DE112020005536T5

DE112020005536T5 - Rotierende elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE112020005536T5
Application number: DE112020005536.1T
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: 2022-10-06
Also published as: US20220271596A1; JP7354782B2; JP2021078271A; CN114667666A; WO2021095734A1

Abstract

In einer rotierenden elektrischen Maschine (10), die einen Anker (60) mit einer Ankerspule (61) umfasst, wird die Ankerspule gebildet, indem ein elektrischer Leiterdraht (CR) gewickelt wird. Der elektrische Leiterdraht umfasst eine Vielzahl von Elementdrähten (501) in einem gebündelten Zustand und eine isolierende Beschichtung (502), die die gebündelten Elementdrähte bedeckt. Jeder der Elementdrähte umfasst einen elektrischen Leiter (503), durch den ein elektrischer Strom fließt, und eine Schmelzschicht (504), die eine Oberfläche des elektrischen Leiters bedeckt. In dem gebündelten Zustand der Elementdrähte sind die Schmelzschichten der Elementdrähte in Kontakt miteinander und miteinander verschmolzen. Zwischen den elektrischen Leiterdrähten sind Lücken aufgrund von Unterschieden in einer Geradheit zwischen den elektrischen Leiterdrähten ausgebildet. Die Lücken werden mit einem Füllmaterial gefüllt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-204217 , die am 11. November 2019 eingereicht worden ist, wobei der Inhalt hiervon durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft rotierende elektrische Maschinen sowie Verfahren zur Herstellung von rotierenden elektrischen Maschinen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmlicherweise ist eine rotierende elektrische Maschine vorgeschlagen worden, die eine Statorspule (oder eine Ankerspule) umfasst, die durch ein Wickeln eines elektrischen Leiterdrahts ausgebildet wird, wie es in der Patentdruckschrift 1 offenbart ist. Der elektrische Leiterdraht wird durch ein Bündeln von Elementdrähten miteinander gebildet, wodurch es möglich gemacht wird, den Wirbelstromverlust in geeigneter Weise zu unterdrücken.
STAND DER TECHNIK
PATENTDRUCKSCHRIFT
Patentdruckschrift 1: Japanische Patentanmeldung Nr. JP 2019-106864 A
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der vorstehend beschriebenen Statorspule ist jeder der Elementdrähte mit einer isolierenden Beschichtung versehen; folglich kann der Wirbelstromverlust in geeigneter Weise unterdrückt werden. Es benötigt jedoch Zeit und Aufwand, die Statorspule herzustellen. Außerdem können die isolierenden Beschichtungen der Elementdrähte dick werden, wodurch der Raumfaktor von elektrischen Leitern der Elementdrähte verringert wird.
Die vorliegende Offenbarung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme geschaffen worden. Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine rotierende elektrische Maschine, die auf einfache Weise hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung der rotierenden elektrischen Maschine bereitzustellen.
Eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen, die in dieser Beschreibung offenbart sind, setzen technische Lösungen ein, die zueinander unterschiedlich sind, um jeweilige Aufgaben zu erreichen. Aufgaben, Merkmale und vorteilhafte Wirkungen, die in dieser Beschreibung offenbart sind, werden aus der nachstehenden ausführlichen Erklärung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser ersichtlich.
Gemäß einer ersten Lösung ist eine rotierende elektrische Maschine bereitgestellt, die einen Anker mit einer Ankerspule umfasst. Die Ankerspule wird durch ein Wickeln eines elektrischen Leiterdrahts ausgebildet. Der elektrische Leiterdraht umfasst eine Vielzahl von Elementdrähten in einem gebündelten Zustand und eine isolierende Beschichtung, die die gebündelten Elementdrähte bedeckt. Jeder der Elementdrähte umfasst einen elektrischen Leiter, durch den ein elektrischer Strom fließt, und eine Schmelzschicht, die eine Oberfläche des elektrischen Leiters bedeckt. In dem gebündelten Zustand der Elementdrähte sind die Schmelzschichten der Elementdrähte in Kontakt miteinander und miteinander verschmolzen. Zwischen den elektrischen Leiterdrähten sind Lücken aufgrund von Unterschieden in einer Geradheit zwischen den elektrischen Leiterdrähten gebildet. Die Lücken sind mit einem Füllmaterial gefüllt.
