriebenen Probleme stellt eine drehende elektrische Maschine bereit, die einen Anker hat, der eine Ankerwicklung mit mehreren Phasen aufweist, wobei: die Ankerwicklung durch einen gewickelten Leiter konfiguriert ist; der Leiter durch eine Vielzahl von Drähten konfiguriert ist, die von einer Isolationsbeschichtung in einem Zustand bedeckt sind, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist; jeder der Vielzahl von Drähten einen Leiterkörper, der konfiguriert ist, um einen Stromfluss zu ermöglichen, und eine Schmelzschicht, die eine Oberfläche des Leiterkörpers bedeckt, hat; die Schmelzschicht so konfiguriert ist, dass sie dünner ist als die Isolationsbeschichtung; und in dem Zustand, in dem die mehreren Drähte gebündelt sind, die Schmelzschichten der mehreren Drähte verschmolzen und miteinander in Berührung sind.
Die Isolationsbeschichtung stellt die Isolierung zwischen den Leitern bereit. Obwohl der Leiterkörper des Drahtes von der Schmelzschicht bedeckt ist, ist keine Isolationsbeschichtung vorhanden. Daher können die Leiterkörper miteinander in Berührung geraten und leitend werden. Der Potentialunterschied zwischen den Leiterkörpern ist jedoch gering. Selbst falls die Schmelzschicht beschädigt wird, wenn die Vielzahl von Drähten gebündelt oder von der Isolationsbeschichtung bedeckt ist, ist der Bereich außerordentlich klein, in dem die Leiterkörper miteinander in Berührung kommen, und der Kontaktwiderstand ist außerordentlich groß. Daher können zwischen den Leiterkörpern fließende Wirbelströme unterdrückt werden, auch falls die Leiterkörper nicht vollständig isoliert sind.
Daher ist die Schmelzschicht direkt auf dem Leiterkörper bereitgestellt, ohne dass die Isolationsbeschichtung auf der Oberfläche des Leiterkörpers angebracht ist, und die Schmelzschichten sind miteinander verschmolzen. Dadurch werden Schwierigkeiten bei der Bereitstellung der Isolationsbeschichtung beseitigt. Darüber hinaus kann der Zustand, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist, aufgrund der Schmelzschlicht leicht beibehalten bleiben, und die Abdeckung durch die Isolationsbeschichtung kann erleichtert sein. Infolge der vorstehenden Ausführungen können der Leiter und die drehende elektrische Maschine leicht hergestellt werden. Da darüber hinaus die Isolationsbeschichtung des Drahtes wegfällt, kann außerdem der Raumfaktor des Leiterkörpers verbessert werden
Gemäß einem zweiten Mittel ist bei dem ersten Mittel die Isolationsbeschichtung zu einer bandartigen Form geformt und spiralförmig um einen Außenumfang der Vielzahl von gebündelten Drähten gewickelt.
Da der Leiter durch die bandartige Isolationsbeschichtung ausgebildet ist, die um die Vielzahl von Drähten gewickelt ist, kann die Isolationsbeschichtung im Vergleich zu einem Fall dünner gemacht werden, in dem die Vielzahl von Drähten harzgeformt oder ähnliches ist.
Ein drittes Mittel stellt einen Leiter bereit, der eine Ankerwicklung einer drehenden elektrischen Maschine konfiguriert, in der der Leiter durch eine Vielzahl von Drähten konfiguriert ist, die durch eine Isolationsbeschichtung in einem Zustand bedeckt sind, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist; jeder der Vielzahl von Drähten einen Leiterkörper, der konfiguriert ist, um einen Stromfluss zu ermöglichen, und eine Schmelzschicht, die eine Oberfläche des Leiterkörpers bedeckt, hat; die Schmelzschicht so konfiguriert ist, dass sie dünner als die Isolationsbeschichtung ist; und in dem Zustand, in dem die mehreren Drähte gebündelt sind, die Schmelzschichten der mehreren Drähte miteinander verschmolzen sind und miteinander in Berührung stehen.
Die Isolationsbeschichtung sorgt für die Isolierung zwischen den Leitern. Obwohl der Leiterkörper des Drahtes von der Schmelzschicht bedeckt ist, ist keine Isolationsbeschichtung vorhanden. Daher können die Leiterkörper miteinander in Berührung kommen und zwischen sich leitend werden. Jedoch ist ein Potenzialunterschied zwischen den Leiterkörpern gering. Selbst wenn die Schmelzschicht beschädigt wird, wenn die Vielzahl von Drähten gebündelt oder von der Isolationsbeschichtung bedeckt ist, ist der Bereich, in dem die Leiterkörper miteinander in Berührung kommen, ausgesprochen klein, und der Kontaktwiderstand ist ausgesprochen groß. Daher können zwischen den Leiterkörpern fließende Wirbelströme sogar unterdrückt werden, obwohl die Leiterkörper nicht vollständig isoliert sind.
Daher wird die Schmelzschicht direkt auf dem Leiterkörper angebracht, ohne dass die Isolationsbeschichtung auf der Oberfläche des Leiterkörpers angebracht wird, und die Schmelzschichten werden miteinander verschmolzen. Dadurch entfallen die Schwierigkeiten bei der Anbringung der Isolationsbeschichtung. Darüber hinaus kann der Zustand, in dem die mehreren Drähte gebündelt sind, aufgrund der Schmelzschlicht leicht beibehalten werden, und die Abdeckung durch die Isolationsbeschichtung kann erleichtert werden. Infolge der vorstehenden Ausführungen können der Leiter und die drehende elektrische Maschine leicht hergestellt werden. Da darüber hinaus die Isolationsbeschichtung des Drahtes wegfällt, kann außerdem der Raumfaktor des Leiterkörpers verbessert werden.
Figurenliste
Die oben beschriebene Aufgabe, andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht. Die Zeichnungen sind wie folgt:

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine allgemeine drehende elektrische Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Draufsicht der drehenden elektrischen Maschine;
3 ist eine Längsschnittansicht der drehenden elektrischen Maschine;
4 ist eine seitliche Querschnittsansicht der drehenden elektrischen Maschine;
5 ist eine explodierte Querschnittsansicht der drehenden elektrischen Maschine;
6 ist eine Querschnittsansicht eines Rotors;
7 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Querschnittsstruktur einer Magneteinheit;
8 ist ein Diagramm zu der Veranschaulichung der Beziehung zwischen elektrischem Winkel und der magnetischen Flussdichte in einem Magneten gemäß einer Ausführungsform;
9 ist ein Diagramm zu der Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem elektrischem Winkel und der magnetischen Flussdichte in einem Magneten eines Vergleichsbeispiels;
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Statoreinheit;
11 ist eine Längsschnittansicht der Statoreinheit;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Kernbaugruppe von einer Seite aus in der axialen Richtung gesehen;
13 ist eine perspektivische Ansicht der Kernbaugruppe von der anderen Seite aus in der axialen Richtung gesehen;
14 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Kernbaugruppe;
15 ist eine explodierte Querschnittsansicht der Kernbaugruppe;
16 ist ein Schaltplan, der einen Verbindungszustand von Teilwicklungen in Phasenwicklungen von drei Phasen darstellt;
17 ist eine Seitenansicht, in der ein erstes Spulenmodul und ein zweites Spulenmodul zum Vergleich feldartig nebeneinander angeordnet sind;
18 ist eine Seitenansicht, in der eine erste Teilwicklung und eine zweite Teilwicklung zu Vergleichszwecken feldartig nebeneinander angeordnet sind;
19(a) und 19(b) sind Diagramme, die eine Konfiguration des ersten Spulenmoduls zeigen;
20 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 20 - 20 in der 19(a);
21(a) und 21(b) sind perspektivische Ansichten einer Konfiguration einer Isolationsabdeckung;
22(a) und 22(b) sind Diagramme, die eine Konfiguration des zweiten Spulenmoduls zeigen;
23 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 23 - 23 in der 22(a);
24(a) und 24(b) sind perspektivische Ansichten einer Konfiguration einer Isolationsabdeckung;
25 ist ein Diagramm, das eine Überlappungsposition eines Folienmaterials in einem Zustand veranschaulicht, in dem die Spulenmodule in einer Umfangsrichtung angeordnet sind;
26 ist eine Draufsicht eines zusammengebauten Zustands des ersten Spulenmoduls an der Kernbaugruppe;
27 ist eine Draufsicht eines zusammengebauten Zustands des ersten Spulenmoduls und des zweiten Spulenmoduls an der Kernbaugruppe;
28(a) und 28(b) sind Längsschnittansichten eines Befestigungszustands durch einen Befestigungsstift;
29 ist eine perspektivische Ansicht eines Stromschienenmoduls;
30 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines vertikalen Querschnitts des Stromschienenmoduls;
31 ist eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in dem das Stromschienenmodul an einem Statorhalter montiert ist;
32 ist eine Längsschnittansicht eines Befestigungsabschnitts, der das Stromschienenmodul fixiert;
33 ist eine Längsschnittansicht eines Zustands, in dem ein Relaiselement an einem Gehäusedeckel befestigt ist;
34 ist eine perspektivische Ansicht des Relaiselements;
35 ist ein elektrischer Schaltplan, der ein Steuersystem der drehenden elektrischen Maschine darstellt;
36 ist ein Funktionsblockdiagramm, das einen Stromregelungsprozess durch eine Steuervorrichtung veranschaulicht;
37 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das einen Prozess der Drehmomentregelung durch die Steuervorrichtung veranschaulicht;
38 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Querschnittsstruktur einer Magneteinheit in einer Modifikation;
39(a) und 39(b) sind Diagramme zu der Veranschaulichung einer Konfiguration einer Statoreinheit, die eine Innenrotorstruktur aufweist;
40 ist eine Draufsicht auf den zusammengebauten Zustand eines Spulenmoduls an einer Kernbaugruppe;
41 ist eine Querschnittsansicht eines Leitermaterials in einer zweiten Modifikation;
42 ist eine Seitenansicht des Leitermaterials in der zweiten Modifikation;
43 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für die Statorwicklung darstellt;
44 ist ein Diagramm, das ein Bild eines Herstellungsprozesses für die Statorwicklung darstellt;
45(a) und 45(b) sind Querschnittsansichten eines Leitermaterials eines anderen Beispiels; und
46 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für eine Statorwicklung in einem anderen Beispiel darstellt.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Eine Vielzahl von Ausführungsformen wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gemäß der Vielzahl von Ausführungsformen können Abschnitte, die funktionell und/oder strukturell übereinstimmen und/oder miteinander in Beziehung stehen, mit denselben Bezugszeichen oder mit Bezugszeichen versehen werden, deren Ziffern auf der Hunderterstelle und höher sich unterscheiden. In Bezug auf die korrespondierenden und/oder verwandten Abschnitte kann auf Beschreibungen gemäß anderen Ausführungsformen verwiesen werden.
Beispielsweise kann eine drehende elektrische Maschine gemäß einer vorliegenden Ausführungsform als Leistungsquelle für ein Fahrzeug eingesetzt sein. Die drehende elektrische Maschine kann jedoch in großem Umfang für den industriellen Einsatz, in Fahrzeugen, Haushaltsgeräten, Büroautomationsgeräten (OA) und Spielautomaten und dergleichen eingesetzt sein. In den Zeichnungen sind Abschnitte gemäß den Ausführungsformen, die identisch oder äquivalent zueinander sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Beschreibungen von Abschnitten, die die gleichen Bezugszeichen haben, gelten auch für diese.
(Erste Ausführungsform)
Eine drehende elektrische Maschine 10 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform ist ein Mehrphasen-Wechselstrommotor einer Synchronbauart und hat eine Außenrotorstruktur (Außendrehungstruktur). Eine Übersicht über die drehende elektrische Maschine 10 ist in den 1 bis 5 dargestellt. Die 1 ist eine perspektivische Ansicht der gesamten drehenden elektrischen Maschine 10. Die 2 ist eine Draufsicht auf die drehende elektrische Maschine 10. Die 3 ist eine Längsschnittansicht (Querschnitt entlang der Linie 3-3 aus der 2) der drehenden elektrischen Maschine 10. Die 4 ist eine seitliche Querschnittsansicht (Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 aus der 3) der drehenden elektrischen Maschine 10. Die 5 ist eine explodierte Querschnittsansicht, in der die Bestandteile der drehenden elektrischen Maschine 10 in explodierter Form dargestellt sind. In der folgenden Beschreibung der drehenden elektrischen Maschine 10 ist eine Richtung, in der sich die drehende Welle 11 erstreckt, eine axiale Richtung. Eine Richtung, die sich radial von der Mitte der drehenden Welle 11 erstreckt, ist eine radiale Richtung. Eine Richtung, die sich in Umfangsrichtung mit der drehenden Welle 11 als Mitte erstreckt, ist eine Umfangsrichtung.
Die drehende elektrische Maschine 10 hat im Allgemeinen einen Hauptkörper der drehenden elektrischen Maschine (drehender-elektrischer-Maschinenhauptkörper), der einen Rotor 20, eine Statoreinheit 50 und ein Stromschienenmodul 200 aufweist, sowie ein Gehäuse 241 und einen Gehäusedeckel 242, die so vorgesehen sind, dass sie den drehendenelektrischen-Maschinenhauptkörper umgeben. Die drehende elektrische Maschine 10 ist so konfiguriert, dass alle diese Bauteile koaxial mit der drehenden Welle 11 angeordnet sind, die einstückig mit dem Rotor 20 vorgesehen ist, und in der axialen Richtung in einer vorbestimmten Reihenfolge zusammengebaut sind. Die drehende Welle 11 wird durch ein Paar Lager 12 und 13 gestützt, die jeweils in der Statoreinheit 50 und dem Gehäuse 241 vorgesehen sind, und ist in diesem Zustand drehbar. Hier können die Lager 12 und 13 beispielsweise Radialkugellager sein, die einen Innenring, einen Außenring und eine Vielzahl von dazwischen angeordneten Kugeln aufweisen. Durch die Drehung der drehenden Welle 11 kann sich zum Beispiel eine Achse des Fahrzeugs drehen. Die drehende elektrische Maschine 10 kann in das Fahrzeug eingebaut werden, indem das Gehäuse 241 an einem Karosserierahmen oder dergleichen befestigt wird.
In der drehenden elektrischen Maschine 10 ist die Statoreinheit 50 so vorgesehen, dass sie die drehende Welle 11 umgibt. Der Rotor 20 ist an einer Außenseite in der radialen Richtung der Statoreinheit 50 angeordnet. Die Statoreinheit 50 hat einen Stator 60 und einen Statorhalter 70, der an einer Innenseite in der radialen Richtung des Stators 60 montiert ist. Der Rotor 20 und der Stator 60 sind so angeordnet, dass sie sich in der radialen Richtung mit einem Luftspalt dazwischen gegenüberliegen. Da der Rotor 20 mit der drehenden Welle 11 zusammen dreht, dreht sich der Rotor 20 auf einer Außenseite in der radialen Richtung des Stators 60. Der Rotor 20 entspricht einem „Feldelement“. Der Stator 60 entspricht einem „Anker“.
6 ist eine Längsschnittansicht des Rotors 20. Wie aus der 6 ersichtlich ist, hat der Rotor 20 einen Rotorträger 21, der eine im Wesentlichen kreiszylindrische Form aufweist, und eine ringförmige Magneteinheit 22, die an dem Rotorträger 21 befestigt ist. Der Rotorträger 21 hat einen zylindrischen Abschnitt 23, der eine kreiszylindrische Form aufweist, und einen Endplattenabschnitt 24, der an einem Ende in der axialen Richtung des zylindrischen Abschnitts 23 vorgesehen ist. Der Rotorträger 21 ist so konfiguriert, dass der zylindrische Abschnitt 23 und der Endplattenabschnitt 24 integriert sind. Der Rotorträger 21 fungiert als Magnethalteelement. Die Magneteinheit 22 ist ringförmig an einer Innenseite in der radialen Richtung des zylindrischen Abschnitts 23 befestigt. In dem Endplattenabschnitt 24 ist ein Durchgangsloch 24a ausgebildet. In einem Zustand, in dem die drehende Welle 11 in das Durchgangsloch 24a eingeführt ist, ist die drehende Welle 11 durch ein Befestigungselement 25, wie z. B. eine Schraube, an dem Endplattenabschnitt 24 befestigt. Die drehende Welle 11 hat einen Flansch 11a, der sich in einer Richtung erstreckt, die die axiale Richtung schneidet (rechtwinkelig dazu ist). Der Rotorträger 21 ist an der drehenden Welle 11 in einem Zustand befestigt, in dem der Flansch 11a und der Endplattenabschnitt 24 oberflächengefügt sind.
Die Magneteinheit 22 hat einen kreiszylindrischen Magnethalter 31, eine Vielzahl von Magneten 32, die an einer inneren Umfangsfläche des Magnethalters 31 befestigt sind, und eine Endplatte 33, die an einer dem Endplattenabschnitt 24 des Rotorträgers 21 gegenüberliegenden Seite von beiden Seiten in der axialen Richtung des Magneten 32 befestigt ist. Der Magnethalter 31 hat eine Längenabmessung, die derjenigen des Magneten 32 in der axialen Richtung entspricht. Die Magnete 32 sind so vorgesehen, dass sie in der radialen Richtung von der Außenseite des Magnethalters 31 umgeben sind. Darüber hinaus sind der Magnethalter 31 und die Magnete 32 in einem Zustand fixiert, in dem eine Stirnseite beider Enden in der axialen Richtung in Berührung mit dem Rotorträger 21 ist, und in einem Zustand fixiert ist, in dem die andere Stirnseite in Berührung mit der Endplatte 33 ist. Die Magneteinheit 22 entspricht einem „Magnetteil“.
Die 7 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht eines Querschnittsaufbaus der Magneteinheit 22. In der 7 ist eine Orientierung einer leichten Magnetisierungsachse des Magneten 32 durch einen Pfeil angezeigt.
In der Magneteinheit 22 sind die Magnete 32 in einer solchen Anordnung vorgesehen, dass sich die Polaritäten entlang der Umfangsrichtung des Rotors 20 abwechselnd ändern. Infolgedessen hat die Magneteinheit in der Umfangsrichtung eine Vielzahl von Magnetpolen. Der Magnet 32 ist ein polaranisotroper Permanentmagnet und ist unter Verwendung eines gesinterten Neodym-Magneten konfiguriert, dessen intrinsische Koerzitivkraft gleich oder größer als 400 [kA/m] ist und dessen remanente Flussdichte Br gleich oder größer als 1,0 [T] ist.
Eine Umfangsfläche auf einer Innenseite in der radialen Richtung des Magneten 32 ist eine Magnetflusswirkfläche 34, durch die der Magnetfluss empfangen und übertragen wird. In dem Magneten 32 unterscheidet sich die Ausrichtung der leichten Magnetisierungsachse zwischen einer d-Achsen-Seite (ein Teil näher an der d-Achse) und einer q-Achsen-Seite (ein Teil näher an der q-Achse). Auf der Seite der d-Achse ist die Ausrichtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zu der d-Achse. Auf der Seite der q-Achse ist die Ausrichtung der leichten Achse der Magnetisierung eine Ausrichtung, die rechtwinkelig zu der q-Achse ist. In diesem Fall wird ein kreisbogenförmiger magnetischer Pfad entlang der Ausrichtungen der leichten Magnetisierungsachsen ausgebildet. Kurz gesagt, die Magnete 32 sind so konfiguriert, dass sie so ausgerichtet sind, dass auf der Seite der d-Achse, die ein Magnetpolzentrum ist, die Ausrichtung der leichten Achse der Magnetisierung parallel zu der d-Achse ist, verglichen mit der Seite der q-Achse, die eine Magnetpolgrenze ist.
In dem Magneten 32 ist die Länge des magnetischen Pfades aufgrund der kreisbogenförmigen Form des Magneten länger als die Dicke in der radialen Richtung des Magneten 32. Infolgedessen erhöht sich die Permeanz des Magneten 32 und eine Leistungsfähigkeit, die der eines Magneten mit einer großen Anzahl von Magneten entspricht, kann mit der gleichen Anzahl von Magneten erreicht werden.
Ein einzelner Magnetpol ist mit zwei Magneten 32 konfiguriert, die in der Umfangsrichtung aneinander angrenzen und einen Satz bilden. Das heißt, die mehreren Magnete 32, die in der Umfangsrichtung in der Magneteinheit 22 angeordnet sind, haben jeweils Schnittflächen auf der d-Achse und der q-Achse und sind in einem Zustand angeordnet, in dem die Magnete 32 in Berührung oder zueinander in der Nähe sind. Wie oben beschrieben, hat der Magnet 32 einen kreisbogenförmigen magnetischen Pfad. Auf der q-Achse sind ein N-Pol und ein S-Pol der Magnete 32, die in Umfangsrichtung nebeneinander liegen, einander zugewandt. Daher kann eine Verbesserung der Permeanz in der Nähe der q-Achse erreicht werden. Außerdem ziehen sich die Magnete 32 auf beiden Seiten, die die q-Achse einschließen, gegenseitig an. Daher können die Magnete 32 den Zustand der Berührung zwischen ihnen aufrechterhalten. Dies trägt folglich auch zu der Verbesserung der Permeanz bei.
In der Magneteinheit 22 fließt aufgrund der Magnete 32 der magnetische Fluss zwischen benachbarten N- und S-Polen in einer Kreisbogenform. Daher kann zum Beispiel der magnetische Pfad im Vergleich zu dem eines radial anisotropen Magneten länger sein. Daher ist die Verteilung der magnetischen Flussdichte, wie aus der 8 ersichtlich ist, nahe an einer Sinuswelle. Im Gegensatz zu der aus der 9 als Vergleichsbeispiel gezeigten Verteilung der magnetischen Flussdichte des radial anisotropen Magneten kann der magnetische Fluss daher auf die mittlere Seite des Magnetpols konzentriert werden. Das Drehmoment der drehenden elektrischen Maschine 10 kann erhöht werden. Darüber hinaus wird in der Magneteinheit 22 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch im Vergleich zu einem konventionellen Magneten, der eine Halbach-Anordnung aufweist, ein Unterschied in der Verteilung der magnetischen Flussdichte bestätigt. In der 8 und der 9 zeigt eine horizontale Achse den elektrischen Winkel und eine vertikale Achse die magnetische Flussdichte an. Darüber hinaus zeigt aus der 8 und der 9 90° auf der horizontalen Achse die d-Achse (d.h. das Zentrum des Magnetpols) und 0° und 180° auf der horizontalen Achse die q-Achse an.