Gemäß einer zweiten Lösung ist ein Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine bereitgestellt, die eine Ankerspule umfasst. Das Verfahren umfasst: einen Zusammenbauschritt zum Bündeln einer Vielzahl von Elementdrähten, von denen jeder einen elektrischen Leiter, durch den ein elektrischer Strom fließt, und eine Schmelzschicht umfasst, die eine Oberfläche des elektrischen Leiters bedeckt, damit die Schmelzschichten der Elementdrähte in Kontakt miteinander sind und miteinander verschmolzen werden; einen Bedeckungsschritt zum Bedecken der Elementdrähte, die in dem Zusammenbauschritt gebündelt werden, mit einer bandförmigen isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung, um einen elektrischen Leiterdraht auszubilden; einen Wicklungsschritt zum Wickeln des elektrischen Leiterdrahts, der in dem Bedeckungsschritt ausgebildet wird, um einen zylindrischen Spulenträger herum; einen Herausziehschritt zum Herausziehen des elektrischen Leiterdrahts, der um den zylindrischen Spulenträger herum gewickelt ist, von dem zylindrischen Spulenträger; einen Wicklungsschritt zum Wickeln des elektrischen Leiterdrahts, der von dem zylindrischen Spulenträger in dem Herausziehschritt herausgezogen wird, um die Ankerspule auszubilden; und einen Füllschritt zum Füllen eines Füllmaterials in Lücken zwischen den elektrischen Leiterdrähten.
In den vorstehend beschriebenen Lösungen wird eine elektrische Isolierung zwischen benachbarten Teilen des elektrischen Leiterdrahts durch die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung bereitgestellt. Demgegenüber sind die elektrischen Leiter der Elementdrähte mit den Schmelzschichten bedeckt, wobei sie aber keine isolierenden Schichten darauf bereitgestellt aufweisen; folglich können die elektrischen Leiter in Kontakt miteinander kommen und somit elektrisch miteinander verbunden werden. Die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den elektrischen Leitern sind jedoch klein. Außerdem wären, auch wenn die Schmelzschichten während des Bündelns der Elementdrähte oder während der Bedeckung der Elementdrähte mit der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung beschädigt werden, die Kontaktbereiche zwischen den elektrischen Leitern sehr klein, wobei somit die Kontaktwiderstände zwischen den elektrischen Leitern sehr hoch wären. Folglich ist es, auch wenn die elektrischen Leiter nicht vollständig voneinander isoliert sind, weiterhin möglich, zu unterdrücken, dass ein Wirbelstrom zwischen den elektrischen Leitern fließt.
In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen sind die Schmelzschichten direkt auf den elektrischen Leitern ohne isolierende Schichten, die auf den Oberflächen der elektrischen Leiter bereitgestellt sind, bereitgestellt; ferner werden die Schmelzschichten miteinander verschmolzen. Dementsprechend wird es möglich, die Zeit und den Aufwand, die erforderlich sind, um isolierende Schichten auf den Oberflächen der elektrischen Leiter bereitzustellen, zu beseitigen. Außerdem wird es mit den Schmelzschichten, die auf den elektrischen Leitern bereitgestellt sind, einfach, die Elementdrähte in dem gebündelten Zustand zu halten und die gebündelten Elementdrähte mit der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung zu bedecken. Als Ergebnis wird es einfach, den elektrischen Leiterdraht und somit die rotierende elektrische Maschine herzustellen. Zusätzlich wird es, da die Elementdrähte keine isolierenden Schichten aufweisen, die auf den zugehörigen elektrischen Leitern bereitgestellt sind, möglich, den Raumfaktor der elektrischen Leiter zu verbessern.