Das heißt, als Ergebnis der Magnete 32, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, wird in der Magneteinheit 22 der magnetische Fluss auf der d-Achse verstärkt und Änderungen des magnetischen Flusses an Orten nahe der q-Achse werden unterdrückt. Infolgedessen kann die Magneteinheit 22, bei der die Änderungen des magnetischen Oberflächenflusses von der q-Achse zu der d-Achse an jedem Magnetpol allmählich stattfinden, in geeigneter Weise aktualisiert werden.
Zum Beispiel kann eine Sinuswellenanpassungsrate der magnetischen Flussdichteverteilung ein Wert sein, der gleich groß wie oder größer als 40% ist. Infolgedessen kann im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Magnet mit radialer Ausrichtung oder ein Magnet mit paralleler Ausrichtung, bei dem die Sinuswellenanpassungsrate etwa 30 % beträgt, verwendet wird, die Größe des magnetischen Flusses in einem Wellenform-Mittelabschnitt mit Sicherheit verbessert werden. Wenn die Sinuswellenanpassungsrate gleich groß wie oder größer als 60 % ist, kann darüber hinaus die Größe des magnetischen Flusses in dem Wellenform-Mittelteil mit Sicherheit im Vergleich zu der einer Magnetflusskonzentrationsanordnung wie der Halbach-Anordnung verbessert werden.
In dem aus der 9 gezeigten radial anisotropen Magneten ändert sich die magnetische Flussdichte in der Nähe der q-Achse sehr stark. Wenn die Änderung der magnetischen Flussdichte schärfer wird, nehmen die Wirbelströme in einer Statorwicklung 62 des Stators 60 zu, die im Folgenden beschrieben werden. Außerdem wird die Änderung des magnetischen Flusses auf der Seite der Statorwicklung 61 ebenfalls stark. In dieser Hinsicht ist die Verteilung der magnetischen Flussdichte gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Wellenform des magnetischen Flusses, die einer Sinuswelle nahe kommt. Daher ist die Änderung der magnetischen Flussdichte in der Nähe der q-Achse kleiner als die Änderung der magnetischen Flussdichte in dem radial anisotropen Magneten. Infolgedessen kann die Entstehung von Wirbelströmen unterdrückt werden.
In dem Magneten 32 ist ein ausgesparte Abschnitt 35 über einen vorbestimmten Bereich einschließlich der d-Achse auf einer äußeren Umfangsfläche auf der Außenseite in der radialen Richtung ausgebildet. Darüber hinaus ist ein ausgesparter Abschnitt 36 über einem vorbestimmten Bereich, der die q-Achse einschließt, auf einer inneren Umfangsfläche auf der Innenseite in der radialen Richtung ausgebildet. Beruhend auf der Orientierung der leichten Magnetisierungsachse des Magneten 32, wird der magnetische Pfad in der Nähe der d-Achse auf der äußeren Umfangsfläche des Magneten 32 in diesem Fall kürzer und der magnetische Pfad wird in der Nähe der q-Achse auf der inneren Umfangsfläche des Magneten 32 kürzer. Daher wird unter Berücksichtigung der Schwierigkeit, einen ausreichenden magnetischen Fluss an einem Ort zu erzeugen, an dem die Länge des magnetischen Pfades in dem Magneten 32 kurz ist, ein Magnet an einem Ort mit schwachem magnetischem Fluss beseitigt.
Hier kann in der Magneteinheit 22 die gleiche Anzahl von Magneten 32 wie die Magnetpole verwendet werden. Zum Beispiel können die Magnete 32 so vorgesehen sein, dass die Magnete 32 zwischen d-Achsen, die Zentren der Magnetpole in zwei Magnetpolen sind, die in Umfangsrichtung nebeneinander liegen, als ein einziger Magnet vorgesehen sind. In diesem Fall ist der Magnet 32 so konfiguriert, dass ein Zentrum jedes Magneten in der Umfangsrichtung die q-Achse ist und die Schnittfläche auf der d-Achse vorgesehen ist. Darüber hinaus kann der Magnet 32 anstelle der Konfiguration, in der das Zentrum in der Umfangsrichtung die q-Achse ist, so konfiguriert sein, dass das Zentrum in der Umfangsrichtung die d-Achse ist. Als Magnet 32 ist anstelle einer Konfiguration, in der die doppelte Anzahl von Magneten wie die Anzahl von Magnetpolen oder die gleiche Anzahl von Magneten wie die Anzahl von Magnetpolen verwendet wird, auch eine Konfiguration möglich, in der ein kreisförmiger Ringmagnet verwendet wird, der in einer kreisförmigen Form verbunden ist.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, ist ein Resolver (Drehmelder) 41, der als Drehungssensor dient, an einem Endabschnitt (in der Zeichnung ein Endabschnitt auf einer Oberseite) auf einer Seite gegenüber einem Fügeabschnitt mit dem Rotorträger 21 von beiden Seiten in der axialen Richtung der Drehende Welle 11 vorgesehen. Der Resolver 41 hat einen Resolverrotor, der an der drehenden Welle 11 befestigt ist, und einen Resolverstator, der in der radialen Richtung des Resolverrotors gegenüberliegend auf der Außenseite angeordnet ist. Der Resolverrotor hat die Form eines kreisförmigen Scheibenrings und ist in einem Zustand, in dem die drehende Welle 11 darin eingesetzt ist, koaxial mit der drehenden Welle 11 vorgesehen. Der Resolverstator hat einen Statorkern und eine Statorspule und ist an dem Gehäusedeckel 242 befestigt.
Nachfolgend wird eine Konfiguration der Statoreinheit 50 beschrieben. 10 ist eine perspektivische Ansicht der Statoreinheit 50. 11 ist eine Längsschnittansicht der Statoreinheit 50. Dabei ist 11 eine Längsschnittansicht in der gleichen Position wie aus der 3.
Im Überblick hat die Statoreinheit 50 den Stator 60 und den Statorhalter 70, der sich in der radialen Richtung auf der Innenseite des Stators 60 befindet. Darüber hinaus hat der Stator 60 die Statorwicklung 61 und einen Statorkern 62. Darüber hinaus sind der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 integriert und als eine Kernbaugruppe CA vorgesehen. An der Kernbaugruppe CA sind mehrere Teilwicklungen 151 montiert, die die Statorwicklung 61 bilden. Dabei entspricht die Statorwicklung 61 einer „Ankerwicklung“. Der Statorkern 62 entspricht einem „Ankerkern“. Der Statorhalter 70 entspricht einem „Ankerhalteelement“. Darüber hinaus entspricht die Kernbaugruppe CA einem „Tragelement“.
Hier wird zunächst die Kernbaugruppe CA beschrieben. Die 12 ist eine perspektivische Ansicht der Kernbaugruppe CA von einer Seite in der axialen Richtung aus gesehen. Die 13 ist eine perspektivische Ansicht der Kernbaugruppe CA von der anderen Seite in der axialen Richtung gesehen. Die 14 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Kernbaugruppe CA. Die 15 ist eine explodierte Querschnittsansicht der Kernbaugruppe CA.
Wie oben beschrieben, hat die Kernbaugruppe CA den Statorkern 62 und den Statorhalter 70, der an der Innenseite in der radialen Richtung des Statorkerns 62 montiert ist. In gewisser Weise ist die Kernbaugruppe CA so konfiguriert, dass der Statorkern 62 einstückig mit einer äußeren Umfangsfläche des Statorhalters 70 montiert ist.
Der Statorkern 62 ist als Kern-Blech-Laminatkörper konfiguriert, in dem Kernbleche 62a, die aus elektromagnetischen Stahlblechen bestehen, die magnetische Körper sind, in der axialen Richtung laminiert sind. Der Statorkern 62 ist kreiszylindrisch geformt und hat eine vorbestimmte Dicke in der radialen Richtung. Die Statorwicklung 61 ist an der in der radialen Richtung äußeren Seite, der Rotorseite 20 des Statorkerns 62, angebracht. Eine äußere Umfangsfläche des Statorkerns 62 ist als gekrümmte Fläche ohne Unebenheiten ausgebildet. Der Statorkern 62 fungiert als hinteres Joch. Der Statorkern 62 kann beispielsweise durch eine Vielzahl von Kernblechen 62a konfiguriert werden, die durch Stanzen zu einer kreisförmigen, ringförmigen Platte geformt werden, die in der axialen Richtung laminiert werden. Als Statorkern 62 kann jedoch auch ein Statorkern verwendet werden, der eine schneckenförmige Kernstruktur aufweist. In dem Statorkern 62, der eine schneckenförmige Kernstruktur aufweist, ist ein bandförmiges Kernblech verwendet. Dadurch, dass die Kernbleche durch Wickeln in eine Ringform gebracht und in der axialen Richtung laminiert werden, wird der Statorkern 62 mit einer insgesamt kreiszylindrischen Form ausgebildet.
In dem vorliegenden Beispiel weist der Stator 60 eine schlitzlose Struktur auf, in der keine Zähne zu der Bildung von Nuten vorgesehen sind. Diese Struktur kann unter Verwendung einer der nachstehenden Punkte (A) bis (C) konfiguriert sein.

(A) In dem Stator 60 ist ein Leiter-zu-Leiter-Element zwischen Leiterabschnitten (Zwischenleiterabschnitte 152, im Folgenden beschrieben) in der Umfangsrichtung vorgesehen, und wenn eine Breitenabmessung in der Umfangsrichtung des Leiter-zu-Leiter-Elements in einem einzelnen Magnetpol Wt, eine Sättigungsmagnetdichte des Leiter-zu-Leiter-Elements Bs ist, eine Breitenabmessung in der Umfangsrichtung des Magneten 32 in einem einzelnen Magnetpol Wm ist und eine Restmagnetflussdichte des Magneten 32 Br ist, wird ein magnetisches Material, in dem eine Beziehung Wt × Bs ≤ Wm × Br erfüllt ist, als das Leiter-zu-Leiter-Element verwendet.
(B) In dem Stator 60 ist das Leiter-zu-Leiter-Element zwischen den Leiterabschnitten (Zwischenleiterabschnitte 152) in der Umfangsrichtung vorgesehen, und ein nichtmagnetisches Material wird als Leiter-zu-Leiter-Element verwendet.
(C) In dem Stator 60 ist das Leiter-zu-Leiter-Element nicht zwischen den Leiterabschnitten (Zwischenleiterabschnitten 152) in der Umfangsrichtung vorgesehen.

Darüber hinaus hat der Statorhalter 70, wie aus der 15 ersichtlich ist, ein äußeres zylindrisches Element 71 und ein inneres zylindrisches Element 81. Der Statorhalter 70 ist so konfiguriert, dass das äußere zylindrische Element 71 auf der Außenseite in der radialen Richtung angeordnet ist, das innere zylindrische Element 81 auf der Innenseite in der radialen Richtung angeordnet ist und das äußere zylindrische Element 71 und das innere zylindrische Element 81 einstückig zusammengebaut sind. Die Elemente 71 und 81 können zum Beispiel aus einem Metall wie Aluminium oder Gusseisen oder aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) hergestellt sein.
Das äußere zylindrische Element 71 ist ein kreisförmiges zylindrisches Element, bei dem eine äußere Umfangsfläche und eine innere Umfangsfläche beide gekrümmte Flächen mit einer perfekten Kreisform sind. Ein ringförmiger Flansch 72, der sich in der radialen Richtung zu der Innenseite hin erstreckt, ist an einer Stirnseite in der axialen Richtung ausgebildet. In dem Flansch 72 sind in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 73 ausgebildet, die sich in der radialen Richtung zu der Innenseite hin erstrecken (siehe 13). Darüber hinaus sind in dem äußeren zylindrischen Teil 71 an einer Stirnseite und an der anderen Stirnseite in der axialen Richtung jeweils gegenüberliegende Flächen 74 und 75 ausgebildet, die dem inneren zylindrischen Teil 81 in der axialen Richtung gegenüberliegen. Ringförmige Nuten 74a und 75a, die sich ringförmig erstrecken, sind in den gegenüberliegenden Oberflächen 74 und 75 ausgebildet.
Darüber hinaus ist das innere zylindrische Element 81 ein kreiszylindrisches Element, dessen Außendurchmesserabmessung kleiner ist als eine Innendurchmesserabmessung des äußeren zylindrischen Elements 71. Eine äußere Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 ist eine gekrümmte Fläche mit perfekt kreisförmiger Form, die konzentrisch zu dem äußeren zylindrischen Element 71 ist. Ein ringförmiger Flansch 82, der sich in der radialen Richtung zu der Außenseite hin erstreckt, ist an einer Stirnseite in der axialen Richtung in dem inneren zylindrischen Element 81 ausgebildet. Das innere zylindrische Element 81 ist mit dem äußeren zylindrischen Element 71 in einem Zustand zusammengebaut, in dem das innere zylindrische Element 81 in der axialen Richtung mit den gegenüberliegenden Oberflächen 74 und 75 des äußeren zylindrischen Elements 71 in Berührung ist. Wie aus der 13 ersichtlich ist, sind das äußere zylindrische Element 71 und das innere zylindrische Element 81 durch ein Befestigungselement 84, wie z. B. eine Schraube, miteinander verbunden. Insbesondere sind mehrere vorstehende Abschnitte 83, die sich in der radialen Richtung zu der Innenseite hin erstrecken, in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung an der inneren Umfangsseite des inneren zylindrischen Elements 81 ausgebildet. In einem Zustand, in dem sich eine Endfläche in der axialen Richtung des vorstehenden Abschnitts 83 und des vorstehenden Abschnitts 73 des äußeren zylindrischen Elements 71 überlappen, sind die vorstehenden Abschnitte 73 und 83 durch das Befestigungselement 84 aneinander befestigt.
Wie aus der 14 ersichtlich ist, ist in dem Zustand, in dem das äußere zylindrische Element 71 und das innere zylindrische Element 81 miteinander zusammengebaut sind, ein ringförmiger Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche des äußeren zylindrischen Elements 71 und der äußeren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 ausgebildet. Dieser Spalt dient als Kühlmitteldurchgang 85, durch den ein Kühlmittel wie z. B. Kühlwasser fließt. Der Kühlmitteldurchgang 85 ist in der Umfangsrichtung des Statorhalters 70 ringförmig ausgebildet. Genauer gesagt ist in dem inneren zylindrischen Element 81 an dessen innerer Umfangsseite ein einen Durchlass ausbildender Abschnitt 88 vorgesehen, der in der radialen Richtung zu der Innenseite hin vorsteht und in dem ein einlassseitiger Durchlass 86 und ein auslassseitiger Durchlass 87 ausgebildet sind. Die Durchgänge 86 und 87 sind an der äußeren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 offen. Darüber hinaus ist an der äußeren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 ein Unterteilungsabschnitt 89 zu der Unterteilung des Kühlmitteldurchgangs 85 in eine Einlassseite und eine Auslassseite vorgesehen. Infolgedessen fließt das Kühlmittel, das aus dem einlassseitigen Durchlass 86 einströmt, durch den Kühlmitteldurchgang 85 in die Umfangsrichtung und fließt anschließend aus dem auslassseitigen Durchlass 87 aus.
Der einlassseitige Durchlass 86 und der auslassseitige Durchlass 87 sind so beschaffen, dass sich eine Stirnseite in der radialen Richtung erstreckt und an der äußeren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 mündet und sich die andere Stirnseite in der axialen Richtung erstreckt und an einer Endfläche in der axialen Richtung des inneren zylindrischen Elements 81 mündet. 83 zeigt eine Einlassöffnung 86a, die mit dem einlassseitigen Durchlass 86 verbunden ist, und eine Auslassöffnung 87a, die mit dem auslassseitigen Durchlass 87 verbunden ist. Dabei sind der einlassseitige Durchlass 86 und der auslassseitige Durchlass 87 mit einer Einlassöffnung 244 und einer Auslassöffnung 245 (siehe 1) verbunden, die am Gehäusedeckel 242 angebracht sind. Das Kühlmittel tritt durch die Öffnungen 244 und 245 ein und aus.
In einem Fügeabschnitt des äußeren zylindrischen Elements 71 und des inneren zylindrischen Elements 81 sind Dichtungselemente 101 und 102 vorgesehen, um das Austreten des Kühlmittels in dem Kühlmitteldurchgang 85 zu unterdrücken (siehe 15). Bei den Dichtungselementen 101 und 102 kann es sich zum Beispiel um O-Ringe handeln. Die Dichtungselemente 101 und 102 sind in einem Zustand vorgesehen, in dem die Dichtungselemente 101 und 102 in den ringförmigen Nuten 74a und 75a des äußeren zylindrischen Elements 71 untergebracht sind und durch das äußere zylindrische Element 71 und das innere zylindrische Element 81 zusammengedrückt werden.
Darüber hinaus weist das innere zylindrische Element 81, wie aus der 12 ersichtlich ist, einen Endplattenabschnitt 91 an einer Stirnseite in der axialen Richtung auf. Ein Vorsprung 92, der eine hohlzylindrische Form hat und sich in der axialen Richtung erstreckt, ist in dem Endplattenabschnitt 91 vorgesehen. Der Vorsprung 92 ist so vorgesehen, dass er ein Einführungsloch 93 zum Einführen der Drehende Welle 11 umgibt. Eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten 94 zu der Befestigung des Gehäusedeckels 242 sind in dem Vorsprung 92 vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Säulenabschnitten 95, die sich in der axialen Richtung erstrecken, in dem Endplattenabschnitt 91 an der Außenseite in der radialen Richtung des Vorsprungabschnitts 92 vorgesehen. Der Säulenabschnitt 95 ist ein Abschnitt, der als Befestigungsabschnitt zu der Befestigung des Stromschienenmoduls 200 dient. Einzelheiten dazu werden im Folgenden beschrieben. Außerdem dient der Nabenabschnitt 92 als Lagerhalteelement, das das Lager 12 hält. Das Lager 12 ist an einem Lagerbefestigungsabschnitt 96 befestigt, der in einem inneren Umfangsabschnitt des Nabenabschnitts 92 vorgesehen ist (siehe 3).
Wie aus der 12 und der 13 ersichtlich ist, sind darüber hinaus in dem äußeren zylindrischen Element 71 und dem inneren zylindrischen Element 81 ausgesparte Abschnitte 105 und 106 ausgebildet, die zu der Befestigung einer Vielzahl von Spulenmodulen 150 verwendet werden, die im Folgenden beschrieben werden.
Wie aus der 12 ersichtlich ist, sind insbesondere eine Vielzahl von ausgesparten Abschnitten 105 in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung auf der Endfläche in der axialen Richtung des inneren zylindrischen Elements 81 ausgebildet, oder genauer gesagt, einer Endfläche auf der Außenseite in der axialen Richtung des Endplattenabschnitts 91, der den Vorsprungabschnitt 92 umgibt. Darüber hinaus sind, wie aus der 13 ersichtlich ist, mehrere ausgesparte Abschnitten 106 in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung an einer Endfläche in der axialen Richtung des äußeren zylindrischen Elements 71, genauer gesagt an einer Endfläche an der Außenseite in der axialen Richtung des Flansches 72, ausgebildet. Diese ausgesparten Abschnitte 105 und 106 sind so vorgesehen, dass sie auf einem virtuellen Kreis angeordnet sind, der konzentrisch zu der Kernbaugruppe CA ist. Die ausgesparten Abschnitte 105 und 106 sind jeweils an der gleichen Position in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Abstände und die Anzahl der ausgesparten Abschnitte 105 und 106 sind ebenfalls identisch.
Hier wird der Statorkern 62 in einem Zustand zusammengebaut, in dem eine Druckkraft in der radialen Richtung gegen den Statorhalter 70 erzeugt wird, um die Festigkeit der Montage am Statorhalter 70 sicherzustellen. Konkret wird der Statorkern 62 mit einem vorbestimmten Anzugsspielraum durch Schrumpf- oder Presspassung in den Statorhalter 70 eingepasst und befestigt. In diesem Fall kann man sagen, dass der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 in einem Zustand zusammengebaut sind, in dem Spannungen in der radialen Richtung von dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 zu dem jeweils anderen erzeugt werden. Darüber hinaus kann bei einer Erhöhung des Drehmoments in der drehenden elektrischen Maschine 10 zum Beispiel eine Vergrößerung des Durchmessers des Stators 60 berücksichtigt werden. In diesem Fall wird die Anzugskraft des Statorkerns 62 erhöht, um die Verbindung des Statorkerns 62 mit dem Statorhalter 70 zu verstärken. Wenn jedoch die Druckspannung (mit anderen Worten die Eigenspannung) des Statorkerns 62 erhöht wird, können Schäden am Statorkern 62 auftreten.