Des Weiteren gibt es Fälle, in denen die Ankerspule gebildet wird durch: ein Wickeln des elektrischen Leiterdrahts um einen zylindrischen Spulenträger herum; dann ein Herausziehen des elektrischen Leiterdrahts von dem zylindrischen Spulenträger; und ferner ein Wickeln des herausgezogenen elektrischen Leiterdrahts, um die Ankerspule auszubilden. In derartigen Fällen tritt eine Abweichung in der Geradheit des elektrischen Leiterdrahts aufgrund des Unterschieds zwischen den Krümmungen bei der Außenumfangsseite und der Innenumfangsseite während des Wickelns des elektrischen Leiterdrahts um den zylindrischen Spulenträger herum auf; somit wird dem elektrischen Leiterdraht eine wellige Beschaffenheit verliehen. Dementsprechend wird es für Lücken einfach, zwischen den elektrischen Leiterdrähten ausgebildet zu werden, wenn der elektrische Leiterdraht weiter gewickelt wird, um die Ankerspule auszubilden. Außerdem wird es mit den darin ausgebildeten Lücken für den elektrischen Leiterdraht einfach, zu vibrieren; ferner kann ein elektrischer Durchschlag aufgrund einer Reibung auftreten, die durch eine Vibration des elektrischen Leiterdrahts verursacht wird. In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen wird in den Lösungen gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Füllmaterial in Lücken, die zwischen den elektrischen Leiterdrähten gebildet sind, eingefüllt. Dementsprechend wird es mit dem Füllmaterial, das in die Lücken eingefüllt ist, möglich, eine Vibration des elektrischen Leiterdrahts zu verringern, wobei es somit möglich wird, zu verhindern, dass die isolierende Beschichtung des elektrischen Leiterdrahts aufgrund einer Reibung, die durch eine Vibration des elektrischen Leiterdrahts verursacht wird, beschädigt wird.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebene Aufgabe, andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile gemäß der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden ausführlichen Erklärung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser ersichtlich.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht, die einen Überblick über eine rotierende elektrische Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 eine Draufsicht der rotierenden elektrischen Maschine;
3 eine longitudinale Querschnittsansicht der rotierenden elektrischen Maschine;
4 eine querverlaufende Querschnittsansicht der rotierenden elektrischen Maschine;
5 eine Explosionsquerschnittsansicht der rotierenden elektrischen Maschine;
6 eine Querschnittsansicht eines Rotors der rotierenden elektrischen Maschine;
7 eine querverlaufende Teilquerschnittsansicht, die den Querschnittsaufbau einer Magneteinheit des Rotors veranschaulicht;
8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer Magnetflussdichte in Magneten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
9 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer Magnetflussdichte in Magneten von Vergleichsbeispielen veranschaulicht;
10 eine perspektivische Ansicht einer Statoreinheit der rotierenden elektrischen Maschine;
11 eine longitudinale Querschnittsansicht der Statoreinheit;
12 eine perspektivische Ansicht von einer axialen Seite einer Kernbaugruppe der Statoreinheit;
13 eine perspektivische Ansicht von der anderen axialen Seite der Kernbaugruppe;
14 eine querverlaufende Querschnittsansicht der Kernbaugruppe;
15 eine Explosionsquerschnittsansicht der Kernbaugruppe;
16 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das die elektrische Verbindung zwischen Teilwicklungen in jeder der Drei-Phasen-Wicklungen der Statorspule veranschaulicht;
17 eine Seitenansicht, die vergleichend ein erstes Spulenmodul und ein zweites Spulenmodul Seite an Seite zeigt;
18 eine Seitenansicht, die vergleichend eine erste Teilwicklung und eine zweite Teilwicklung Seite an Seite zeigt;
19(a) und 19(b) perspektivische Ansichten, die die Konfiguration des ersten Spulenmoduls veranschaulichen;
20 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 20-20 in 19(a) entnommen ist;
21(a) und 21(b) perspektivische Ansichten, die die Konfiguration einer isolierenden Abdeckung des ersten Spulenmoduls veranschaulichen;
22(a) und 22(b) perspektivische Ansichten, die die Konfiguration des zweiten Spulenmoduls veranschaulichen;
23 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 23-23 in 22(a) entnommen ist;
24(a) und 24(b) perspektivische Ansichten, die die Konfiguration einer isolierenden Abdeckung des zweiten Spulenmoduls veranschaulichen;
25 eine Teilquerschnittsansicht, die eine Überlappungsposition von Filmelementen in einem Zustand veranschaulicht, bei dem Spulenmodule in einer Umlaufsrichtung angeordnet sind;
26 eine Draufsicht, die erste Spulenmodule in einem Zustand zeigt, in dem sie mit der Kernbaugruppe zusammengebaut worden sind;
27 eine Draufsicht, die sowohl die ersten Spulenmodule als auch zweite Spulenmodule in einem Zustand zeigt, in dem sie mit der Kernbaugruppe zusammengebaut worden sind;