Daher werden in dem vorliegenden Beispiel der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 mit einem vorbestimmten Anzugsspielraum ineinander eingepasst und aneinander befestigt. In dieser Konfiguration ist in Abschnitten des Statorkerns 62 und des Statorhalters 70, die einander in der radialen Richtung gegenüberliegen, ein Regulierabschnitt vorgesehen. Der Regulierungsabschnitt reguliert die Verschiebung in der Umfangsrichtung des Statorkerns 62 durch Eingriff in der Umfangsrichtung. Das heißt, wie aus der 12 bis 14 ersichtlich ist, ist eine Vielzahl von Eingriffselementen 111, die als der Regulierungsabschnitt dienen, in vorbestimmten Abständen in der Umfangsrichtung zwischen dem Statorkern 62 und dem äußeren zylindrischen Element 71 des Statorhalters 70 in der radialen Richtung vorgesehen. Ein Positionsversatz in Umfangsrichtung zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 wird durch die Eingriffselemente 111 unterdrückt. In diesem Fall kann zumindest in dem Statorkern 62 oder dem äußeren zylindrischen Element 71 eine Ausnehmung vorgesehen sein, in die das Eingriffselement 111 eingreift. Anstelle des Eingriffselements 11 kann ein vorstehender Abschnitt entweder in dem Statorkern 62 oder in dem äußeren zylindrischen Element 71 vorgesehen sein.
In der oben beschriebenen Konfiguration werden zusätzlich zu dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 (äußeres zylindrisches Element 71), die mit einem vorbestimmten Anzugsspielraum eingepasst und befestigt sind, der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 in einem Zustand bereitgestellt, in dem eine gegenseitige Verschiebung in der Umfangsrichtung durch Regulierung durch das Eingriffselement 111 unterdrückt wird. Daher kann eine Verschiebung in der Umfangsrichtung des Statorkerns 62 und des Statorhalters 70 unterdrückt werden, selbst wenn der Anzugsspielraum des Statorkerns 62 und des Statorhalters 70 relativ klein ist. Da ein gewünschter Verschiebungsunterdrückungseffekt auch dann erzielt werden kann, wenn der Anzugsspielraum relativ klein ist, kann außerdem eine Beschädigung des Statorkerns 62 verhindert werden, die auf einen zu großen Anzugsspielraum zurückzuführen ist. Folglich kann eine Verschiebung des Statorkerns 62 in geeigneter Weise unterdrückt werden.
An der inneren Umfangsseite des inneren zylindrischen Elements 81 ist ein ringförmiger Innenraum ausgebildet, der die drehende Welle 11 umgibt. In dem Innenraum kann zum Beispiel ein elektrisches Bauteil angeordnet sein, das einen Wechselrichter ausbildet, der als Leistungswandler dient. Bei dem elektrischen Bauteil kann es sich zum Beispiel um ein elektrisches Modul handeln, in dem ein Halbleiterschaltelement oder ein Kondensator untergebracht ist. Durch die Anordnung des elektrischen Moduls in einem Zustand, in dem das elektrische Modul in Berührung mit der inneren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 81 ist, kann eine Kühlung des elektrischen Moduls durch das durch den Kühlmitteldurchgang 85 fließende Kühlmittel erfolgen. In diesem Fall kann auf der inneren Umfangsseite des inneren zylindrischen Elements 81 die Vielzahl der vorstehenden Abschnitte 83 weggelassen werden, oder die Höhe der vorstehenden Abschnitte 83 kann verringert werden. Der Innenraum an der inneren Umfangsseite des inneren zylindrischen Elements 81 kann dadurch vergrößert werden.
Als nächstes wird eine Konfiguration der Statorwicklung 61, die an der Kernbaugruppe CA montiert ist, im Detail beschrieben. Ein Zustand, in dem die Statorwicklung 61 an der Kernbaugruppe CA montiert ist, ist aus der 10 und der 11 dargestellt. Die Statorwicklung 61 ist in einem Zustand montiert, in dem eine Vielzahl von Teilwicklungen 151, die die Statorwicklung 61 konfigurieren, in der Umfangsrichtung auf der Außenseite in der radialen Richtung der Kernbaugruppe CA angeordnet sind, d.h. in der radialen Richtung des Statorkerns 62 auf der Außenseite.
Die Statorwicklung 61 weist eine Vielzahl von Phasenwicklungen auf. Die Statorwicklung 61 ist kreiszylindrisch (ringförmig) ausgebildet, indem die Phasenwicklungen der Phasen in einer vorbestimmten Reihenfolge in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Statorwicklung 61 so konfiguriert, dass sie durch die Verwendung der Phasenwicklungen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase Phasenwicklungen von drei Phasen aufweist.
Wie aus der 11 ersichtlich ist, hat der Stator 60 in der axialen Richtung einen Abschnitt, der einer Spulenseite CS entspricht, die der Magneteinheit 22 des Rotors 20 in der radialen Richtung gegenüberliegt, und einen Abschnitt, der einem Spulenende CE entspricht, das sich in der axialen Richtung auf der Außenseite der Spulenseite CS befindet. In diesem Fall ist der Statorkern 62 über einen Bereich vorgesehen, der der Spulenseite CS in der axialen Richtung entspricht.
In der Statorwicklung 61 weist die Phasenwicklung jeder Phase eine Vielzahl von Teilwicklungen 151 auf (siehe 16). Die Teilwicklungen 151 sind einzeln als Spulenmodule 150 ausgebildet. Das heißt, das Spulenmodul 150 ist so aufgebaut, dass die Teilwicklungen 151 der Phasenwicklung jeder Phase einstückig vorhanden sind. Die Statorwicklung 61 ist durch eine vorbestimmte Anzahl von Spulenmodulen 150 konfiguriert, die auf der Anzahl der Pole beruht. Die Spulenmodule 150 (Teilwicklungen 151) der Phasen sind so angeordnet, dass sie in einer vorgegebenen Reihenfolge in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Folglich sind die Leiterabschnitte der Phasen in der Spulenseite CS der Ständerwicklung 61 in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet. 10 zeigt die Reihenfolge der Anordnung der Leiterabschnitte der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase auf der Spulenseite CS. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der Magnetpole vierundzwanzig. Diese Zahl ist jedoch beliebig.
In der Statorwicklung 61 ist die Phasenwicklung jeder Phase dadurch konfiguriert, dass die Teilwicklungen 151 der Spulenmodule 150 für jede Phase parallel oder in Reihe geschaltet sind. 16 ist ein Schaltplan, der einen Anschlusszustand der Teilwicklungen 151 der Phasenwicklungen der drei Phasen zeigt. 16 zeigt einen Zustand, in dem die Teilwicklungen 151 der Phasenwicklungen der Phasen parallel geschaltet sind.
Wie aus der 11 ersichtlich ist, ist das Spulenmodul 150 in der radialen Richtung des Statorkerns 62 auf der Außenseite montiert. In diesem Fall ist das Spulenmodul 150 in einem Zustand montiert, in dem beide Endabschnitte in der axialen Richtung in der axialen Richtung weiter zu den Außenseiten (d.h. den Spulenend-CE-Seiten) als der Statorkern 62 vorstehen. Das heißt, die Statorwicklung 61 hat einen Abschnitt, der dem Spulenende CE entspricht, der in der axialen Richtung weiter zu der Außenseite hin als der Statorkern 62 vorsteht, und einen Abschnitt, der der Spulenseite CS entspricht, der in der axialen Richtung weiter zu der Innenseite hin als der Abschnitt vorsteht, der dem Spulenende CE entspricht.
Das Spulenmodul 150 weist zwei Arten von Formen auf. Die eine weist eine Form auf, bei der die Teilwicklung 151 in der radialen Richtung zu der Innenseite hin gebogen ist, d.h. zu der Seite des Statorkerns 62 in dem Spulenende CE. Die andere weist eine Form auf, bei der die Teilwicklung 151 nicht in der radialen Richtung nach innen gebogen ist, sondern sich in der axialen Richtung in dem Spulenende CE in einer linearen Form erstreckt. In der folgenden Beschreibung wird die Teilwicklung 151, die an beiden Stirnseiten in der axialen Richtung die gebogene Form aufweist, der Einfachheit halber auch als „erste Teilwicklung 151A“ bezeichnet und das Spulenmodul 150, das die erste Teilwicklung 151A aufweist, wird auch als „erstes Spulenmodul 150A“ bezeichnet. Darüber hinaus wird die Teilwicklung 151, die an beiden Stirnseiten in der axialen Richtung nicht die gebogene Form aufweist, auch als „zweite Teilwicklung 151B“ bezeichnet, und das Spulenmodul 150, das die zweite Teilwicklung 151B aufweist, wird auch als „zweites Spulenmodul 150B“ bezeichnet.
Die 17 ist eine Seitenansicht, in der das erste Spulenmodul 150A und das zweite Spulenmodul 150B zum Vergleich nebeneinander angeordnet sind. Die 18 ist eine Seitenansicht, in der die erste Teilwicklung 151A und die zweite Teilwicklung 151B zu Vergleichszwecken nebeneinander angeordnet sind. Wie in diesen Zeichnungen ersichtlich ist, unterscheiden sich die Längen der Spulenmodule 150A und 150B und der Teilwicklungen 151A und 151B in der axialen Richtung voneinander, und die Formen der Endabschnitte auf beiden Seiten in der axialen Richtung unterscheiden sich voneinander. Die erste Teilwicklung 151A hat in der Seitenansicht eine im Wesentlichen C-artige Form. Die zweite Teilwicklung 151B hat in der Seitenansicht eine im Wesentlichen I-artige Form. Die als „erste Isolationsabdeckung“ dienenden Isolationsdeckel 161 und 162 sind beidseitig in der axialen Richtung der ersten Teilwicklung 151A angebracht. Die Isolationsabdeckungen 163 und 164, die als „zweite Isolationsabdeckung“ dienen, sind auf beiden Seiten in der axialen Richtung der zweiten Teilwicklung 151B angebracht. Details dazu werden im Folgenden beschrieben.
Als nächstes werden Konfigurationen der Spulenmodule 150A und 150B im Detail beschrieben.
Hier wird zunächst das erste Spulenmodul 150A der Spulenmodule 150A und 150B beschrieben. Die 19(a) ist eine perspektivische Ansicht der Konfiguration des ersten Spulenmoduls 150A. Die 19(b) ist eine perspektivische Ansicht, in der die einzelnen Komponenten des ersten Spulenmoduls 150A explodiert dargestellt sind. Darüber hinaus ist die 20 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 20-20 aus der 19(a).
Wie aus der 19(a) und der 19(b) ersichtlich ist, hat das erste Spulenmodul 150A die erste Teilwicklung 151A, die durch ein in mehreren Lagen gewickeltes Leitermaterial CR konfiguriert ist, und die Isolationsabdeckungen 161 und 162, die an einer Stirnseite und der anderen Stirnseite in der axialen Richtung der ersten Teilwicklung 151A angebracht sind. Die Isolationsabdeckungen 161 und 162 sind aus einem Isoliermaterial wie z.B. Kunstharz geformt.
Die erste Teilwicklung 151A hat ein Paar von Zwischenleiterabschnitten 152, die parallel zueinander und in einer linearen Form vorgesehen sind, und ein Paar von Überkreuzungsabschnitten 153A, die jeweils das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 an beiden Enden in der axialen Richtung verbinden. Die erste Teilwicklung 151A wird durch das Paar von Zwischenleiterabschnitten 801 und das Paar von Überkreuzungsabschnitten 153A in eine Ringform gebracht. Die beiden Zwischenleiterabschnitte 152 sind so vorgesehen, dass sie durch eine vorgegebene Spulenteilung getrennt sind. Der Zwischenleiterabschnitt 152 der Teilwicklung 151 einer anderen Phase kann in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 angeordnet sein. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 so vorgesehen, dass sie durch zwei Spulenabstände getrennt sind. Zwischen dem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 ist jeweils ein Zwischenleiterabschnitt 152 der Teilwicklungen 151 der beiden anderen Phasen angeordnet.
Das Paar von Überkreuzungsabschnitten 153A hat auf beiden Seiten in der axialen Richtung die gleiche Form und ist jeweils als Abschnitt vorgesehen, der dem Spulenende CE entspricht (siehe 11). Der Kreuzungsabschnitt 153A ist so vorgesehen, dass er in einer Richtung gebogen ist, die rechtwinkelig zu dem Zwischenleiterabschnitt 152 ist, d.h. in einer Richtung, die rechtwinkelig zu der axialen Richtung liegt.
Wie aus der 18 ersichtlich ist, hat die erste Teilwicklung 151A die Überkreuzungsabschnitte 153A auf beiden Seiten in der axialen Richtung, und die zweite Teilwicklung 151B hat Überkreuzungsabschnitte 153B auf beiden Seiten in der axialen Richtung. Dabei unterscheiden sich die Überkreuzungsabschnitte 153A und 153B der Teilwicklungen 151A und 151B in ihrer Form voneinander. Um diese Unterscheidung zu verdeutlichen, wird der Überkreuzungsabschnitt 153A der ersten Teilwicklung 151A auch als „erster Überkreuzungsabschnitt 153A“ bezeichnet. Der Überkreuzungsabschnitt 153B der zweiten Teilwicklung 151B wird auch als „zweiter Überkreuzungsabschnitt 153B“ bezeichnet.
In den Teilwicklungen 151A und 151B sind die Zwischenleiterabschnitte 152 als spulenseitige Leiterabschnitte vorgesehen, die in Umfangsrichtung einzeln auf der Spulenseite CS angeordnet sind. Darüber hinaus sind die Kreuzungsabschnitte 153A und 153B als spulenseitige Leiterabschnitte vorgesehen, die die Zwischenleiterabschnitte 152 derselben Phase verbinden, die sich in zwei Positionen befinden, die sich in der Umfangsrichtung am Spulenende CE unterscheiden.
Wie aus der 20 ersichtlich ist, wird die erste Teilwicklung 151A dadurch ausgebildet, dass das Leitermaterial CR in mehreren Lagen gewickelt wird, so dass ein Querschnitt eines Leiterbündelabschnitts viereckig ist. Die 20 zeigt einen seitlichen Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts 152. Das Leitermaterial CR ist in mehreren Lagen so gewickelt, dass es in der Umfangsrichtung und in der radialen Richtung in dem Zwischenleiterabschnitt 152 angeordnet ist. Das heißt, die erste Teilwicklung 151A ist so ausgebildet, dass der seitliche Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Form hat, indem das Leitermaterial CR in einer Vielzahl von Reihen in der Umfangsrichtung und in einer Vielzahl von Reihen in der radialen Richtung in dem Zwischenleiterabschnitt 152 angeordnet ist. Hier ist das Leitermaterial CR in einem Spitzenstirnabschnitt des ersten Kreuzungsabschnitts 153A in mehreren Lagen so gewickelt, dass es in der axialen Richtung und der radialen Richtung angeordnet ist, da es in der radialen Richtung gebogen ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Teilwicklung 151A so gestaltet, dass das Leitermaterial CR durch eine konzentrische Wicklung gewickelt wird. Die Art der Wicklung des Leitermaterials CR ist jedoch beliebig. Anstelle einer konzentrischen Wicklung kann das Leitermaterial CR auch in mehreren Lagen durch eine Alpha-Wicklung gewickelt werden.
In der ersten Teilwicklung 151A werden Endabschnitte des Leitermaterials CR von einem ersten Kreuzungsabschnitt 153A (der erste Kreuzungsabschnitt 153A auf einer Oberseite aus der 19(b)), von den ersten Kreuzungsabschnitten 153A auf beiden Seiten in der axialen Richtung herausgezogen, und die Endabschnitte dienen als Wicklungsendabschnitte 154 und 155. Die Wicklungsendabschnitte 154 und 155 sind Abschnitte, die einen Wicklungsanfang und ein Wicklungsende des Leitermaterials CR bilden. Einer der beiden Wicklungsendabschnitte 154 und 155 ist mit einem Stromeingangs-/ - Ausgangsanschluss und der andere mit einem Neutralpunkt verbunden.
Ein plattenförmiger Isolationsabdeckungskörper 157 ist in dem Zwischenleiterabschnitt 152 vorgesehen, um den Zwischenleiterabschnitt 152 in der ersten Teilwicklung 151A abzudecken. Hier, aus der 19(a), ist das erste Spulenmodul 150A in einem Zustand ersichtlich ist, in dem der Isolationsabdeckungskörper 157 den Zwischenleiterabschnitt 152 abdeckt, und der Zwischenleiterabschnitt 152 sich auf einer Innenseite des Isolationsabdeckungskörpers 157 befindet. Der Einfachheit halber wird dieser Abschnitt jedoch als der Zwischenleiterabschnitt 152 bezeichnet (dies gilt in ähnlicher Weise für die 22(b), die im Folgenden beschrieben wird).
Der Isolationsabdeckungskörper 157 verwendet ein Folienmaterial FM, das mindestens eine Länge eines Isolationsabdeckungsbereichs in der axialen Richtung des Zwischenleiterabschnitts 152 als axiale Abmessung aufweist und durch das um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelte Folienmaterial FM bereitgestellt wird. Das Folienmaterial FM kann zum Beispiel aus einer Polyethylennaphthalat (PEN)-Folie bestehen. Genauer gesagt hat das Folienmaterial FM ein Foliensubstrat und eine Klebstoffschicht, die auf einer der beiden Oberflächen des Foliensubstrats angebracht ist und schäumbar ist. Darüber hinaus ist das Folienelement FM in einem Zustand um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt, in dem das Folienmaterial FM durch die Klebeschicht verbunden ist. Dabei kann auch eine nicht schäumende Klebeschicht als Klebeschicht eingesetzt sein.
Wie aus der 20 ersichtlich ist, ist der seitliche Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts 152 durch die Anordnung des Leitermaterials CR in der Umfangsrichtung und in der radialen Richtung im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Der Isolationsabdeckungskörper 157 wird durch das Folienmaterial FM ausgebildet, das einen Umfang des Zwischenleiterabschnitts 152 so abdeckt, dass sich dessen Endabschnitte in der Umfangsrichtung überlappen. Das Folienmaterial FM ist ein rechteckiges Blatt, bei dem eine vertikale Abmessung länger als die Länge des Zwischenleiterabschnitts 152 in der axialen Richtung ist, und eine seitliche Abmessung länger als die Länge einer einzelnen Runde um den Zwischenleiterabschnitt 152 ist. Das Folienmaterial FM ist in einem Zustand um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt, in dem Falten ausgebildet werden, um der Querschnittsform des Zwischenleiterabschnitts 152 zu entsprechen. In dem Zustand, in dem die Folie FM um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt ist, wird ein Spalt zwischen dem Leitermaterial CR des Zwischenleiterabschnitts 152 und dem Foliensubstrat durch das Aufschäumen der Klebeschicht gefüllt. Darüber hinaus sind in einem Überlappungsabschnitt OL des Folienmaterials FM die Endabschnitte in Umfangsrichtung des Folienmaterials FM durch die Klebstoffschicht miteinander verbunden.
In dem Zwischenleiterabschnitt 152 ist der Isolationsabdeckungskörper 157 so vorgesehen, dass er in der Umfangsrichtung zwei Seitenflächen und in der radialen Richtung zwei Seitenflächen vollständig abdeckt. In diesem Fall ist in dem Isolationsabdeckungskörper 157, der den Zwischenleiterabschnitt 152 umgibt, der Überlappungsabschnitt OL, in dem sich das Folienelement FM überlappt, in einem Abschnitt vorgesehen, der dem Zwischenleiterabschnitt 152 der Teilwicklung 151 einer anderen Phase gegenüberliegt, d.h. einer der beiden Seitenflächen in der Umfangsrichtung des Zwischenleiterabschnitts 152. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Überlappungsabschnitte OL auf der gleichen Seite in der Umfangsrichtung in dem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 vorgesehen.
In der ersten Teilwicklung 151A ist der Isolationsabdeckungskörper 157 über einen Bereich von dem Zwischenleiterabschnitt 152 bis zu von den Isolationsabdeckungen 161 und 162 abgedeckten Abschnitten (d.h. Abschnitte auf der Innenseite der Isolationsabdeckungen 161 und 162) in den ersten Kreuzungsabschnitten 153A auf beiden Seiten in der axialen Richtung vorgesehen. Mit Bezug auf die 17 ist ein Bereich AX1 in dem ersten Spulenmodul 150A ein Abschnitt, der nicht durch die Isolationsabdeckungen 161 und 162 abgedeckt ist. Der Isolationsabdeckungskörper 157 ist über einen Bereich vorgesehen, der sich oberhalb und unterhalb des Bereichs AX1 erstreckt.
Als nächstes wird eine Konfiguration der Isolationsabdeckungen 161 und 162 beschrieben.
Die Isolationsabdeckung 161 ist in dem ersten Kreuzungsabschnitt 153A in der axialen Richtung der ersten Teilwicklung 151A auf einer Seite angebracht. Die Isolationsabdeckung 162 ist in dem ersten Kreuzungsabschnitt 153A in der axialen Richtung der ersten Teilwicklung 151A auf der anderen Seite montiert. Die 21(a) und die 21(b) zeigen die Anordnung der Isolationsabdeckung 161, der Isolationsabdeckungen 161 und 162. Die 21(a) und die 21(b) sind perspektivische Ansichten der Isolationsabdeckung 161 aus zwei unterschiedlichen Richtungen.
Wie aus der 21(a) und der 21(b) ersichtlich ist, weist die Isolationsabdeckung 161 ein Paar von Seitenflächenabschnitten 171 auf, die in Seitenflächen in der Umfangsrichtung sind, einen Außenflächenabschnitt 172 in der axialen Richtung auf der Außenseite, einen Innenflächenabschnitt 173 in der axialen Richtung auf der Innenseite und einen Vorderflächenabschnitt 174 in der radialen Richtung auf der Innenseite. Diese Abschnitte 171 bis 174 sind jeweils plattenförmig ausgebildet und in einer dreidimensionalen Form miteinander verbunden, so dass nur die äußere Seite in der radialen Richtung offen ist. Jeder der beiden Seitenflächenabschnitte 171 ist so ausgerichtet, dass er sich in der Richtung einer axialen Mitte der Kernbaugruppe CA in einem zusammengebauten Zustand an der Kernbaugruppe CA erstreckt. Daher liegen in einem Zustand, in dem die mehreren ersten Spulenmodule 150A in einer Anordnung in der Umfangsrichtung angeordnet sind, die einander benachbarten Seitenflächenabschnitte 171 der Isolationsabdeckungen 161 der ersten Spulenmodule 150A einander in einem Zustand der Berührung oder der Nähe gegenüber. Dadurch kann eine vorteilhafte ringförmige Anordnung erreicht werden, während eine gegenseitige Isolierung zwischen den in der Umfangsrichtung benachbarten ersten Spulenmodulen 150A erreicht wird.
In der Isolationsabdeckung 161 ist ein Öffnungsabschnitt 175a zum Herausziehen des Wicklungsendabschnitts 154 der ersten Teilwicklung 151A in dem äußeren Oberflächenabschnitt 172 vorgesehen. Ein Öffnungsabschnitt 175b zum Herausziehen des Wicklungsendabschnitts 155 der ersten Teilwicklung 151A ist in dem vorderen Oberflächenabschnitt 174 vorgesehen. In diesem Fall wird, während ein Wicklungsendabschnitt 154 in der axialen Richtung aus dem äußeren Oberflächenabschnitt 172 herausgezogen wird, der andere Wicklungsendabschnitt 155 in der radialen Richtung aus dem vorderen Oberflächenabschnitt 174 herausgezogen.
Darüber hinaus sind in der Isolationsabdeckung 161 in dem Paar von Seitenflächenabschnitten 171 ausgesparte Abschnitte 177, die eine halbkreisförmige Form haben und sich in der axialen Richtung erstrecken, an Positionen an beiden Enden in der Umfangsrichtung des vorderen Oberflächenabschnitts 174 vorgesehen, d.h. an Positionen, an denen sich die Seitenflächenabschnitte 171 und der vordere Oberflächenabschnitt 174 schneiden. Darüber hinaus ist in dem äußeren Oberflächenabschnitt 172 ein Paar vorstehender Abschnitte 178, die sich in der axialen Richtung erstrecken, an symmetrischen Positionen auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung in Bezug auf eine Mittellinie der Isolationsabdeckung 161 in der Umfangsrichtung vorgesehen.
Die Beschreibung des ausgesparten Abschnitts 177 der Isolationsabdeckung 161 wird ergänzt. Wie aus der 20 ersichtlich ist, bildet der erste Kreuzungsabschnitt 153A der ersten Teilwicklung 151A eine gekrümmte Form, die in der radialen Richtung zu der Innenseite der Innen- und Außenseite, d.h. zu der Seite der Kernbaugruppe CA hin, vorspringt. In dieser Konfiguration ist zwischen den ersten in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Kreuzungsabschnitten 153A ein Spalt ausgebildet, der sich in Richtung der Spitzenstirnseite des ersten Kreuzungsabschnitts 153A erweitert. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung des Spalts zwischen den ersten Überkreuzungsabschnitten 153A, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, der ausgesparte Abschnitt 177 an einer Position an der Außenseite des gekrümmten Abschnitts des ersten Überkreuzungsabschnitts 153A in dem Seitenflächenabschnitt 171 der Isolationsabdeckung 161 bereitgestellt.
Hier kann eine Temperaturerfassungseinheit (Thermistor) in der ersten Teilwicklung 151A vorgesehen sein. In dieser Konfiguration kann in der Isolationsabdeckung 161 eine Öffnung vorgesehen sein, um eine Signalleitung herauszuziehen, die sich von der Temperaturerfassungseinheit erstreckt. In diesem Fall kann die Temperaturerfassungseinheit vorteilhaft innerhalb der Isolierstoffabdeckung 161 untergebracht werden.
Obwohl auf eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verzichtet wird, weist die Isolationsabdeckung 162 in der axialen Richtung auf der anderen Seite eine Konfiguration auf, die derjenigen der Isolationsabdeckung 161 im Wesentlichen ähnlich ist. In ähnlicher Weise wie die Isolationsabdeckung 161 hat die Isolationsabdeckung 162 das Paar von Seitenflächenabschnitten 171, den Außenflächenabschnitt 172 in der axialen Richtung auf der Außenseite, den Innenflächenabschnitt 173 in der axialen Richtung auf der Innenseite und den Vorderflächenabschnitt 174 in der radialen Richtung auf der Innenseite. Darüber hinaus sind in der Isolationsabdeckung 162 die ausgesparten Abschnitten 177, die eine halbkreisförmige Form haben, in dem Paar von Seitenflächenabschnitten 171 an Positionen an beiden Enden in der Umfangsrichtung des vorderen Flächenabschnitts 174 vorgesehen. Darüber hinaus ist das Paar vorstehender Abschnitte 178 in dem äußeren Oberflächenabschnitt 172 vorgesehen. In dem Unterschied zu der Isolationsabdeckung 161 ist die Isolationsabdeckung 162 so konfiguriert, dass sie nicht die Öffnungsabschnitte zum Herausziehen der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der ersten Teilwicklung 151A aufweist.
Die Höhenabmessungen in der axialen Richtung (nämlich die Breitenabmessungen in der axialen Richtung des Paares von Seitenflächenabschnitten 171 und des vorderen Flächenabschnitts 174) sind bei den Isolationsabdeckungen 161 und 162 unterschiedlich. Wie aus der 17 ersichtlich ist, sind insbesondere eine Höhenabmessung W11 in der axialen Richtung der Isolationsabdeckung 161 und eine Höhenabmessung W12 in der axialen Richtung der Isolationsabdeckung 162 W11 > W12. Wenn nämlich das Leitermaterial CR in mehreren Lagen gewickelt ist, muss eine Wickellage des Leitermaterials CR in einer Richtung geschaltet werden (Spurwechsel), die rechtwinkelig zu der Wickelrichtung (Überlappungsrichtung) der Wicklung ist. Es ist davon auszugehen, dass sich die Wicklungsbreite durch das Umschalten vergrößert. Ergänzend ist die Isolationsabdeckung 161 der Isolationsabdeckungen 161 und 162 ein Teil, das den ersten Kreuzungsabschnitt 153A auf einer Seite abdeckt, die den Wicklungsanfang und das Wicklungsende des Leitermaterials CR hat. Dadurch, dass der Wicklungsanfang und das Wicklungsende des Leitermaterials CR eingeschlossen sind, ist ein Wicklungsrand (Überlappungsrand) des Leitermaterials CR größer als in anderen Abschnitten. Dadurch vergrößert sich die Wicklungsbreite. In Anbetracht dessen ist die Höhenabmessung W11 in der axialen Richtung der Isolationsabdeckung 161 größer als die Höhenabmessung W12 in der axialen Richtung der Isolationsabdeckung 162. Somit wird im Gegensatz zu einem Fall, in dem die Höhenmaße W11 und W12 der Isolationsabdeckungen 161 und 162 gleich sind, ein Problem unterdrückt, bei dem die Zahl der Windungen des Leitermaterials CR durch die Isolationsabdeckungen 161 und 162 eingeschränkt wird.
Als nächstes wird das zweite Spulenmodul 150B beschrieben.
Die 22(a) ist eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration des zweiten Spulenmoduls 150B. Die 22(b) ist eine perspektivische Ansicht, in der die Bestandteile des zweiten Spulenmoduls 150B explodiert dargestellt sind. Darüber hinaus ist die 23 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 23 - 23 aus der 22(a).
Wie aus der 22(a) und der 22(b) ersichtlich ist, hat das zweite Spulenmodul 150B die zweite Teilwicklung 151B, die dadurch konfiguriert ist, dass das Leitermaterial CR in mehreren Lagen in ähnlicher Weise wie die erste Teilwicklung 151A gewickelt ist, und die Isolationsabdeckungen 163 und 164, die in der axialen Richtung an einer Stirnseite und der anderen Stirnseite der zweiten Teilwicklung 151B angebracht sind. Die Isolationsabdeckungen 163 und 164 sind aus einem isolierenden Material wie z.B. einem Kunstharz geformt.
Die zweite Teilwicklung 151B hat ein Paar von Zwischenleiterabschnitten 152, die parallel zueinander und in einer linearen Form vorgesehen sind, und ein Paar von zweiten Kreuzungsabschnitten 153B, die jeweils das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 an beiden Enden in der axialen Richtung verbinden. Die zweite Teilwicklung 151B wird durch das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 und das Paar von zweiten Kreuzungsabschnitten 153B in eine Ringform gebracht. Das Paar der Zwischenleiterabschnitte 152 in der zweiten Teilwicklung 151B hat die gleiche Konfiguration wie die Zwischenleiterabschnitte 152 in der ersten Teilwicklung 151A. In dem Gegensatz dazu unterscheidet sich die Konfiguration des Paares der zweiten Kreuzungsabschnitte 153B von der der ersten Kreuzungsabschnitte 153A in der ersten Teilwicklung 151A. Der zweite Kreuzungsabschnitt 153B der zweiten Teilwicklung 151B ist so vorgesehen, dass er sich in der axialen Richtung in einer linearen Form von dem Zwischenleiterabschnitt 152 aus erstreckt, ohne in der radialen Richtung gebogen zu sein. 18 zeigt deutlich die Unterschiede zwischen den Teilwicklungen 151A und 151B in dem Vergleich.
In der zweiten Teilwicklung 151B sind die Endabschnitte des Leitermaterials CR aus einem zweiten Kreuzungsabschnitt 153B (der zweite Kreuzungsabschnitt 153B auf einer Oberseite aus der 22(b)), der zweiten Kreuzungsabschnitte 153B auf beiden Seiten in der axialen Richtung herausgezogen, und die Endabschnitte dienen als die Wicklungsendabschnitte 154 und 155. Darüber hinaus ist auch in der zweiten Teilwicklung 151B in ähnlicher Weise wie in der ersten Teilwicklung 151A einer der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 mit dem Stromeingangs-/-Ausgangsanschluss und der andere mit dem Neutralpunkt verbunden.
In der zweiten Teilwicklung 151B ist in ähnlicher Weise wie in der ersten Teilwicklung 151A der folienartige Isolationsabdeckungskörper 157 vorgesehen, um den Zwischenleiterabschnitt 152 abzudecken. Der Isolationsabdeckungskörper 157 verwendet das Folienmaterial FM, das in der axialen Richtung mindestens die Länge des Isolationsabdeckungsbereichs des Zwischenleiterabschnitts 152 als axiale Abmessung aufweist, und durch das um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelte Folienmaterial FM bereitgestellt ist.
Die Konfiguration in Bezug auf den Isolationsabdeckungskörper 157 ist auch in den Teilwicklungen 151A und 151B im Wesentlichen ähnlich. Das heißt, wie aus der 23 ersichtlich ist, bedeckt das Folienmaterial FM den Umfang des Zwischenleiterabschnitts 152 in einem Zustand, in dem sich dessen Endabschnitte in der Umfangsrichtung überlappen. In dem Zwischenleiterabschnitt 152 ist der Isolationsabdeckungskörper 157 so vorgesehen, dass er in der Umfangsrichtung zwei Seitenflächen und in der radialen Richtung zwei Seitenflächen vollständig abdeckt. In diesem Fall ist in dem Isolationsabdeckungskörper 157, der den Zwischenleiterabschnitt 152 abdeckt, der Überlappungsabschnitt OL, in dem sich das Folienelement FM überlappt, in einem Abschnitt vorgesehen, der dem Zwischenleiterabschnitt 152 der Teilwicklung 151 einer anderen Phase gegenüberliegt, d. h. einer der beiden in Umfangsrichtung verlaufenden Seitenflächen des Zwischenleiterabschnitts 152. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Überlappungsabschnitte OL auf der gleichen Seite in der Umfangsrichtung in dem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 vorgesehen.
In der zweiten Teilwicklung 151B ist der Isolationsabdeckungskörper 157 über einen Bereich von dem Zwischenleiterabschnitt 152 bis zu von den Isolationsabdeckungen 163 und 164 abgedeckten Abschnitten (d.h. Abschnitte auf der Innenseite der Isolationsabdeckungen 163 und 164) in den zweiten Kreuzungsabschnitten 153B auf beiden Seiten in der axialen Richtung vorgesehen. In Bezug auf die 17 ist ein Bereich AX2 in dem zweiten Spulenmodul 150B ein Abschnitt, der nicht durch die Isolationsabdeckungen 163 und 164 abgedeckt ist. Der Isolationsabdeckungskörper 157 ist über einen Bereich vorgesehen, der sich oberhalb und unterhalb des Bereichs AX2 erstreckt.
In den beiden Teilwicklungen 151A und 151B sind die Isolationsabdeckungskörper 157 über Bereichen vorgesehen, die Teile der Kreuzungsabschnitte 153A und 153B umfassen. Das heißt, in den Teilwicklungen 151A und 151B sind die Isolationsabdeckungskörper 157 in den Zwischenleiterabschnitten 152 und Abschnitten der Überkreuzungsabschnitte 153A und 153B vorgesehen, die sich kontinuierlich linear von den Zwischenleiterabschnitten 152 erstrecken. Da jedoch die Längen in der axialen Richtung zwischen den Teilwicklungen 151A und 151B unterschiedlich sind, unterscheiden sich auch die Flächen in der axialen Richtung der Isolationsabdeckungskörper 157.
Nachfolgend werden Konfigurationen der Isolationsabdeckungen 163 und 164 beschrieben.
Die Isolationsabdeckung 163 ist in dem zweiten Kreuzungsabschnitt 153B an einer Seite in der axialen Richtung der zweiten Teilwicklung 151B angebracht. Die Isolationsabdeckung 164 ist in dem zweiten Kreuzungsabschnitt 153B in der axialen Richtung an der anderen Seite der zweiten Teilwicklung 151B montiert. 24(a) und 24(b) zeigen die Anordnung der Isolationsabdeckung 163, der Isolationsabdeckungen 163 und 164. 24(a) und 24(b) sind perspektivische Ansichten der Isolationsabdeckung 163 aus zwei unterschiedlichen Richtungen.
Wie aus der 24(a) und der 24(b) ersichtlich ist, weist die Isolationsabdeckung 163 ein Paar von Seitenflächenabschnitten 181 auf, die Seitenflächen der in Umfangsrichtung sind, einen Außenflächenabschnitt 182 in der axialen Richtung auf der Außenseite, einen Vorderflächenabschnitt 183 in der radialen Richtung auf der Innenseite und einen Rückflächenabschnitt 184 in der radialen Richtung auf der Außenseite. Diese Abschnitte 181 bis 184 sind jeweils plattenförmig ausgebildet und in einer dreidimensionalen Form miteinander verbunden, so dass nur die Innenseite in der axialen Richtung offen ist. Jeder der beiden Seitenflächenabschnitte 181 ist so ausgerichtet, dass er sich in dem zusammengebauten Zustand an der Kernbaugruppe CA in der Richtung einer axialen Mitte der Kernbaugruppe CA erstreckt. Daher liegen in einem Zustand, in dem die mehreren zweiten Spulenmodule 150B in einer Anordnung in der Umfangsrichtung angeordnet sind, die Seitenflächenabschnitte 181 der Isolationsabdeckungen 163 der zweiten Spulenmodule 150A, die einander benachbart sind, einander in einem Zustand der Berührung oder der Nähe gegenüber. Dadurch kann eine vorteilhafte ringförmige Anordnung erreicht werden, während eine gegenseitige Isolierung zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten zweiten Spulenmodulen 150B erreicht wird.
In der Isolationsabdeckung 163 ist in dem vorderen Oberflächenabschnitt 183 ein Öffnungsabschnitt 185a vorgesehen, um den Wicklungsendabschnitt 154 der zweiten Teilwicklung 151B herauszuziehen. Ein Öffnungsabschnitt 185b ist in dem äußeren Oberflächenabschnitt 182 vorgesehen, um den Wicklungsendabschnitt 155 der zweiten Teilwicklung 151B herauszuziehen.
Ein vorstehender Abschnitt 186, der in der radialen Richtung zu der Innenseite hin vorsteht, ist in dem vorderen Oberflächenabschnitt 183 der Isolationsabdeckung 163 vorgesehen. Der vorstehende Abschnitt 186 ist so vorgesehen, dass er in einer Position, die in der Umfangsrichtung der Isolationsabdeckung 163 in der Mitte zwischen einem Ende und dem anderen Ende liegt, in der radialen Richtung weiter zu der Innenseite als der zweite Kreuzungsabschnitt 153B vorsteht. Der vorstehende Abschnitt 186 hat eine sich verjüngende Form, die sich in der Draufsicht zu der Innenseite hin in der radialen Richtung verjüngt. Ein Durchgangsloch 187, das sich in der axialen Richtung erstreckt, ist in einem Spitzenstirnabschnitt des en Abschnitts 186 vorgesehen. Hier ist eine Konfiguration des vorstehenden Abschnitts 186 beliebig, solange der vorstehende Abschnitt 186 in der radialen Richtung weiter zu der Innenseite hin vorsteht als der zweite Kreuzungsabschnitt 153B und das Durchgangsloch 187 in der Position vorgesehen ist, die in der Umfangsrichtung der Isolationsabdeckung 163 in der Mitte zwischen einem Ende und dem anderen Ende liegt. Wenn jedoch ein Zustand der Überlappung mit der Isolationsabdeckung 161 auf der Innenseite in der axialen Richtung angenommen wird, ist der vorstehende Abschnitt 186 vorzugsweise so ausgebildet, dass er in der Umfangsrichtung eine schmale Breite aufweist, um ein Zusammenstoßen mit den Wicklungsendabschnitten 154 und 155 zu verhindern.
Eine Dicke in der axialen Richtung in dem Spitzenstirnabschnitt auf der Innenseite in der radialen Richtung des vorstehenden Abschnitts 186 wird stufenweise dünner. Das Durchgangsloch 187 ist in einem unteren Stufenabschnitt 186a vorgesehen, der der dünnere Abschnitt ist. In dem zusammengebauten Zustand des zweiten Spulenmoduls 150B an der Kernbaugruppe CA entspricht der untere Stufenabschnitt 186a einem Abschnitt, in dem eine Höhe von der Endfläche in der axialen Richtung des inneren zylindrischen Elements 81 geringer als eine Höhe des zweiten Kreuzungsabschnitts 153B ist.
Wie aus der 23 ersichtlich ist, ist darüber hinaus ein Durchgangsloch 188, das in der axialen Richtung durchläuft, in dem vorstehenden Abschnitt 186 vorgesehen. Infolgedessen kann in einem Zustand, in dem sich die Isolationsabdeckungen 161 und 163 in der axialen Richtung überlappen, das Füllen mit einem Klebstoff zwischen den Isolationsabdeckungen 161 und 163 durch das Durchgangsloch 188 durchgeführt werden.
Obwohl auf eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verzichtet wird, weist die Isolationsabdeckung 164 in der axialen Richtung auf der anderen Seite eine Konfiguration auf, die derjenigen der Isolationsabdeckung 163 im Wesentlichen ähnlich ist. In ähnlicher Weise wie die Isolationsabdeckung 163 hat die Isolationsabdeckung 164 das Paar von Seitenflächenabschnitten 181, den Außenflächenabschnitt 182 in der axialen Richtung auf der Außenseite, den vorderen Flächenabschnitt 183 in der radialen Richtung auf der Innenseite und den hinteren Flächenabschnitt 184 in der radialen Richtung auf der Außenseite. Darüber hinaus hat die Isolationsabdeckung 164 das Durchgangsloch 187, das in dem Spitzenstirnabschnitt des vorstehenden Abschnitts 186 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist die Isolationsabdeckung 164 im Unterschied zu der Isolationsabdeckung 163 so konfiguriert, dass sie keinen Öffnungsabschnitt aufweist, um die Wicklungsendabschnitte 154 und 156 der zweiten Teilwicklung 151B herauszuziehen.
In der radialen Richtung des Paares von Seitenflächenabschnitten 181 unterscheiden sich die Breitenabmessungen zwischen den Isolationsabdeckungen 163 und 164. Wie aus der 17 ersichtlich ist, ist insbesondere eine Breitenabmessung W21 in der radialen Richtung des Seitenflächenabschnitts 181 in der Isolationsabdeckung 163 und eine Breitenabmessung W22 in der radialen Richtung des Seitenflächenabschnitts 181 in der Isolationsabdeckung 164 W21 > W22. Das heißt, die Isolationsabdeckung 163 der Isolationsabdeckungen 163 und 164 ist ein Abschnitt, der den zweiten Kreuzungsabschnitt 153B auf der Seite abdeckt, die den Wicklungsanfang und das Wicklungsende des Leitermaterials CR hat. Dadurch, dass der Wicklungsanfang und das Wicklungsende des Leitermaterials CR eingeschlossen sind, ist der Wicklungsrand (Überlappungsrand) des Leitermaterials CR größer als in anderen Abschnitten. Dadurch vergrößert sich die Wicklungsbreite. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist das Breitenmaß W21 in der radialen Richtung der Isolationsabdeckung 163 größer als das Breitenmaß W22 in der radialen Richtung der Isolationsabdeckung 164. Somit wird im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Breitenmaße W21 und W22 der Isolationsabdeckungen 163 und 164 gleich sind, ein Problem unterdrückt, in dem die Anzahl der Windungen des Leitermaterials CR durch die Isolationsabdeckungen 163 und 164 eingeschränkt wird.
Die 25 ist eine Skizze, die eine Überlappungsposition des Folienmaterials FM in einem Zustand zeigt, in dem die Spulenmodule 150A und 150B in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Wie oben beschrieben wurde, bedeckt das Filmmaterial FM in den Spulenmodulen 150A und 150B den Umfang des Zwischenleiterabschnitts 152 so, dass es in einem Abschnitt überlappt, der dem Zwischenleiterabschnitt 152 der Teilwicklung 151 einer anderen Phase gegenüberliegt, d.h. die Seitenfläche in der Umfangsrichtung des Zwischenleiterabschnitts 152 (siehe 20 und 23). Darüber hinaus sind in dem Zustand, in dem die Spulenmodule 150A und 150B in der Umfangsrichtung angeordnet sind, die Überlappungsabschnitte OL des Folienmaterials FM auf der gleichen Seite (in der Zeichnung eine rechte Seite in Umfangsrichtung) beider Seiten in der Umfangsrichtung angeordnet. Dies hat zur Folge, dass in den in der Umfangsrichtung benachbarten Zwischenleiterabschnitten 152 der Teilwicklungen 151A und 151B unterschiedlicher Phasen die Überlappungsabschnitte OL des Folienmaterials FM in der Umfangsrichtung einander nicht überlappen. In diesem Fall überlappen sich maximal drei Lagen des Folienmaterials FM zwischen den in der Umfangsrichtung angeordneten Zwischenleiterabschnitten 152.