28(a) und 28(b) longitudinale Querschnittsansichten, die das Fixieren der ersten und zweiten Spulenmodule bei der Kernbaugruppe durch Fixierstifte veranschaulichen;
29 eine perspektivische Ansicht eines Stromschienenmoduls der rotierenden elektrischen Maschine;
30 eine Querschnittsansicht, die einen Teil eines longitudinalen Querschnitts des Stromschienenmoduls zeigt;
31 eine perspektivische Ansicht, die das Stromschienenmodul in einem Zustand zeigt, in dem es mit einer Statorhalteeinrichtung zusammengebaut ist;
32 eine longitudinale Querschnittsansicht, die das Fixieren des Stromschienenmoduls an der Statorhalteeinrichtung veranschaulicht;
33 eine longitudinale Querschnittsansicht, die ein Relaiselement in einem Zustand zeigt, in dem es an einer Gehäuseabdeckung angebracht worden ist;
34 eine perspektivische Ansicht des Relaiselements;
35 ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines Steuerungssystems der rotierenden elektrischen Maschine;
36 ein Funktionsblockschaltbild, das eine Stromregelungsverarbeitung veranschaulicht, die durch eine Steuerungseinrichtung ausgeführt wird;
37 ein Funktionsblockschaltbild, das eine Drehmomentregelungsverarbeitung veranschaulicht, die durch die Steuerungseinrichtung ausgeführt wird;
38 eine querverlaufende Teilquerschnittsansicht, die den Querschnittsaufbau einer Magneteinheit gemäß einer Modifikation veranschaulicht;
39(a) und 39(b) Diagramme, die die die Konfiguration einer Statoreinheit einer rotierenden elektrischen Maschine von einem Typ mit innenliegendem Rotor veranschaulichen;
40 eine Draufsicht, die Spulenmodule in einem Zustand zeigt, in dem sie mit einer Kernbaugruppe in der rotierenden elektrischen Maschine des Typs mit innenliegendem Rotor zusammengebaut worden sind;
41 eine Querschnittsansicht eines elektrischen Leiterdrahts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
42 eine Seitenansicht des elektrischen Leiterdrahts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
43 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Statorspule gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
44 ein schematisches Diagramm, das eine Herstellungsverarbeitung der Statorspule gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
45(a) und 45(b) Querschnittsansichten von elektrischen Leiterdrähten gemäß Modifikationen des zweiten Ausführungsbeispiels; und
46 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Statorspule gemäß einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels veranschaulicht.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In den Ausführungsbeispielen werden Teile, die funktional und/oder strukturell einander entsprechen, und/oder Teile, die miteinander verbunden sind, durch die gleichen Bezugszeichen oder durch Bezugszeichen bezeichnet, die sich in der Hunderterstelle voneinander unterscheiden. Die entsprechenden Teile und/oder die verbundenen Teile können sich auf die Erklärung der anderen Ausführungsbeispiele beziehen.
Rotierende elektrische Maschinen in den Ausführungsbeispielen sind konfiguriert, beispielsweise als Fahrzeugantriebsquellen verwendet zu werden. Die rotierenden elektrischen Maschinen können jedoch ebenso in breitem Umfang für andere Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweise in der Industrie, der Automobiltechnik, dem Haushalt, der Büroautomatisierung und bei Vergnügungsanwendungen. Zusätzlich werden in den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen identische oder äquivalente Teile durch die gleichen Bezugszeigen in der Zeichnung bezeichnet, wobei eine zugehörige Erklärung nicht wiederholt wird.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine rotierende elektrische Maschine 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Synchron-Multiphasen-Wechselstrom-(AC-)Motor mit einem Aufbau mit außenliegendem Rotor (das heißt einem außen rotierenden Aufbau). Die Übersicht der rotierenden elektrischen Maschine 10 ist in den 76-80 veranschaulicht. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Überblick der rotierenden elektrischen Maschine 10 zeigt. 2 zeigt eine Draufsicht der rotierenden elektrischen Maschine 10. 3 zeigt eine longitudinale Querschnittsansicht (das heißt, eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 3-3 in 2 entnommen ist) der rotierenden elektrischen Maschine 10. 4 zeigt eine querverlaufende Querschnittsansicht (das heißt, eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 4-4 in 3 entnommen ist) der rotierenden elektrischen Maschine 10. 5 zeigt eine Explosionsquerschnittsansicht, die Komponenten der rotierenden elektrischen Maschine 10 in einer Explosionsansicht zeigt. In der nachstehenden Erklärung wird in der rotierenden elektrischen Maschine 10 die Richtung, in der eine Drehwelle 11 sich erstreckt, als die axiale Richtung bezeichnet; die Richtungen, die sich radial von der Mitte der Drehwelle 11 erstrecken, werden als radiale Richtungen bezeichnet; und die Richtung, die sich entlang einem Kreis erstreckt, der seinen Mittelpunkt bei der Drehwelle 11 aufweist, wird als die Umlaufsrichtung bezeichnet.