Als nächstes wird eine Konfiguration beschrieben, die sich auf die Montage der Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA bezieht.
Die Spulenmodule 150A und 150B sind so konfiguriert, dass die Längen in der axialen Richtung voneinander abweichen und die Formen der Kreuzungsabschnitte 153A und 153B der Teilwicklungen 151A und 151B voneinander abweichen. Die Spulenmodule 150A und 150B sind in einem Zustand an der Kernbaugruppe CA befestigt, in dem der erste Kreuzungsabschnitt 153A des ersten Spulenmoduls 150A in der axialen Richtung auf der Innenseite und der zweite Kreuzungsabschnitt 153B des zweiten Spulenmoduls 150B in der axialen Richtung auf der Außenseite liegt. Was die Isolationsabdeckungen 161 bis 164 betrifft, so sind die Isolationsabdeckungen 161 bis 164 an der Kernbaugruppe CA in einem Zustand befestigt, in dem die Isolationsabdeckungen 161 und 163 in der axialen Richtung auf einer Stirnseite in der axialen Richtung der Spulenmodule 150A und 150B überlappen, und die Isolationsabdeckungen 162 und 164 in der axialen Richtung auf der anderen Stirnseite in der axialen Richtung überlappen.
Die 26 ist eine Draufsicht auf einen Zustand, in dem eine Vielzahl von Isolationsabdeckungen 161 in der Umfangsrichtung in einem zusammengebauten Zustand der ersten Spulenmodule 150A an der Kernbaugruppe CA angeordnet sind. 27 ist eine Draufsicht auf einen Zustand, in dem mehrere Isolationsabdeckungen 161 und 163 in Umfangsrichtung in einem zusammengebauten Zustand des ersten Spulenmoduls 150A und des zweiten Spulenmoduls 150B an der Kernbaugruppe CA angeordnet sind. Darüber hinaus ist 28(a) eine Längsschnittansicht eines Zustands vor der Befestigung durch einen Befestigungsstift 191 in dem zusammengebauten Zustand der Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA. 28(b) ist eine Längsschnittansicht eines Zustands nach der Befestigung durch den Befestigungsstift 191 in dem zusammengebauten Zustand der Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA.
Wie aus der 26 ersichtlich ist, sind in dem Zustand, in dem die Vielzahl der Spulenmodule 150A an der Kernbaugruppe CA montiert sind, die Vielzahl der Isolationsabdeckungen 161 jeweils so angeordnet, dass die Seitenflächenabschnitte 171 zueinander in einem Zustand der Berührung oder der Nähe sind. Die Isolationsabdeckungen 161 sind so angeordnet, dass eine Grenzlinie LB, an der die Seitenflächenabschnitte 171 einander gegenüberliegen, und der ausgesparte Abschnitt 105 an der Endfläche in der axialen Richtung des inneren zylindrischen Elements 81 zusammenfallen. In diesem Fall wird aufgrund der Tatsache, dass die Seitenflächenabschnitte 171 der Isolationsabdeckungen 161, die in der Umfangsrichtung aneinander angrenzen, in einem Zustand der Berührung oder der Nähe zueinander sind, ein Durchgangslochabschnitt, der sich in der axialen Richtung erstreckt, durch die ausgesparten Abschnitte 177 der Isolationsabdeckungen 161 ausgebildet, und die Positionen des Durchgangslochabschnitts und des ausgesparten Abschnitts 105 befinden sich in einem zusammenfallenden Zustand.
Wie aus der 27 ersichtlich ist, werden darüber hinaus die zweiten Spulenmodule 150B weiter an einem integrierten Körper der Kernbaugruppe CA und der ersten Spulenmodule 150A zusammengebaut. In dem Zusammenhang mit diesem Zusammenbau sind die mehreren Isolationsabdeckungen 163 so angeordnet, dass die Seitenflächenabschnitte 171 zueinander in einem Zustand der Berührung oder der Nähe sind. In diesem Zustand sind die Kreuzungsbereiche 153A und 153B so angeordnet, dass sie sich auf einem Kreis schneiden, auf dem die Zwischenleiterbereiche 152 in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Isolationsabdeckung 163 ist so angeordnet, dass der vorstehende Abschnitt 186 die Isolationsabdeckungen 161 in der axialen Richtung überlappt, und das Durchgangsloch 187 in dem vorstehenden Abschnitt 186 ist in der axialen Richtung mit dem Durchgangslochabschnitt verbunden, der durch die ausgesparten Abschnitte 177 in den Isolationsabdeckungen 161 ausgebildet ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird der vorstehende Abschnitt 186 der Isolationsabdeckung 163 durch das Paar von vorstehenden Abschnitten 178, die in den Isolationsabdeckungen 161 vorgesehen sind, in eine vorbestimmte Position geführt. Infolgedessen stimmt die Position des Durchgangslochs 187 auf der Seite der Isolationsabdeckung 163 mit dem Durchgangslochabschnitt auf der Seite der Isolationsabdeckung 161 und dem ausgesparten Abschnitt 105 des inneren zylindrischen Elements 81 überein. Das heißt, dass in dem Zustand, in dem die Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA zusammengebaut sind, der ausgesparte Abschnitt 177 der Isolationsabdeckung 161 zu der Rückseite der Isolationsabdeckung 163 hin positioniert ist. Daher kann die Positionierung des Durchgangslochs 187 des vorstehenden Abschnitts 186 zu den ausgesparten Abschnitten 177 der Isolationsabdeckungen 161 schwierig sein. In dieser Hinsicht wird die Positionierung der Isolationsabdeckung 163 zu den Isolationsabdeckungen 161 dadurch erleichtert, dass der vorstehende Abschnitt 186 der Isolationsabdeckung 163 durch das Paar von vorstehenden Abschnitten 178 der Isolationsabdeckungen 161 geführt wird.
Wie aus der 28(a) und der 28(b) ersichtlich ist, wird dann in dem Abschnitt, in dem die Isolationsabdeckungen 161 und der vorstehende Abschnitt 186 der Isolationsabdeckung 163 überlappen, die Fixierung durch den Befestigungsstift 191, der als Fixierelement dient, in einem Zustand durchgeführt, in dem die Isolationsabdeckungen 161 und der vorstehende Abschnitt 186 in Eingriff sind. Genauer gesagt, wird der Befestigungsstift 191 in einem Zustand, in dem der ausgesparte Abschnitt 105 des inneren zylindrischen Elements 81, die ausgesparten Abschnitten 177 der Isolationsabdeckungen 161 und das Durchgangsloch 187 der Isolationsabdeckung 163 aufeinander ausgerichtet sind, in die ausgesparten Abschnitten 105 und 177 und das Durchgangsloch 187 eingeführt. Dadurch werden die Isolationsabdeckungen 161 und 163 fest mit dem inneren zylindrischen Teil 81 verbunden. Infolge der vorliegenden Konfiguration sind die in der Umfangsrichtung benachbarten Spulenmodule 150A und 150B durch den gemeinsamen Befestigungsstift 191 an der Kernbaugruppe CA in dem Spulenende CE befestigt. Der Befestigungsstift 191 kann vorzugsweise aus einem Material bestehen, das eine günstige Wärmeleitfähigkeit aufweist. Beispielsweise kann der Befestigungsstift 191 ein Metallstift sein.
Wie aus der 28(b) ersichtlich ist, ist der Befestigungsstift 191 an dem unteren Stufenabschnitt 186a des vorstehenden Abschnitts 186 der Isolationsabdeckung 163 angebracht. In diesem Zustand ragt ein oberer Endabschnitt des Befestigungsstifts 191 über den unteren Stufenabschnitt 186a hinaus, jedoch nicht über eine obere Fläche (Außenflächenabschnitt 182) der Isolationsabdeckung 163. In diesem Fall ist der Befestigungsstift 191 länger als eine axiale Höhenabmessung des überlappenden Abschnitts zwischen der Isolationsabdeckung 161 und dem vorstehenden Abschnitt 186 (unterer Stufenabschnitt 186a) der Isolationsabdeckung 163 und hat einen Rand, der nach oben vorsteht. Wenn der Befestigungsstift 191 in die ausgesparten Abschnitte 105 und 177 und das Durchgangsloch 187 eingeführt wird (d.h. während eines Befestigungsvorgangs des Befestigungsstifts 191), wird der Vorgang daher als leichter durchführbar angesehen. Da der obere Endabschnitt des Befestigungsstifts 191 nicht über die obere Fläche (Außenflächenabschnitt 182) der Isolationsabdeckung 163 hinausragt, kann außerdem ein Problem unterdrückt werden, in dem eine axiale Länge des Stators 60 als Folge des Vorsprungs des Befestigungsstifts 191 lang wird.
Nach der Befestigung der Isolationsabdeckungen 161 und 163 durch den Befestigungsstift 191 erfolgt das Befüllen mit dem Klebstoff durch die in der Isolationsabdeckung 163 vorgesehene Durchgangsbohrung 188. Dadurch werden die sich in der axialen Richtung überlappenden Isolationsabdeckungen 161 und 163 fest miteinander verbunden. In der 28(a) und der 28(b) ist die Durchgangsbohrung 188 der Einfachheit halber in einem Bereich von der Oberseite bis zu der Unterseite der Isolationsabdeckung 163 dargestellt. In Wirklichkeit ist das Durchgangsloch 188 jedoch in einem dünnen Plattenabschnitt vorgesehen, der durch Stanzen oder dergleichen ausgebildet wird.
Wie aus der 28(b) ersichtlich ist, ist eine Befestigungsposition der Isolationsabdeckungen 161 und 163 durch den Befestigungsstift 191 eine Endfläche in der axialen Richtung des Statorhalters 70, die in der radialen Richtung (linke Seite in der Zeichnung) weiter zu der Innenseite hin liegt als der Statorkern 62. Die Befestigung durch den Befestigungsstift 191 erfolgt an dem Statorhalter 70. Das heißt, der erste Kreuzungsabschnitt 153A wird an der Endfläche in der axialen Richtung des Statorhalters 70 befestigt. In diesem Fall ist der Kühlmitteldurchgang 85 in dem Statorhalter 70 vorgesehen. Somit wird die in der ersten Teilwicklung 151A erzeugte Wärme von dem ersten Kreuzungsabschnitt 153A direkt in der Nähe des Kühlmitteldurchgangs 85 in dem Statorhalter 70 übertragen. Darüber hinaus wird der Befestigungsstift 191 in den ausgesparten Abschnitt 105 des Statorhalters 70 eingeführt, und die Übertragung von Wärme auf die Seite des Statorhalters 70 wird durch den Befestigungsstift 191 gefördert. Als Ergebnis dieser Konfiguration wird eine Verbesserung der Kühlleistung der Statorwicklung 61 erreicht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils achtzehn der Isolationsabdeckungen 161 und 163 so angeordnet, dass sie sich in der axialen Richtung an den Innen- und Außenseiten in dem Spulenende CE überlappen. Gleichzeitig sind die ausgesparten Abschnitten 105 an achtzehn Stellen, die der Anzahl der Isolationsabdeckungen 161 und 163 entsprechen, in der axialen Richtung des Statorhalters 70 auf der Endfläche vorgesehen. Darüber hinaus ist die Befestigung in den ausgesparten Abschnitten 105 an den achtzehn Stellen durch den Befestigungsstift 191 durchgeführt.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, gilt dies in ähnlicher Weise für die Isolationsabdeckungen 162 und 164 in der axialen Richtung auf der gegenüberliegenden Seite. Das heißt, dass erstens bei der Montage der ersten Spulenmodule 150A als Ergebnis der seitlichen Oberflächenabschnitte 171 der Isolationsabdeckungen 162, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, ein sich in der axialen Richtung erstreckender Durchgangslochabschnitt durch die ausgesparten Abschnitte 177 der Isolationsabdeckungen 162 ausgebildet wird. Die Positionen des Durchgangslochabschnitts und des ausgesparten Abschnitts 106 auf der Endfläche in der axialen Richtung des äußeren zylindrischen Elements 71 fallen zusammen. Außerdem stimmt infolge der Montage der zweiten Spulenmodule 150B die Position des Durchgangslochs 187 auf der Seite der Isolationsabdeckung 164 mit dem Durchgangslochabschnitt auf der Seite der Isolationsabdeckung 163 und dem ausgesparten Abschnitt 106 des äußeren zylindrischen Elements 71 überein. Dadurch, dass der Befestigungsstift 191 in die ausgesparten Abschnitte 106 und 107 und das Durchgangsloch 187 eingeführt ist, sind die Isolationsabdeckungen 162 und 164 einstückig an dem äußeren zylindrischen Element 71 befestigt.
In der Montage der Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA können alle ersten Spulenmodule 150A zunächst an der äußeren Umfangsseite der Kernbaugruppe CA angebracht werden. Anschließend können alle zweiten Spulenmodule 150B montiert und mit den Befestigungsstiften 841 befestigt werden. Alternativ dazu können zwei erste Spulenmodule 150A und ein einzelnes zweites Spulenmodul 150B zunächst mit einem einzigen Befestigungsstift 191 an der Kernbaugruppe CA befestigt werden. Anschließend können der Zusammenbau des ersten Spulenmoduls 150A, der Zusammenbau des zweiten Spulenmoduls 150B und die Befestigung mit dem Befestigungsstift 191 wiederholt in dieser Reihenfolge durchgeführt werden.
Als nächstes wird das Stromschienenmodul 200 beschrieben.
Das Stromschienenmodul 200 ist ein Wicklungsverbindungselement, das mit der Teilwicklung 151 jedes Spulenmoduls 150 in der Statorwicklung 61 elektrisch verbunden ist, ein Ende der Teilwicklung 151 jeder Phase parallel für jede Phase verbindet und das andere Ende jeder Teilwicklung 151 durch einen Neutralpunkt verbindet. Die 29 ist eine perspektivische Ansicht des Stromschienenmoduls 200. Die 30 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines vertikalen Querschnitts des Stromschienenmoduls 200.
Das Stromschienenmodul 200 hat einen ringförmigen Abschnitt 201, der eine Kreisringform aufweist, eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 202, die sich von dem ringförmigen Abschnitt 201 erstrecken, und drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 203, die für jede Phasenwicklung vorgesehen sind. Beispielsweise kann der ringförmige Abschnitt 201 durch ein isolierendes Element wie Harz in die Kreisringform gebracht werden.
Wie aus der 30 ersichtlich ist, weist der ringförmige Abschnitt 201 eine laminierte Platte 204 auf, die zu einer im Wesentlichen kreisringförmigen Plattenform ausgebildet und in mehreren Schichten (fünf Schichten gemäß der vorliegenden Ausführungsform) in der axialen Richtung laminiert ist. Vier Stromschienen 211 bis 214 sind in einem Zustand vorgesehen, in dem die Stromschienen 211 bis 214 sandwichartig zwischen den laminierten Platten 204 angeordnet sind. Die Stromschienen 211 bis 214 sind jeweils kreisringförmig und bestehen aus der Stromschiene 211 für die U-Phase, der Stromschiene 212 für die V-Phase, der Stromschiene 213 für die W-Phase und der Stromschiene 214 für den Sternpunkt. Diese Stromschienen 211 bis 214 sind innerhalb des ringförmigen Teils 201 so in der axialen Richtung angeordnet, dass sich die Plattenflächen gegenüberliegen. Die Lamellenbleche 204 und die Stromschienen 211 bis 214 sind miteinander durch einen Klebstoff verbunden. Als Klebstoff wird vorzugsweise eine Klebefolie verwendet. Es ist aber auch eine Anordnung möglich, in der ein flüssiger oder ein halbflüssiger Klebstoff aufgetragen wird. Darüber hinaus ist in jeder der Stromschienen 211 bis 214 der Verbindungsanschluss 202 so angeschlossen, dass er in der radialen Richtung von dem ringförmigen Abschnitt 201 nach außen absteht.
Ein vorstehender Abschnitt 201a, der sich in einer Ringform erstreckt, ist auf einer oberen Oberfläche des ringförmigen Abschnitts 201 vorgesehen, d.h. auf einer oberen Oberfläche der laminierten Platte 204 auf der Seite mit der größten Oberfläche unter den laminierten Platten 204, die in fünf Schichten vorgesehen sind.
Hier ist das Stromschienenmodul 200 lediglich dasjenige, in dem die Stromschienen 211 bis 214 so vorgesehen sind, dass sie in dem Inneren des ringförmigen Abschnitts 201 eingebettet sind. Die in vorgegebenen Abständen angeordneten Stromschienen 211 bis 214 können einstückig mittels Insert-Molding geformt sein. Darüber hinaus ist die Anordnung der Stromschienen 211 bis 214 nicht auf die Konfiguration beschränkt, bei der alle Stromschienen 211 bis 214 in der axialen Richtung angeordnet sind und alle Plattenoberflächen in dieselbe Richtung ausgerichtet sind. Die Stromschienen 211 bis 214 können auch in der radialen Richtung angeordnet sein. Die Stromschienen 211 bis 214 können in der axialen Richtung in zwei Reihen und in der radialen Richtung in zwei Reihen angeordnet sein. Mindestens eine der Stromschienen 211 bis 214 kann sich in der Richtung unterscheiden, in der sich die Plattenoberfläche erstreckt.
In der 29 sind die Verbindungsanschlüssen 202 so vorgesehen, dass sie in der Umfangsrichtung des ringförmigen Abschnitts 201 angeordnet sind und sich in der axialen Richtung an der Außenseite in der radialen Richtung erstrecken. Die Verbindungsanschlüssen 202 umfassen einen Verbindungsanschluss, der mit der Stromschiene 211 für die U-Phase verbunden ist, einen Verbindungsanschluss, der mit der Stromschiene 212 für die V-Phase verbunden ist, einen Verbindungsanschluss, der mit der Stromschiene 213 für die W-Phase verbunden ist, und einen Verbindungsanschluss, der mit der Stromschiene 214 für den Neutralpunkt verbunden ist. Die Anzahl der Verbindungsanschlüsse 202 ist gleich der Anzahl der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der Teilwicklungen 151 der Spulenmodule 150. An jeden der Verbindungsanschlüsse 202 wird jeweils ein Wicklungsendabschnitt 154 und 155 der Teilwicklung 151 angeschlossen. Somit ist das Stromschienenmodul 200 mit jeder der Teilwicklungen 151 der U-Phase, der Teilwicklungen 151 der V-Phase und der Teilwicklungen 151 der W-Phase verbunden.
Der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 203 kann beispielsweise aus einem Stromschienenmaterial bestehen und ist so angeordnet, dass er sich in der axialen Richtung erstreckt. Die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 203 umfassen einen Eingangs-/ Ausgangsanschluss 203U für die U-Phase, einen Eingangs-/ Ausgangsanschluss 203V für die V-Phase und einen Eingangs-/ Ausgangsanschluss 203W für die W-Phase. Diese Eingangs-/ Ausgangsanschlüsse 203 sind jeweils mit den Stromschienen 211 bis 213 für jede Phase innerhalb des ringförmigen Teils 201 verbunden. Die Einspeisung und Ausgabe von elektrischer Leistung von einem Wechselrichter (nicht dargestellt) an die Phasenwicklung jeder Phase der Statorwicklung 61 erfolgt über die Eingangs-/ Ausgangsanschlüsse 203.
Hier kann ein Stromsensor, der den Phasenstrom jeder Phase erfasst, in das Stromschienenmodul 200 integriert sein. In diesem Fall ist ein Stromerfassungsanschluss in dem Stromschienenmodul 200 vorgesehen. Ein Erfassungsergebnis des Stromsensors wird über den Stromerfassungsanschluss an ein Steuergerät (nicht dargestellt) ausgegeben.
Darüber hinaus hat der ringförmige Abschnitt 201 eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 205, die in der Richtung der inneren Umfangsseite als Abschnitte vorstehen, die an dem Statorhalter 70 befestigt sind. Ein Durchgangsloch 206, das sich in der axialen Richtung erstreckt, ist in dem vorstehenden Abschnitt 205 ausgebildet.
Die 31 ist eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in dem das Stromschienenmodul 200 an den Statorhalter 70 montiert ist. Die 32 ist eine Längsschnittansicht eines Befestigungsabschnitts, der das Stromschienenmodul 200 befestigt. Zu der Konfiguration des Statorhalters 70 vor der Montage des Stromschienenmoduls 200 sei hier auf die 12 verwiesen.
In der 31 ist das Stromschienenmodul 200 auf dem Endplattenabschnitt 91 so vorgesehen, dass es den Nabenabschnitt 92 des inneren zylindrischen Elements 81 umgibt. Das Stromschienenmodul 200 ist an dem Statorhalter 70 (inneres zylindrisches Element 81) durch Befestigung mit einem Befestigungselement 217, wie z.B. einer Schraube, in einem Zustand befestigt, in dem die Positionierung durch einen Zusammenbau an dem Säulenabschnitt 95 (siehe 12) des inneren zylindrischen Elements 81 erfolgt.
Wie aus der 32 ersichtlich ist, ist genauer gesagt der sich in der axialen Richtung erstreckende Säulenabschnitt 95 in dem Endplattenabschnitt 91 des inneren zylindrischen Elements 81 vorgesehen. Darüber hinaus ist das Stromschienenmodul 200 in einem Zustand, in dem der Säulenabschnitt 95 in das Durchgangsloch 206 eingeführt ist, das in der Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 205 vorgesehen ist, durch das Befestigungselement 217 an dem Säulenabschnitt 95 befestigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Stromschienenmodul 200 mit einer Halteplatte 220 befestigt, die aus einem Metallmaterial wie z.B. Eisen besteht. Die Halteplatte 220 hat einen Befestigungsabschnitt 222, der ein Einführungsloch 221 aufweist, in das das Befestigungselement 217 eingeführt wird, einen Druckabschnitt 223, der auf eine obere Fläche des ringförmigen Abschnitts 201 des Stromschienenmoduls 200 drückt, und einen Biegeabschnitt 224, der zwischen dem Befestigungsabschnitt 222 und dem Druckabschnitt 223 vorgesehen ist.
In einem zusammengebauten Zustand der Halteplatte 220 ist das Befestigungselement 217 in einem Zustand in den Säulenabschnitt 95 des inneren zylindrischen Elements 81 eingeschraubt, in dem das Befestigungselement 217 in das Einführungsloch 221 der Halteplatte 220 eingeführt ist. Darüber hinaus befindet sich der Druckabschnitt 223 der Halteplatte 220 in einem Berührungszustand mit der oberen Platte des ringförmigen Abschnitts 201 des Stromschienenmoduls 200. In diesem Fall wird die Halteplatte 220 zusammen mit dem Befestigungselement 217, das in den Säulenabschnitt 95 geschraubt wird, in Richtung der nach unten gerichteten Seite in der Zeichnung gedrückt, und als Reaktion darauf wird der ringförmige Abschnitt 201 durch den Druckabschnitt 223 nach unten gedrückt. Die Druckkraft in der Richtung der nach unten gerichteten Seite in der Zeichnung, die in Verbindung mit dem Einschrauben des Befestigungselements 217 erzeugt wird, wird durch den Biegeabschnitt 224 auf den Druckabschnitt 223 übertragen.
Daher wird das Pressen durch den Pressabschnitt 223 in einem Zustand durchgeführt, in dem das Pressen von einer elastischen Kraft an dem Biegeabschnitt 224 begleitet wird.
Wie oben beschrieben wurde, ist der ringförmige vorstehende Abschnitt 201a auf der oberen Fläche des ringförmigen Abschnitts 201 vorgesehen. Ein Stirnende der Halteplatte 220 auf der Seite des Druckabschnitts 223 kann mit dem vorstehenden Abschnitt 201a in Berührung sein. Infolgedessen wird die nach unten gerichtete Druckkraft beim Ziehen der in der radialen Richtung zu der Außenseite entweichenden Halteplatte 220 unterdrückt. Das heißt, die Druckkraft, die in Verbindung mit dem Verschrauben des Befestigungselements 217 erzeugt wird, wird in geeigneter Weise auf die Seite des Druckabschnitts 223 übertragen.
Wie aus der 31 ersichtlich ist, ist hier in dem zusammengebauten Zustand des Stromschienenmoduls 200 an den Statorhalter 70 der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 203 in einer Position an einer Seite gegenüber der Einlassöffnung 86a und der Auslassöffnung 87a, die mit dem Kühlmitteldurchgang 85 verbunden sind, um 180 Grad in der Umfangsrichtung vorgesehen. Die Eingangs-/ Ausgangsanschluss 203 und die Öffnungen 86a und 87a können gemeinsam in der gleichen Position vorgesehen sein (d.h. nahe beieinander liegen).
Als nächstes wird ein Relaiselement 230 beschrieben, das den Eingangs-/Ausgangsanschluss 203 des Stromschienenmoduls 200 mit einem externen Gerät außerhalb der drehenden elektrischen Maschine 10 elektrisch verbindet.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist in der drehenden elektrischen Maschine 10 der Eingangs-/Ausgangsanschluss 203 des Stromschienenmoduls 200 so vorgesehen, dass er in der Richtung der Außenseite des Gehäusedeckels 242 vorsteht und mit dem Relaiselement 230 an der Außenseite des Gehäusedeckels 242 verbunden ist. Das Relaiselement 230 ist ein Element, das die Verbindung zwischen dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 203 für jede sich von dem Stromschienenmodul 200 erstreckende Phase und einer Stromleitung für jede sich von einem externen Gerät wie einem Wechselrichter erstreckende Phase weiterleitet.
Die 33 ist eine Längsschnittansicht eines Zustands, in dem das Relaiselement 230 an dem Gehäusedeckel 242 befestigt ist. Die 34 ist eine perspektivische Ansicht des Relaiselements 230. Wie aus der 33 ersichtlich ist, ist ein Durchgangsloch 242a in dem Gehäusedeckel 242 ausgebildet, und der Eingangs-/Ausgangsanschluss 203 kann durch das Durchgangsloch 242a herausgezogen werden.
Das Relaiselement 230 hat einen Hauptkörperabschnitt 231, der an der Gehäusedeckel 242 befestigt ist, und einen Anschlusseinführungsabschnitt 232, der in das Durchgangsloch 242a in dem Gehäusedeckel 242 eingeführt wird. Der Anschlusseinführungsabschnitt 232 hat drei Einführungslöcher 233, in die die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 203 der Phasen eingeführt werden, und zwar eines in jedes Einführungsloch 233. Die drei Einführungslöcher 233 sind so ausgebildet, dass eine Querschnittsöffnung eine längliche Form hat und in einer Ausrichtung angeordnet ist, in der eine Längsrichtung im Wesentlichen die Gleiche ist.
In dem Hauptkörperabschnitt 231 sind drei Relaisstromschienen 234 angebracht, die für jede Phase vorgesehen sind. Die Relaisstromschiene 234 wird durch Biegen in eine im Wesentlichen L-ähnliche Form gebildet. Die Relaisstromschiene 234 ist durch ein Befestigungselement 235, wie z.B. eine Schraube, in dem Hauptkörperteil 231 befestigt. Darüber hinaus wird die Relais-Stromschiene 234 durch ein Befestigungselement 236, wie z.B. eine Schraube und eine Mutter, an einem Spitzenstirnabschnitt des Eingangs-/ Ausgangsanschlusses 203 befestigt, der in das Einführungsloch 233 des Anschlusseinführungsabschnitts 232 eingeführt ist.
Hier kann, obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, eine Stromleitung für jede Phase, die sich von einem externen Gerät erstreckt, mit dem Relaiselement 230 verbunden sein. Die Einspeisung und Ausgabe von elektrischer Leistung in und aus dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 203 jeder Phase kann durchgeführt werden.
Als nächstes wird eine Konfiguration des Steuersystems beschrieben, das die drehende elektrische Maschine 10 steuert. Die 35 ist ein elektrischer Schaltplan, der das Steuersystem der drehenden elektrischen Maschine 10 zeigt. Die 36 ist ein funktionales Blockdiagramm, das einen Steuerprozess durch die Steuervorrichtung 270 darstellt.
Wie aus der 35 ersichtlich ist, besteht die Statorwicklung 61 aus einer U-Phasenwicklung, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung. Ein Wechselrichter 260 ist mit der Statorwicklung 61 verbunden. Der Wechselrichter 260 ist durch eine Vollbrückenschaltung konfiguriert, die die gleiche Anzahl von oberen und unteren Armen wie die Anzahl der Phasen aufweist. Der Wechselrichter 260 ist mit einem seriellen Verbindungskörper ausgestattet, der aus einem oberen Armschalter 261 und einem unteren Armschalter 262 für jede Phase besteht. Die Schalter 261 und 262 werden jeweils von einem Treiber 263 ein- und ausgeschaltet. Die Phasenwicklung jeder Phase wird auf der Grundlage des Ein- und Ausschaltens der Schalter 261 und 262 erregt. Jeder der Schalter 261 und 262 kann beispielsweise aus einem Halbleiterschaltelement wie z.B. einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder einem bipolaren Transistor mit isolierter Steuerelektrode (IGBT) bestehen. Außerdem ist ein eine Ladung liefernder Kondensator 254, der die Schalter 261 und 262 mit elektrischer Ladung versorgt, die während des Schaltens benötigt wird, parallel zu dem seriellen Verbindungskörper der Schalter 261 und 262 in dem oberen und unteren Arm jeder Phase angeschlossen.
Jeweils ein Ende der U-Phasen-Wicklung, der V-Phasen-Wicklung und der W-Phasen-Wicklung ist mit einem Zwischenverbindungspunkt zwischen den Schaltern 261 und 262 des oberen und unteren Arms verbunden. Diese Phasenwicklungen sind sternförmig verbunden (Y-Verbindung). Die anderen Enden der Phasenwicklungen sind an einem neutralen Punkt miteinander verbunden.
Eine Steuervorrichtung 270 hat einen Mikrocomputer, der durch eine CPU und verschiedene Speicher konfiguriert ist. Die Steuervorrichtung 270 führt eine Erregungssteuerung durch Ein- und Ausschalten der Schalter 261 und 262 auf der Grundlage verschiedener Arten von Erfassungsinformationen der drehenden elektrischen Maschine 10 und Anforderungen für den Leistungsantrieb und die Energieerzeugung durch. Die Erfassungsinformationen der drehenden elektrischen Maschine 10 können beispielsweise einen Drehwinkel (elektrische Winkelinformationen) des Rotors 20, der von einem Winkelerfasser wie einem Resolver erfasst wird, eine Stromversorgungsspannung (Wechselrichter-Eingangsspannung), die von einem Spannungssensor erfasst wird, und einen Erregungsstrom jeder Phase, der von einem Stromsensor erfasst wird, umfassen. Das Steuergerät 270 kann beispielsweise die Ein-/Aus-Steuerung der Schalter 261 und 262 durch Pulsweitenmodulation (PWM) mit einer vorgegebenen Schaltfrequenz (Trägerfrequenz) oder Rechteckwellensteuerung durchführen. Die Steuervorrichtung 270 kann eine interne Steuervorrichtung sein, die innerhalb der drehenden elektrischen Maschine 10 vorgesehen ist, oder sie kann eine externe Steuervorrichtung sein, die außerhalb der drehenden elektrischen Maschine 10 vorgesehen ist.
Da die drehende elektrische Maschine 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine schlitzlose Struktur (zahnlose Struktur) aufweist, verringert sich eine elektrische Zeitkonstante als Folge der Abnahme der Induktivität in dem Stator 60. Unter solchen Umständen, in denen die elektrische Zeitkonstante klein ist, wird vorzugsweise die Schaltfrequenz (Trägerfrequenz) erhöht und wird vorzugsweise die Schaltgeschwindigkeit erhöht. Dabei sinkt die Leitungsinduktivität durch die Parallelschaltung des eine Ladung liefernden Kondensators 264 mit dem Reihenschaltkörper der Schalter 261 und 262 jeder Phase. Geeignete Überspannungsmaßnahmen können auch in einer Konfiguration getroffen werden, in der die Schaltgeschwindigkeit erhöht wird.
Ein hochpotentialseitiger Anschluss des Wechselrichters 260 ist mit einem positiven Elektrodenanschluss einer Gleichstromversorgung 265 verbunden, und ein niederpotentialseitiger Anschluss ist mit einem negativen Elektrodenanschluss (Erde) der Gleichstromversorgung 265 verbunden. Die Gleichstromversorgung 265 kann beispielsweise durch eine zusammengesetzte Batterie konfiguriert sein, bei der viele Einzelbatterien in Reihe geschaltet sind. Darüber hinaus ist ein Glättungskondensator 266 parallel zu der Gleichstromversorgung 265 mit dem hochpotentialseitigen Anschluss und dem niederpotentialseitigen Anschluss des Wechselrichters 260 verbunden.
Die 36 zeigt einen geregelten Stromsteuerprozess zur Regelung der Phasenströme der U-, V- und W-Phasen.
In der 36 stellt eine Stromanweisungswert-Einstelleinheit 271 einen d-Achsen-Stromanweisungswert und einen q-Achsen-Stromanweisungswert auf der Grundlage eines Leistungslauf-Drehmoment-Anweisungswerts oder eines Leistungserzeugungs-Drehmoment-Anweisungswerts für die drehende elektrische Maschine 10 und einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω, die durch Zeitdifferenzierung eines elektrischen Winkels θ erhalten wird, unter Verwendung eines Drehmoment-dq-Abbilds ein. In diesem Fall kann der Anweisungswert für das leistungserzeugende Drehmoment beispielsweise ein Anweisungswert für das Rückspeisungsdrehmoment sein, wenn die drehende elektrische Maschine 10 als Fahrzeugleistungsquelle verwendet wird.
Eine dq-Wandlereinheit 272 wandelt einen Stromerfassungswert (drei Phasenströme) von einem Stromsensor, der für jede Phase vorgesehen ist, in einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom um, die Komponenten eines rechtwinkeligen zweidimensionalen drehenden Koordinatensystems sind, in dem eine Feldrichtung (Richtung einer Achse eines Magnetfelds oder Feldrichtung) die d-Achse ist.
Eine d-Achsen-Stromregelungssteuereinheit 273 berechnet eine d-Achsen-Anweisungsspannung als eine Stellgröße zur Durchführung einer Regelungssteuerung des d-Achsen-Stroms auf den d-Achsen-Stromanweisungswert. Darüber hinaus berechnet eine q-Achsen-Stromregelungssteuereinheit 274 eine q-Achsen-Anweisungsspannung als Stellgröße zur Durchführung einer Regelung des q-Achsenstroms auf den q-Achsenstrom-Anweisungswert. In den Regelungssteuereinheiten 273 und 274 werden die Anweisungsspannungen unter Verwendung eines proportionalintegralen (PI) Rückkopplungsverfahrens auf der Grundlage der Abweichung des d-Achsenstroms und des q-Achsenstroms von den aktuellen Anweisungswerten berechnet.
Eine Dreiphasen-Wandlereinheit 275 wandelt die d-Achsen- und q-Achsen-Anweisungsspannungen in U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Anweisungsspannungen um. Bei den oben beschriebenen Einheiten 271 bis 275 handelt es sich um eine Regelungssteuerungseinheit, die eine Regelungssteuerung eines Grundwellenstroms beruhend auf einer dq-Transformationstheorie durchführt. Die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Anweisungsspannungen sind geregelte Steuerwerte.
Darüber hinaus erzeugt eine Betriebssignalerzeugungseinheit 276 auf der Grundlage der Befehlsspannungen der drei Phasen unter Verwendung eines bekannten Dreieckswellen-Trägervergleichsverfahrens ein Betriebssignal für den Wechselrichter 260. Insbesondere erzeugt die Betriebssignalerzeugungseinheit 276 ein Schalterbetriebssignal (Duty-Signal) für den oberen und unteren Arm jeder Phase durch eine PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Größenvergleichs zwischen einem Signal, in dem die Befehlsspannungen der drei Phasen durch die Stromversorgungsspannung standardisiert sind, und einem Trägersignal wie einem Dreieckswellensignal. Das Schalterbetriebssignal, das von der Betriebssignalerzeugungseinheit 276 erzeugt wird, wird an den Treiber 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben, und die Schalter 261 und 262 jeder Phase werden von dem Treiber 263 ein/ ausgeschaltet.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Drehmomentregelung beschrieben. Dieser Prozess kann zum Beispiel hauptsächlich zur Erhöhung der Leistung und zur Verringerung der Verluste in der drehenden elektrischen Maschine 10 unter Antriebsbedingungen verwendet werden, in denen die Ausgangsspannung des Wechselrichters 260 ansteigt, wie zum Beispiel in einem hoch drehenden Bereich und einem Hochleistungsbereich. Die Steuervorrichtung 270 wählt beruhend auf den Antriebsbedingungen der drehenden elektrischen Maschine 10 entweder den Drehmomentregelungssteuerungsprozess oder den Stromregelungssteuerungsprozess aus und führt den ausgewählten Prozess aus.
Die 37 zeigt den Drehmomentregelungsprozess, der den U-, V- und W-Phasen entspricht.
Eine Spannungsamplitudenberechnungseinheit 281 berechnet beruhend auf dem Leistungslaufdrehmomentanweisungswert oder dem Leistungserzeugungsdrehmomentanweisungswert für die drehende elektrische Maschine 10 und der elektrischen durch Zeitdifferenzierung des elektrischen Winkels θ erhaltenen Winkelgeschwindigkeit co eine Spannungsamplitudenanweisung, die ein Anweisungswert für eine Größe eines Spannungsvektors ist.
In ähnlicher Weise wie die dq-Umwandlungseinheit 272 wandelt eine dq-Umwandlungseinheit 282 den Stromerfassungswert von dem Stromsensor, der für jede Phase vorgesehen ist, in den d-Achsenstrom und den q-Achsenstrom um. Eine Drehmoment-Schätzeinheit 283 berechnet beruhend auf dem d-Achsenstrom und dem q-Achsenstrom einen Drehmoment-Schätzwert, der den U-, V- und W-Phasen entspricht. Hier kann die Drehmoment-Schätzeinheit 283 die Spannungsamplitudenanweisung auf der Grundlage von Kennfeldinformationen berechnen, in denen der d-Achsenstrom, der q-Achsenstrom und der Spannungsamplitudenbefehl zugeordnet sind.
Eine Drehmoment-Regelungssteuereinheit 284 berechnet eine Spannungsphasenanweisung, die ein Anweisungswert für eine Phase des Spannungsvektors ist, als eine manipulierte Variable zu der Durchführung einer Regelungssteuerung des Drehmomentschätzwertes auf den Leistungslaufdrehmomentanweisungswert oder den Leistungserzeugungsdrehmomentanweisungswert. In der Drehmoment-Regelungssteuereinheit 284 wird der Spannungsphasen-Anweisungswert unter Verwendung des PI-Rückkopplungsverfahrens auf der Grundlage einer Abweichung des Drehmoment-Schätzwerts von dem Drehmoment-Anweisungswert für den Leistungsbetrieb oder dem Drehmoment-Anweisungswert für die Stromerzeugung berechnet.
Eine Betriebssignalerzeugungseinheit 285 erzeugt das Betriebssignal des Wechselrichters 260 beruhend auf der Spannungsamplitudenanweisung, der Spannungsphasenanweisung und dem elektrischen Winkel Θ. Insbesondere berechnet die Betriebssignalerzeugungseinheit 285 die Anweisungsspannungen der drei Phasen auf der Grundlage der Spannungsamplitudenanweisung, der Spannungsphasenanweisung und des elektrischen Winkels θ und erzeugt das Schalterbetriebssignal für den oberen und den unteren Zweig jeder Phase durch PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Größenvergleichs zwischen einem Signal, in dem die berechneten Anweisungsspannungen der drei Phasen durch die Stromversorgungsspannung standardisiert sind, und einem Trägersignal wie einem Dreieckswellensignal. Das Schalterbetriebssignal, das von der Betriebssignalerzeugungseinheit 285 erzeugt wird, wird an den Treiber 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben, und die Schalter 261 und 262 jeder Phase werden von dem Treiber 263 ein- und ausgeschaltet.
Hier kann die Betriebssignalerzeugungseinheit 285 das Schalterbetriebssignal auf der Grundlage von Impulsmusterinformationen erzeugen, die Kennfeldinformationen sind, in denen die Spannungsamplitudenanweisung, die Spannungsphasenanweisung, der elektrische Winkel Θ und das Schalterbetriebssignal der Spannungsamplitudenanweisung, der Spannungsphasenanweisung und dem elektrischen Winkel Θ zugeordnet sind.
(Modifikationen)
Im Folgenden werden Modifikationen betreffend die oben beschriebene Ausführungsform beschrieben.
Die Konfiguration des Magneten in der Magneteinheit 22 kann auf die folgende Weise modifiziert werden. In der aus der 38 ersichtlichen Magneteinheit 22 ist die Ausrichtung der leichten Magnetisierungsachse des Magneten 32 in Bezug auf die radiale Richtung schräg, und ein linearer magnetischer Pfad wird entlang der Ausrichtung der leichten Magnetisierungsachse gebildet. Auch in der vorliegenden Konfiguration kann die Magnetpfadlänge des Magneten 32 länger als die Dickenabmessung in der radialen Richtung gemacht werden. Dadurch kann eine Verbesserung der Permeanz erreicht werden.
In der Magneteinheit 22 können Magnete verwendet werden, die sich in der Halbach-Anordnung befinden.
In jeder Teilwicklung 151 kann eine Biegerichtung des Kreuzungsabschnitts 153 in der radialen Richtung entweder die Innenseite oder die Außenseite sein. In Bezug auf die Kernbaugruppe CA kann der erste Kreuzungsabschnitt 153A in der Richtung der Seite der Kernbaugruppe CA gebogen werden oder der erste Kreuzungsabschnitt 153A kann in der Richtung der der Kernbaugruppe CA gegenüberliegenden Seite gebogen werden. Darüber hinaus kann der zweite Kreuzungsabschnitt 153B in der radialen Richtung entweder zu der Innenseite oder zu der Außenseite hin gebogen sein, solange der zweite Kreuzungsabschnitt 153B einen Teil des ersten Kreuzungsabschnitts 153A in Umfangsrichtung auf der Außenseite in der axialen Richtung des ersten Kreuzungsabschnitts 153A überspannt.
Die Teilwicklung 151 kann ausgeführt sein, nicht zwei Arten von Teilwicklungen 151 aufzuweisen (die erste Teilwicklung 151A und die zweite Teilwicklung 151B), sondern kann vielmehr eine einzige Art von Teilwicklung 151 aufweisen. Insbesondere kann die Teilwicklung 151 so ausgebildet sein, dass sie in der Seitenansicht eine im Wesentlichen L-artige Form oder eine im Wesentlichen Z-artige Form aufweist. Wenn die Teilwicklung 151 in einer Seitenansicht im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, ist der Kreuzungsabschnitt 153 auf einer Stirnseite in der axialen Richtung entweder zu der Innenseite oder zu der Außenseite in der radialen Richtung gebogen, und der Kreuzungsabschnitt 153 ist auf der anderen Stirnseite in der axialen Richtung ohne Biegung in der radialen Richtung vorgesehen. Wenn die Teilwicklung 151 in einer Seitenansicht zu einer im Wesentlichen Z-ähnlichen Form ausgebildet ist, sind die Kreuzungsabschnitte 153 in entgegengesetzter Richtung in der radialen Richtung an einer Stirnseite in der axialen Richtung und an der anderen Stirnseite in der axialen Richtung gebogen. In beiden Fällen kann das Spulenmodul 150 durch die Isolationsabdeckung, die den Kreuzungsabschnitt 153 wie oben beschrieben abdeckt, an der Kernbaugruppe CA befestigt werden.
In der oben beschriebenen Konfiguration sind in der Statorwicklung 61 alle Teilwicklungen 151 für jede Phasenwicklung parallel geschaltet. Diese Konfiguration kann jedoch geändert werden. Beispielsweise können alle Teilwicklungen 151 für jede Phasenwicklung in eine Vielzahl von Parallelschaltungsgruppen unterteilt werden, und die Vielzahl der Parallelschaltungsgruppen kann in Reihe geschaltet werden. Das heißt, alle n Teilwicklungen 151 jeder Phasenwicklung können in zwei Sätze von Parallelverbindungsgruppen, die jeweils n/2 Teilwicklungen 151 sind, drei Sätze von Parallelverbindungsgruppen, die jeweils n/3 Teilwicklungen 151 sind, oder dergleichen unterteilt werden, und die Parallelverbindungsgruppen können in Reihe geschaltet werden. Alternativ kann in der Statorwicklung 61 die Mehrzahl der Teilwicklungen 151 für jede Phasenwicklung in Reihe geschaltet sein.
Die Statorwicklung 61 in der drehenden elektrischen Maschine 10 kann Phasenwicklungen von zwei Phasen (die U-Phasen-Wicklung und die V-Phasen-Wicklung) aufweisen. In diesem Fall kann beispielsweise in der Teilwicklung 151 das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 so vorgesehen sein, dass es durch eine einzige Spulenteilung getrennt ist, und ein einzelner Zwischenleiterabschnitt 152 der Teilwicklung 151 der anderen Phase kann zwischen dem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 angeordnet sein.
Die drehende elektrische Maschine 10 kann als eine drehende elektrische Maschine von dem Innenrotortyp mit Oberflächenmagneten anstelle der drehenden elektrischen Maschine von dem Außenrotortyp mit Oberflächenmagneten realisiert werden. Die 39(a) und die 39(b) zeigen eine Konfiguration einer Statoreinheit 300 in einem Fall einer Innenrotorstruktur. Von der 39(a) und der 39(b) ist die 39(a) eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in dem die Spulenmodule 310A und 310B an der Kernbaugruppe CA montiert sind. Die 39(b) ist eine perspektivische Ansicht von Teilwicklungen 311A und 311B, die in den Spulenmodulen 310A und 310B vorhanden sind. In dem vorliegenden Beispiel ist die Kernbaugruppe CA so konfiguriert, dass der Statorhalter 70 in der radialen Richtung des Statorkerns 62 an der Außenseite montiert ist. Darüber hinaus sind mehrere Spulenmodule 310A und 310B in der radialen Richtung des Statorkerns 62 an der Innenseite montiert.
Die Teilwicklung 311A weist eine Konfiguration auf, die im Wesentlichen derjenigen der oben beschriebenen ersten Teilwicklung 151A ähnelt. Die Teilwicklung 311A weist ein Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 und Kreuzungsabschnitten 313A auf, die dadurch ausgebildet sind, dass sie in der axialen Richtung auf beiden Seiten zu der Seite der Kernbaugruppe CA (die äußere Seite in der radialen Richtung) gebogen sind. Darüber hinaus weist die Teilwicklung 311B eine Konfiguration auf, die im Wesentlichen derjenigen der oben beschriebenen zweiten Teilwicklung 151B entspricht. Die Teilwicklung 311B hat das Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 und Überkreuzungsabschnitten 313B, die so vorgesehen sind, dass sie die Überkreuzungsabschnitte 313A in der Umfangsrichtung auf der Außenseite in der axialen Richtung auf beiden Seiten in der axialen Richtung überspannen. An dem Kreuzungsabschnitt 313A der Teilwicklung 311A ist eine Isolationsabdeckung 315 angebracht, und an dem Kreuzungsabschnitt 313B der Teilwicklung 311B ist eine Isolationsabdeckung 316 angebracht.
In der Isolationsabdeckung 315 sind in Seitenflächenabschnitten auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung halbkreisförmige ausgesparte Abschnitte 317 ausgebildet, die sich in der axialen Richtung erstrecken. Darüber hinaus ist in der Isolationsabdeckung 316 ein vorstehender Abschnitt 318 vorgesehen, der in der radialen Richtung weiter als der Kreuzungsabschnitt 313B zu der Außenseite hin vorsteht. Ein Durchgangsloch 319, das sich in der axialen Richtung erstreckt, ist in einem Spitzenstirnabschnitt des vorstehenden Abschnitts 318 vorgesehen.
Die 40 ist eine Draufsicht auf einen Zustand, in dem die Spulenmodule 310A und 310B an der Kernbaugruppe CA montiert sind. Hier, in der 40, ist eine Vielzahl von ausgesparten Abschnitten 105 in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung an der Endfläche in der axialen Richtung des Statorhalters 70 ausgebildet. Darüber hinaus hat der Statorhalter 70 eine Kühlstruktur, die ein flüssiges Kühlmittel oder Luft verwendet. Als Luftkühlungsstruktur kann zum Beispiel eine Vielzahl von wärmeableitenden Rippen auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildet sein.
In der 40 sind die Isolationsabdeckungen 315 und 316 so angeordnet, dass sie sich in der axialen Richtung überlappen. Darüber hinaus sind der ausgesparte Abschnitt 317, der auf dem Seitenflächenabschnitt der Isolationsabdeckung 315 vorgesehen ist, und das Durchgangsloch 319, das in einer Position vorgesehen ist, die zwischen einem Ende und dem anderen Ende in der Umfangsrichtung der Isolationsabdeckung 316 in dem vorstehenden Abschnitt 318 der Isolationsabdeckung 316 in der Mitte liegt, in der axialen Richtung verbunden. Die Befestigung durch einen Befestigungsstift 321 erfolgt in diesen Abschnitten.
Ferner ist aus der 40 eine Befestigungsposition der Isolationsabdeckungen 315 und 316 durch den Befestigungsstift 321 die Endfläche in der axialen Richtung des Statorhalters 70, die in der radialen Richtung weiter als der Statorkern 62 zu der Außenseite hin liegt. Die Befestigung mittels des Befestigungsstifts 321 erfolgt an dem Statorhalter 70. In diesem Fall ist der Statorhalter 70 mit einer Kühlstruktur versehen. Somit wird die in den Teilwicklungen 311A und 311B erzeugte Wärme leicht an den Statorhalter 70 übertragen. Folglich kann die Kühlleistung der Statorwicklung 61 verbessert werden.
Der in der drehenden elektrischen Maschine 10 verwendete Stator 60 kann einen vorstehenden Abschnitt (wie Zähne) aufweisen, der sich von dem hinteren Joch aus erstreckt. Auch in diesem Fall genügt es, dass die Montage des Spulenmoduls 150 und dergleichen an dem Statorkern am hinteren Joch erfolgt.
Die drehende elektrische Maschine ist nicht auf eine Sternschaltung beschränkt und kann auch eine Δ-Schaltung haben.
Als drehende elektrische Maschine 10 kann anstelle einer drehenden elektrischen Maschine von dem Drehfeldtyp, bei der das Feldelement der Rotor und der Anker der Stator ist, auch eine drehende elektrische Maschine von dem Drehankertyp verwendet werden, bei der der Anker der Rotor und das Feldelement der Stator ist.
(Zweite Modifikation)
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform oder der oben beschriebenen Modifikation kann die Konfiguration des Leitermaterials CR, das als Leiter dient, wie folgt sein. Nachfolgend wird vor allem der Aufbau des Leitermaterials CR in der Modifikation detailliert beschrieben. Dabei werden in der vorliegenden Modifikation vor allem die Abschnitte beschrieben, die sich von den Konfigurationen gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und dem oben beschriebenen Beispiel unterscheiden. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Modifikation als Grundkonfiguration der drehenden elektrischen Maschine 10 die Konfiguration gemäß der ersten Ausführungsform als Beispiel beschrieben.
Die 41 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Leitermaterials CR. Dabei ist ein Querschnitt des Leitermaterials CR nicht auf eine viereckige Form beschränkt und kann eine beliebige Form haben. So kann der Querschnitt anstelle eines Vierecks oder ein Kreis beispielsweise ein Vieleck sein. Darüber hinaus besteht das Leitermaterial CR aus einer Vielzahl von Drähten 501, die in gebündeltem Zustand mit einer Isolationsbeschichtung 502 überzogen ist. Dadurch ist die Isolation zwischen den sich in Umfangsrichtung oder in der radialen Richtung überlappenden Leitermaterialien CR bzw. zwischen dem Leitermaterial CR und dem Statorkern 62 gewährleistet.
Hier wird die Isolation durch die Isolationsbeschichtung 502 in der durch das Leitermaterial CR ausgebildeten Statorwicklung 61 aufrechterhalten, wobei ein freiliegender Abschnitt zu der Verbindung ausgeschlossen ist. Bei dem freiliegenden Abschnitt kann es sich zum Beispiel um die Wicklungsendabschnitte 154 und 155 handeln.
Der Draht 501 hat einen Leiterkörper 503, der so konfiguriert ist, dass ein Strom fließen kann, und eine Schmelzschicht 504, die eine Oberfläche des Leiterkörpers 503 bedeckt. Der Leiterkörper 503 kann zum Beispiel aus einem leitenden Metall wie Kupfer bestehen. Der Leiterkörper 503 ist ein viereckiger Draht, dessen Querschnitt eine quadratische Form hat. Der Leiterkörper 503 kann jedoch auch andere Formen haben (z. B. eine polygonale oder elliptische Form), wie z. B. einen runden Draht. Darüber hinaus kann die Schmelzschicht 504 beispielsweise aus einem Epoxidharz bestehen. Die Hitzebeständigkeit beträgt etwa 150°C.
Die Schmelzschicht 504 ist so gestaltet, dass sie dünner als die Isolationsbeschichtung 502 ist. Zum Beispiel kann die Schmelzschicht 504 eine Dicke von 10 µm oder weniger haben. In dem Draht 501 ist nur die Schmelzschicht 504 auf der Oberfläche des Leiterkörpers 503 ausgebildet. Eine separate Isolationsbeschichtung ist nicht vorgesehen. Hier kann die Schmelzschicht 504 durch ein Isoliermaterial ausgebildet sein. Das heißt, die Schmelzschicht 504 ist eine Kombination aus einem Harz eines selbstschmelzenden Drahtes und einer Isolierung. Obwohl die Isolationsbeschichtung und die Schmelzschicht normalerweise getrennt sind, dient das Epoxid-Klebeharz, das als Schmelzschicht 504 dient, auch als Isolationsbeschichtung. Das, was normalerweise als Isolationsbeschichtung bezeichnet wird, ist nicht vorhanden.
Darüber hinaus schmilzt die Schmelzschicht 504 bei einer niedrigeren Temperatur als die Isolationsbeschichtung 502. Alternativ hat die Schmelzschicht 504 eine Eigenschaft, bei der die Dielektrizitätskonstante hoch ist. Aufgrund der Eigenschaft, dass die Schmelzschicht 504 bei einer niedrigen Temperatur schmilzt, kann eine Wirkung erzielt werden, dass die Leitung in den Endabschnitten zwischen den Drähten 501 erleichtert wird. Außerdem ist das Schmelzen und dergleichen erleichtert. Darüber hinaus kann als Grund für eine hohe Dielektrizitätskonstante die Voraussetzung gegeben sein, dass ein Potentialunterschied zwischen den Drähten 501 kleiner als zwischen den Leitermaterialien CR ist. Infolge einer solchen Konfiguration kann der Wirbelstromverlust, selbst wenn die Schmelzschicht 504 schmilzt, nur durch den Übergangswiderstand wirksam reduziert werden.
Darüber hinaus sind die Schmelzschichten 504 in einem Zustand verschmolzen, in dem die Vielzahl von Drähten 501 gebündelt ist, und miteinander in Berührung. Dadurch sind benachbarte Drähte 501 aneinander befestigt. Vibrationen und Geräusche, die durch das aneinander reiben der Drähte 501 entstehen, werden unterdrückt. Darüber hinaus bleibt die Form dadurch beibehalten, dass die Vielzahl der Drähte 501 mit den Schmelzschichten 504 gebündelt und gesammelt ist und die Schmelzschichten 504 miteinander verschmolzen sind.
Die Isolationsbeschichtung 502 besteht aus einem Harz und kann beispielsweise ein modifiziertes Polyimid (PI)-Lackharz sein. Durch die Verwendung des modifizierten PI wird eine Ölbeständigkeit erreicht. Hydrolyse und Angriffe durch Schwefel werden in einer Automatikgetriebeflüssigkeit (ATF) und dergleichen verhindert. In diesem Fall ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des Epoxid-Klebstoffharzes größer als der des modifizierten PI-Lackharzes.
Die Isolationsbeschichtung 502 ist in eine breite bandartige Form gebracht und spiralförmig um den äußeren Umfang der gebündelten Vielzahl von Drähten 501 gewickelt. Wie aus der 42 ersichtlich ist, ist die Isolationsbeschichtung 502 spiralförmig so gewickelt, dass sie in einer Erstreckungsrichtung (aus der 42 in Richtung links/rechts) der Drähte 501 leicht verschoben ist, so dass die Isolationsbeschichtungen 502 einander überlappen. Insbesondere ist die Isolationsbeschichtung 502 so gewickelt, dass ein Betrag überlappt, der im Wesentlichen der Hälfte der Breite der Isolationsbeschichtung 502 entspricht. Folglich ist die Isolationsbeschichtung 502 in jedem Abschnitt mit Ausnahme der Endabschnitte in zwei Lagen vorhanden. Dabei muss die Isolationsbeschichtung 502 nicht unbedingt aus zwei Lagen bestehen, sondern kann auch drei oder mehr Lagen haben. Solange keine Lücke entsteht, kann die Isolationsbeschichtung 501 auch in einer einzigen Lage ausgeführt sein.
Darüber hinaus ist die Isolationsbeschichtung 502 so konfiguriert, dass sie eine höhere Isolationsleistung als die Schmelzschicht 504 des Drahtes 501 aufweist und in der Lage ist, eine Isolation zwischen den Phasen bereitzustellen. Wenn beispielsweise die Dicke der Schmelzschicht 504 des Drahtes 501 etwa 1 µm beträgt, kann die Gesamtdicke der Isolationsbeschichtung 502 vorzugsweise etwa 9 µm bis 50 µm betragen, wodurch die Isolation zwischen den Phasen vorteilhaft ausgeführt werden kann. Insbesondere, wenn die Isolationsbeschichtung 502 in zwei Schichten vorgesehen ist, kann die Dicke einer einzelnen Schicht etwa 5 µm betragen.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 43 und 44 ein Herstellungsverfahren für die drehende elektrische Maschine 10 beschrieben, genauer gesagt für die Statorwicklung 61. Die 43 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf des Herstellungsverfahrens darstellt. Die 44 ist eine Bildskizze einer Fertigungslinie.
Während lineare Leiterkörper 503 jeweils von mehreren Spuen 601 (Haspeln) abgezogen werden, die eine kreiszylindrische Form aufweisen, und um die die Leiterkörper 503 gewickelt sind, wird die Schmelzschicht 504 auf die Oberflächen der Leiterkörper 503 aufgebracht (Schritt S101). Dabei kann der Draht 501, auf den die Schmelzschicht 504 auf den Leiterkörper 503 aufgebracht wird, im Voraus auf die Spule 602 gewickelt und gelagert sein. Der Draht 501 kann dann von der Spule 601 abgezogen werden.
Anschließend werden die Drähte 501 gebündelt und zusammengesammelt (Schritt S102). Zu diesem Zeitpunkt werden die Schmelzschichten miteinander in Berührung gebracht und aufgeschmolzen. Außerdem werden in dem Schritt S102 die Drähte 501 durch ein Beaufschlagen mit einer Spannung geradegerichtet. Hier können die Drähte 501 vor dem Zusammenführen (vor Schritt S102) gerichtet werden. Dieser Schritt S102 ist ein Sammlungsschritt.
In der Zwischenzeit wird die Isolationsbeschichtung 502 infolge des Aufrollens der breiten bandförmigen Isolationsbeschichtung 502 so bearbeitet, dass sie dünner wird (Schritt S103). Hier kommt es infolge des Walzprozesses zu einer Kaltverfestigung, und die Zugfestigkeit der Isolationsbeschichtung 502 verbessert sich gegenüber derjenigen vor der Verarbeitung. Dieser Schritt S103 ist ein Walzschritt.
Anschließend (nach dem Schritt S102 und dem Schritt S103) wird die gewalzte bandartige Isolationsbeschichtung 502 spiralförmig um den Außenumfang der Vielzahl von Drähten 501, die sich in dem gebündelten Zustand befindet, gewickelt, und der Außenumfang der Drähte 501 wird bedeckt (Schritt S104). Der Schritt S104 ist ein Beschichtungsschritt. Dann wird in dem Zustand, in dem die Vielzahl von Drähten 501 mit der Isolationsbeschichtung 502 bedeckt ist, ein Abflachungsschritt durchgeführt, so dass der Querschnitt eine vorbestimmte Form (wie z.B. ein Viereck) annimmt (Schritt S105). Auf diese Weise wird das Leitermaterial CR ausgebildet. Hier kann der Abflachungsschritt nach dem Sammelschritt erfolgen, in dem die Drähte 501 gebündelt werden.
Anschließend wird das Leitermaterial CR gewickelt, wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, wodurch die Statorwicklung 61 ausgebildet wird (Schritt S106). Die Statorwicklung 61 kann beispielsweise dadurch ausgebildet werden, dass das Leitermaterial CR entlang einer Statorwickelspule 602 gewickelt wird. Der Schritt S106 ist ein Wickelschritt. Hier wird die Geradheit der Drähte 501 von dem Richten der Drähte 501 bis zu dem Wickeln der Drähte 501 zur Bildung der Statorwicklung 61 (von Schritt S102 bis Schritt S106) beibehalten. Das heißt, die Fertigungslinie ist so ausgebildet, dass das Leitermaterial CR nach der Ausbildung des Leitermaterials CR nicht erneut auf eine kreiszylindrische Haspel aufgewickelt wird.
Mit der oben beschriebenen zweiten Modifikation können folgende Wirkungen erzielt werden.
Die Isolationsbeschichtung 502 sorgt für eine Isolierung zwischen den Leitermaterialien CR. Indes ist die Isolationsbeschichtung nicht bereitgestellt, obwohl der Leiterkörper 503 des Drahtes 501 von der Schmelzschicht 504 bedeckt ist. Daher können die Leiterkörper 503 miteinander in Berührung geraten und leitend werden. Der Potenzialunterschied zwischen den Leiterkörpern 503 ist jedoch gering. Selbst wenn die Schmelzschicht 504 beschädigt wird, wenn die Vielzahl von Drähten 501 gebündelt oder von der Isolationsbeschichtung 502 bedeckt ist, ist der Bereich, in dem die Leiterkörper 503 miteinander in Berührung kommen, außerordentlich klein, und der Kontaktwiderstand ist außerordentlich groß. Selbst wenn die Leiterkörper 503 nicht vollständig isoliert sind, können daher zwischen den Leiterkörpern 503 fließende Wirbelströme unterdrückt werden.
Daher ist die Schmelzschicht 504 direkt auf dem Leiterkörper 503 aufgebracht, ohne dass die Isolationsbeschichtung auf der Oberfläche des Leiterkörpers 503 aufgebracht ist, und die Schmelzschichten 504 sind miteinander verschmolzen. Dadurch werden Schwierigkeiten bei der Bereitstellung der Isolationsbeschichtung beseitigt. Darüber hinaus kann der Zustand, in dem die Vielzahl von Drähten 501 gebündelt ist, aufgrund der Schmelzschlicht 504 leicht beibehalten bleiben, und die Abdeckung durch die Isolationsbeschichtung 502 kann erleichtert werden. Infolge der vorstehenden Ausführungen können das Leitermaterial CR und die drehende elektrische Maschine 10 leicht hergestellt werden.
Die Isolationsbeschichtung 502 ist in eine bandartige Form gebracht und spiralförmig um den äußeren Umfang der Vielzahl von gebündelten Drähten 501 gewickelt. Da das Leitermaterial CR durch die bandförmige Isolationsbeschichtung 502 ausgebildet ist, die um die Vielzahl von Drähten 501 gewickelt ist, kann die Isolationsbeschichtung 501 im Vergleich mit einem Fall, in dem die Vielzahl von Drähten 501 harzgeformt oder ähnliches ist, dünner gemacht werden. Da die Drähte 501 durch die Schmelzschichten 504 verschmolzen sind, kann die Form in dem gebündelten Zustand beibehalten bleiben. Die bandförmige Isolationsbeschichtung 502 lässt sich leicht aufwickeln.
Im Gegensatz zu einem bekannten Schritt, in dem die Isolationsbeschichtung 502 durch Extrusion aufgebracht wird, kann die Isolationsbeschichtung 502 durch Walzen dünner gemacht und gehärtet werden. Daher wird die Isolationsbeschichtung 502 nicht mehr beschädigt, wenn die Statorwicklung 61 durch Aufwickeln des Leitermaterials CR ausgebildet wird. Das heißt, dass die Kraft, die nur bei getrennten Drähten auftritt, bei denen sich die getrennten Drähte 501 unregelmäßig gegeneinander bewegen, wenn sie gebogen werden und die Isolationsbeschichtung 502 zerreißen, von der bandverstärkten Isolationsbeschichtung 502 aufgenommen werden kann. Wenn die Beschichtung durch Extrusion aufgebracht wird, kann die Beschichtung reißen. Da die Isolationsbeschichtung 502 dünn ausgeführt werden kann, kann außerdem der Raumfaktor des Leiterkörpers 503 in Bezug auf einen Gehäuseraum der Statorwicklung 61 verbessert werden.
Wenn die Isolationsbeschichtung 502 in dem Beschichtungsschritt S104 um den Außenumfang der Vielzahl von gebündelten Drähten 501 gewickelt ist, ist die Isolationsbeschichtung 502 spiralförmig gewickelt, so dass sich die Isolationsbeschichtungen 502 überlappen. Dadurch kann verhindert werden, dass Fremdkörper wie Staub und Wasser durch einen Spalt zwischen den Isolationsbeschichtungen 502 von außen auf die Drähte 501 gelangen. Da sich die Isolationsbeschichtungen 502 überlappen, bilden sich auch beim Aufwickeln des Leitermaterials CR und beim Ausbilden der Statorwicklung 61 nicht so leicht Lücken. Darüber hinaus können galvanische Beschichtungen, Lack-Beschichtungen und dergleichen nicht vorteilhaft auf Spalten durchgeführt werden, die zwischen den Drähten 501 vorhanden sind, und es werden Poren ausgebildet. Durch die Verwendung der bandartigen Isolationsbeschichtung 502 kann dieses Problem jedoch gelöst werden.
Nach der Ausbildung des Leitermaterials CR (nach dem Beschichtungsschritt), wenn das auf die Spule gewickelte Leitermaterial CR verwendet wird, biegt sich das von der Spule herausgezogene Leitermaterial CR. Es kommt zu einer geringfügigen Verschiebung der Geradheit, und eine Verbesserung des Raumfaktors wird verhindert. Das heißt, es tritt ein Problem auf, das nur bei getrennten Drähten auftritt, in denen die Dehnung zwischen dem Draht auf der Innenseite und dem Draht auf der Außenseite der Spule unterschiedlich ist, wenn das Leitermaterial CR auf die Spule gewickelt wird. Konkret wird nur der Draht auf der Außenseite der Spule gedehnt. Wenn daher das Leitermaterial CR, von dem nur die Außenseite gedehnt ist, von der Spule abgezogen wird, um die Statorwicklung 61 auszubilden, hat das Leitermaterial CR eine wellenartige Form, weil ein Teil davon zusammengezogen ist. Da dieses Leitermaterial CR zu der Statorwicklung 61 geformt wird, bilden sich beim Wickeln des Leitermaterials CR zwischen den Leitermaterialien CR Spalten. Die Zunahme des Raumfaktors wird gehemmt, und der Kupferverlust nimmt zu.
Daher wird in dem Sammelschritt in dem Schritt S101 ein Druck auf die Vielzahl von Drähten 501 in dem gebündelten Zustand ausgeübt und die Vielzahl von Drähten 501 wird begradigt. Im Anschluss an den Sammelschritt werden die Drähte 501 gerade gehalten, bis das Leitermaterial CR aufgewickelt und die Statorwicklung 61 in Schritt S106 ausgebildet ist. Im Vergleich zu dem erneuten Aufwickeln des Leitermaterials CR auf eine kreiszylindrische Spule kann daher die Geradheit des Leitermaterials CR verbessert werden. Das heißt, dass aufgrund der unterschiedlichen Krümmung zwischen der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsseite, wenn das Leitermaterial CR auf die Spule aufgewickelt wird, eine Verschiebung der Geradheit des Leitermaterials CR nicht leicht auftritt und sich nicht leicht eine wellenförmige Besonderheit ausbildet. Wenn das Leitermaterial CR gewickelt und die Statorwicklung 61 ausgebildet wird, bilden sich daher nicht so leicht Spalten zwischen den Leitermaterialien CR, und der Raumfaktor kann verbessert werden.
Das erste Spulenmodul 150A hat eine Form, bei der die Teilwicklung 151 in der radialen Richtung zu der Innenseite hin gebogen ist, d.h. zu der Seite des Statorkerns 62 in dem Spulenende CE. Da jedoch, wie oben beschrieben, die Isolationsbeschichtung 502 gewalzt und die Zugfestigkeit verbessert ist, wird die Isolationsbeschichtung 502 nicht leicht beschädigt und kann eine angemessene Isolierung bieten. Darüber hinaus kann die axiale Länge der Statorwicklung 61 unterdrückt werden, da das Spulenende CE so geformt ist, dass es in der radialen Richtung gebogen ist.
Die Dicke der Isolationsschicht 502 ist konfiguriert, dicker als die der Schmelzschicht 504 zu sein. Dadurch kann der erforderliche Druck innerhalb der Phase und der Druck zwischen den Phasen gewährleistet werden. Wirbelstromverluste können verhindert werden, ohne dass der Kupferverlust zunimmt. Kupferverluste entstehen dadurch, dass die Kupferfläche durch die Erhöhung der Beschichtung abnimmt.
(Weitere Beispiele der zweiten Modifikation)
Die Konfigurationen des Leitermaterials CR und der Statorwicklung 62 in der oben beschriebenen zweiten Modifikation können wie unten beschrieben modifiziert werden. Hier, in diesem anderen Beispiel, werden hauptsächlich Abschnitte beschrieben, die sich von den Konfigurationen unterscheiden, die gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und in den oben beschriebenen Modifikationen und dergleichen beschrieben werden. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Modifikation als Grundkonfiguration die Konfiguration in der zweiten Modifikation als Beispiel beschrieben.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann sich der lineare Ausdehnungskoeffizient (lineare Ausdehnungsrate) der Schmelzschicht 504 von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Isolationsbeschichtung 502 unterscheiden. Das heißt, dass der Potenzialunterschied zwischen den Leiterkörpern 503 klein ist, wie oben beschrieben wurde. Selbst wenn die Schmelzschicht 504 beschädigt wird, wenn die Vielzahl von Drähten 501 gebündelt oder von der Isolationsbeschichtung 502 bedeckt ist, ist die Fläche, auf der die Leiterkörper 503 miteinander in Berührung kommen, außerordentlich klein und der Übergangswiderstand außerordentlich groß. Selbst wenn die Leiterkörper 503 nicht vollständig isoliert sind, können daher Wirbelströme zwischen den Leiterkörpern 503 unterdrückt werden. Auch wenn die Schmelzschicht 504 beschädigt ist, und die Leiterkörper 503 nach der Herstellung miteinander in Berührung kommen, treten keine Probleme auf. Daher kann für die Schmelzschicht 504 ein beliebiges Material gewählt werden, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient sich von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Isolationsbeschichtung 502 unterscheidet. Die Konstruktion wird erleichtert. So kann beispielsweise der Längenausdehnungskoeffizient der Schmelzschicht 504 größer als der Längenausdehnungskoeffizient der Dämmschicht 502 sein.
Darüber hinaus kann der Längenausdehnungskoeffizient der Schmelzschicht 504 natürlich auch kleiner als der Längenausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 sein. Wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschicht 504 kleiner ist, wird die Schmelzschicht 504 nicht so leicht beschädigt und die Berührungsstellen zwischen den Leiterkörpern 503 steigen nicht an. Ein Anstieg der Wirbelstromverluste kann unterdrückt werden.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann der lineare Ausdehnungskoeffizient (lineare Ausdehnungsrate) der Schmelzschicht 504 der gleiche wie der lineare Ausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 sein. Infolgedessen kann ein gleichzeitiges Reißen der Schmelzschicht 504 und der Isolationsbeschichtung 502 unterdrückt werden.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann der lineare Ausdehnungskoeffizient (lineare Ausdehnungsrate) der Schmelzschicht 504 von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Leiterkörpers 503 abweichen. Wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient (lineare Ausdehnungsrate) der Schmelzschicht 504 zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Leiterkörpers 503 und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Isolationsbeschichtung 502 liegt, dient die Schmelzschicht 504 als Puffer und die Rissbildung in der Isolationsbeschichtung 502 kann unterdrückt werden.
Polyamid (PA), PI, Polyamid-Imid (PAI), Polyetheretherketon (PEEK) und dergleichen können als Isolationsbeschichtung 502 in der oben beschriebenen zweiten Modifikation verwendet werden. Darüber hinaus können Fluor, Polycarbonat, Silikon, Epoxid, Polyethylennaphthalat oder Flüssigkristallpolymer (LCP) als Schmelzschicht 504 verwendet werden.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation ist der Abflachungsschritt vorgesehen. Wenn der Leiterkörper 503 jedoch ein quadratischer Draht ist und die Leiterkörper 503 ohne Lücken gebündelt werden können, kann der Abflachungsschritt entfallen. Handelt es sich bei dem Leiterkörper 503 um einen Runddraht, wird vorzugsweise der Abflachungsschritt durchgeführt. Der der Abflachungsschritt kann nach dem Bündeln der Drähte 501 durchgeführt werden. Der Abflachungsschritt kann jedoch so durchgeführt werden, dass die Querschnittsform jedes Drahtes 501 quadratisch ist, bevor die Drähte 501 gebündelt werden.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann die Querschnittsform des Leiterkörpers 503 ein Sechseck, ein Fünfeck, ein Quadrat, ein Dreieck oder ein Kreis sein. Die Querschnittsform des Leitermaterials CR kann ebenfalls ein Sechseck, ein Fünfeck, ein Quadrat, ein Dreieck oder ein Kreis sein. Wie aus der 45(a) ersichtlich ist, kann beispielsweise die Querschnittsform des Leiterkörpers 503 ein Sechseck und die Querschnittsform des Leitermaterials CR ein Vieleck sein. Außerdem können die Querschnittsformen des Leiterkörpers 503 und des Leitermaterials CR ein Kreis sein, wie aus der 45(b) ersichtlich ist. In der 45(a) und der 45(b) ist ein Spalt zwischen der Isolationsbeschichtung 502 und den Drähten 501 vorgesehen. Die Verarbeitung kann jedoch so durchgeführt werden, dass der Spalt durch den Abflachungsschritt beseitigt wird. Darüber hinaus müssen die Formen der Leiterkörper 503 und der Schmelzschichten 504 nicht alle gleich sein. Die Formen einiger oder aller Leiterkörper 503 oder der Schmelzschichten 504 können sich aufgrund des Abflachungsschritts und dergleichen unterscheiden. Darüber hinaus kann die Form einiger oder aller Leiterkörper 503 oder der Schmelzschichten 504 natürlich als Ergebnis des Abflachungsschritts verformt werden.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann der Leiterkörper 503 des Drahtes 501 als Verbund aus feinen, faserigen, gebündelten Leitermaterialien ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Leiterkörper ein Verbund aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT)-Fasern sein. Als CNT-Fasern können Fasern verwendet werden, die borhaltige Mikrofasern enthalten, bei denen zumindest ein Teil des Kohlenstoffs durch Bor ersetzt ist. Als Mikrofasern auf Kohlenstoffbasis können neben den CNT-Fasern auch aus der Gasphase gewachsene Kohlenstofffasern (VGCF) und ähnliche verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch die CNT-Fasern verwendet.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann das Leitermaterial CR so konfiguriert sein, dass die Vielzahl der Drähte 501 miteinander verdrillt ist. In diesem Fall wird die Erzeugung von Wirbelströmen in den Drähten 501 weiter unterdrückt. Außerdem wird durch die Verdrillung der Drähte 501 ein Abschnitt, in dem die Anwendungsrichtungen des Magnetfelds einander entgegengesetzt sind, zu einem einzigen Draht 501 geformt, und die gegenelektromotorische Spannung wird aufgehoben. Dadurch kann wiederum eine Reduzierung der Wirbelströme erreicht werden. Insbesondere dadurch, dass der Draht 501 durch ein faseriges Leitermaterial gebildet ist, kann eine Ausdünnung und eine deutliche Erhöhung der Verdrillung erreicht werden. Wirbelströme können günstiger reduziert werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform und in der zweiten Modifikation ist die Statorwicklung 61 durch ein Dichtungselement wie die Isolationsabdeckungen 161 bis 164 und den Isolationsabdeckungskörper 157 abgedeckt und abgedichtet. Die Statorwicklung 61 kann jedoch auch so abgedichtet sein, dass der Umfang des aufgewickelten Leitermaterials CR durch Harzgießen abgedeckt ist. In diesem Fall ist das Dichtungsmaterial, das durch Harzgießen ausgebildet ist, vorzugsweise über einen Bereich bereitgestellt, der die Spulenenden CE der Statorwicklung 61 hat. Das heißt, die Statorwicklung 61 ist vorzugsweise im Wesentlichen über ihre Gesamtheit mit Ausnahme der Wicklungsendabschnitte 154 und 155, d. h. der Anschlussabschnitte, mittels Harz versiegelt.
Wenn die drehende elektrische Maschine 10 als Fahrzeugleistungsquelle verwendet wird, kann das oben beschriebene Dichtungselement vorzugsweise aus hoch hitzebeständigem Fluorharz, Epoxidharz, Polyphenylensulfid (PPS)-Harz, PEEK-Harz, LCP-Harz, Silikonharz, PAI-Harz, PI-Harz oder ähnlichem hergestellt werden. Unter Berücksichtigung des linearen Ausdehnungskoeffizienten in Hinblick auf die Unterdrückung von Rissen aufgrund von Ausdehnungsunterschieden können das Dichtungselement und die Isolationsbeschichtung 502 vorzugsweise aus demselben Material hergestellt werden. Das heißt, dass Silikonharz, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient im Allgemeinen doppelt so hoch ist wie der anderer Harze oder höher, vorzugsweise ausgeschlossen ist. Für ein elektrisches Produkt, das keinen Brennkraftmaschine hat, wie z. B. ein Elektrofahrzeug, kommen auch Polyphenylenoxidharz (PPO), Phenolharz und glasfaserverstärktes Kunststoffharz (GFK) mit einer Wärmebeständigkeit von etwa 180 °C in Frage. Dies ist nicht auf Bereiche beschränkt, in denen die Umgebungstemperatur der drehenden elektrischen Maschine unter 100°C liegt.
Wenn das Dichtungselement vorgesehen ist, kann darüber hinaus der lineare Ausdehnungskoeffizient des Dichtungselements von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Isolationsbeschichtung 502 abweichen. Zum Beispiel kann der lineare Ausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 kleiner als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Dichtungselements und kleiner als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschicht 504 sein. Dadurch kann ein Mitreißen (Co-Cracking) verhindert werden. Das heißt, dass eine Ausdehnung aufgrund äußerer Temperaturänderungen durch die Isolationsbeschichtung 502, die einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten hat, vorübergehend verhindert werden kann. Umgekehrt gilt das Gleiche.
Darüber hinaus kann der lineare Ausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 ein Wert zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Dichtungselements und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Schmelzschicht 504 sein. Beispielsweise kann der lineare Ausdehnungskoeffizient des Dichtungselements größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 sein, und der lineare Ausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 kann größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschicht 504 sein. Das heißt, der lineare Ausdehnungskoeffizient kann zur Außenseite hin zunehmen. Außerdem kann der lineare Ausdehnungskoeffizient des Dichtungselements kleiner als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 sein, und der lineare Ausdehnungskoeffizient der Isolationsbeschichtung 502 kann kleiner als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschicht 504 sein. Das heißt, der lineare Ausdehnungskoeffizient kann zur Innenseite hin zunehmen. Selbst wenn ein Unterschied zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Dichtungselements und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Schmelzschicht 504 vorhanden ist, dient die Isolationsbeschichtung 502, die einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Dichtungselements und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Schmelzschicht 504 liegt, dazwischen als Puffer. Folglich kann ein gleichzeitiges Aufreißen des Dichtungselements und der Schmelzschicht 504 infolge einer äußeren Temperaturänderung der Statorwicklung 61 oder einer Wärmeentwicklung in dem Leiterkörper 503 unterdrückt werden.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann die Haftfestigkeit zwischen dem Leiterkörper 503 und der Schmelzschicht 504, die Haftfestigkeit zwischen der Schmelzschicht 504 und der Isolationsbeschichtung 502 und die Haftfestigkeit zwischen dem Dichtungselement und der Isolationsbeschichtung 502 unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann die Haftfestigkeit zu der Außenseite hin abnehmen. Hier kann die Größe der Haftfestigkeit beispielsweise durch die Zugfestigkeit bestimmt werden, die erforderlich ist, wenn die beiden Beschichtungsschichten abgezogen werden. Durch die oben beschriebene Einstellung der Haftfestigkeit kann auch bei inneren und äußeren Temperaturunterschieden durch Wärmeentwicklung oder Abkühlung eine Rissbildung sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite der Beschichtung (Co-Cracking) unterdrückt werden.
In der oben beschriebenen zweiten Modifikation kann das Leitermaterial CR, nachdem es ausgebildet wurde, vorübergehend auf eine kreiszylindrische Spule gewickelt und gelagert werden. Das heißt, wie aus der 46 ersichtlich ist, kann das Leitermaterial CR nach dem Schritt S105, nachdem das Leitermaterial CR ausgebildet wurde, vorübergehend auf eine kreiszylindrische Spule gewickelt und gelagert werden (Schritt S105a). Dann kann das Leitermaterial CR von der Spule abgezogen werden (Schritt S105b), und als Ergebnis des Aufwickelns des Leitermaterials CR, wie es gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, kann die Statorwicklung 61 ausgebildet werden (Schritt S106).
Wenn das Leitermaterial CR auf die Spule gewickelt wird, kommt es in diesem Fall aufgrund der unterschiedlichen Krümmung zwischen der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsseite zu einer Verschiebung der Geradheit des Leitermaterials CR, und es bildet sich eine wellenförmige Besonderheit. Wenn das Leitermaterial CR aufgewickelt und die Statorwicklung 61 gebildet wird, bilden sich daher leicht Spalte zwischen den Leitermaterialien CR. Daher füllt ein Füllmaterial wie z. B. ein Lack winzige Spalte zwischen den Drähten (Schritt S107). Dadurch können Schwingungen reduziert werden. Da das Leitermaterial CR nach der Formgebung vorübergehend auf die kreiszylindrische Spule aufgewickelt wird, muss die Geradheit des Drahtes 501 von dem Richten des Drahtes 501 bis zu dem Wickeln des Drahtes 501 zu der Statorwicklung 61 (von Schritt S102 bis Schritt S106) nicht beibehalten bleiben. Diese Schritte müssen nämlich nicht auf einer einzigen Fertigungsstraße durchgeführt werden. Ein Freiheitsgrad der Fertigungslinie kann verbessert werden.
Die Offenbarung der vorliegenden Beschreibung ist nicht auf die als Beispiele angegebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Offenbarung hat sowohl die als Beispiele angegebenen Ausführungsformen als auch Modifikationen, die ein Fachmann auf der Grundlage der Ausführungsformen vornehmen kann. Beispielsweise ist die Offenbarung nicht auf die Kombinationen von Bauteilen und/oder Elementen beschränkt, die gemäß den Ausführungsformen beschrieben sind. Die Offenbarung kann mit verschiedenen Kombinationen durchgeführt werden. Die Offenbarung kann zusätzliche Abschnitte aufweisen, die zu den Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Die Offenbarung hat auch solche, in denen ein Bestandteil und/oder Element gemäß einer Ausführungsform weggelassen wurde. Die Offenbarung hat Ersetzungen und Kombinationen von Bauteilen und/oder Elementen zwischen einer Ausführungsform und einer anderen Ausführungsform. Der technische Umfang, der offenbart wird, ist nicht auf die Beschreibungen gemäß den Ausführungsformen beschränkt. Mehrere technische Bereiche, die offenbart sind, werden im Umfang der Ansprüche genannt. Darüber hinaus sind die technischen Bereiche so zu verstehen, dass sie alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Gleichwertigkeit des Umfangs der Ansprüche umfassen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationsbeispiele und Modifikationen in dem Bereich der Gleichwertigkeit abdecken. Darüber hinaus liegen verschiedene Kombinationen und Konfigurationen sowie weitere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element davon enthalten, ebenfalls in dem Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung.
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 2019204213 [0001]
JP 2019106864 A [0004]

Claims

Drehende elektrische Maschine (10) mit: einem Anker (60), der eine Ankerwicklung (61) mit mehreren Phasen aufweist, wobei: die Ankerwicklung durch einen gewickelten Leiter (CR) konfiguriert ist; der Leiter durch eine Vielzahl von Drähten (501) konfiguriert ist, die mit einer Isolationsbeschichtung (502) in einem Zustand bedeckt ist, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist; jeder der Vielzahl von Drähten hat einen Leiterkörper (503), der so konfiguriert ist, dass er einen Stromfluss ermöglicht, und eine Schmelzschicht (504), die eine Oberfläche des Leiterkörpers bedeckt; und die Schmelzschicht so konfiguriert ist, dass sie dünner als die Isolationsbeschichtung ist, und in dem Zustand, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist, die Schmelzschichten der Vielzahl von Drähten verschmolzen sind und miteinander in Berührung stehen.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die Isolationsbeschichtung in einer bandartigen Form ausgebildet ist und spiralförmig um einen Außenumfang der Vielzahl von gebündelten Drähten gewickelt ist.
Leiter (CR), der eine Ankerwicklung (61) einer drehenden elektrischen Maschine konfiguriert, wobei der Leiter durch eine Vielzahl von Drähten (501) konfiguriert ist, die in einem Zustand mit einer Isolationsbeschichtung (502) bedeckt sind, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist; jeder der Vielzahl von Drähten hat einen Leiterkörper (503), der so konfiguriert ist, dass er einen Stromfluss ermöglicht, und eine Schmelzschicht (504), die eine Oberfläche des Leiterkörpers bedeckt; und die Schmelzschicht so konfiguriert ist, dass sie dünner als die Isolationsbeschichtung ist; und in dem Zustand, in dem die Vielzahl von Drähten gebündelt ist, die Schmelzschichten der Vielzahl von Drähten verschmolzen sind und miteinander in Berührung sind.