Die rotierende elektrische Maschine 10 umfasst hauptsächlich einen Rotierende-Elektrische-Maschine-Hauptkörper, der aus einem Rotor 20, einer Statoreinheit 50 und einem Stromschienenmodul 200 besteht, sowie ein Gehäuse 241 und eine Gehäuseabdeckung 242, die bereitgestellt sind, um gemeinsam den Rotierende-Elektrische-Maschine-Hauptkörper zu umgeben. Diese Komponenten sind jeweils koaxial zu der Drehwelle 11 angeordnet, die integral mit dem Rotor 20 bereitgestellt ist. Diese Komponenten werden in einer vorbestimmten Abfolge in der axialen Richtung zusammengebaut, um gemeinsam die rotierende elektrische Maschine 10 zu bilden. Die Drehwelle 11 wird durch ein Paar von Lagern 12 und 13 gehalten, die jeweils in der Statoreinheit 50 und dem Gehäuse 241 bereitgestellt sind; dabei ist die Drehwelle 11 in dem gehaltenen Zustand drehbar. Zusätzlich können die Lager 12 und 13 beispielsweise durch Radialkugellager implementiert werden, von denen jedes einen inneren Ring, einen äußeren Ring und eine Vielzahl von Kugeln umfasst, die zwischen den inneren und äußeren Ringen angeordnet sind. Mit einer Drehung der Drehwelle 11 dreht sich beispielsweise eine Achse eines Fahrzeugs. Die rotierende elektrische Maschine 10 kann bei dem Fahrzeug durch ein Fixieren des Gehäuses 241 an einem Fahrzeugkörperrahmen oder dergleichen angebracht werden.
In der rotierenden elektrischen Maschine 10 ist die Statoreinheit 50 so bereitgestellt, dass sie die Drehwelle 11 umgibt; dabei ist der Rotor 20 radial außerhalb der Statoreinheit 50 angeordnet. Die Statoreinheit 50 umfasst einen Stator 60 und eine Statorhalteeinrichtung 70, die mit dem radial innenliegenden Umfang des Stators 60 zusammengebaut ist. Der Rotor 20 und der Stator 60 sind radial gegenüberliegend zueinander, wobei ein Luftspalt dazwischen ausgebildet ist. Der Rotor 20 dreht sich zusammen mit der Drehwelle 11 bei der radial äußeren Seite des Stators 60. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert der Rotor 20 als ein „Feldsystem“, wobei der Stator 60 als ein „Anker“ fungiert.
6 zeigt eine longitudinale Querschnittsansicht des Rotors 20. Wie es in 6 gezeigt ist, weist der Rotor 20 einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorträger 21 und eine ringförmige Magneteinheit 22 auf, die an dem Rotorträger 21 fixiert ist. Der Rotorträger 21 weist einen zylindrischen Abschnitt 23 und einen Endplattenabschnitt 24 auf, der bei einem axialen Ende des zylindrischen Abschnitts 23 bereitgestellt ist. Der zylindrische Abschnitt 23 und der Endplattenabschnitt 24 sind integral beziehungsweise einstückig ausgebildet, um gemeinsam den Rotorträger 21 zu bilden. Der Rotorträger 21, der als ein Magnethalteelement fungiert, weist die Magneteinheit 22 auf, die in einer ringförmigen Form bei der radial inneren Seite des zylindrischen Abschnitts 23 fixiert ist. In einem Mittelteil des Endplattenabschnitts 24 ist ein Durchgangsloch 24a ausgebildet. Die Drehwelle 11 wird in einem Zustand, bei dem sie in das Durchgangsloch 24a eingeführt wird, an dem Endplattenabschnitt 24 durch Befestigungseinrichtungen 25, wie beispielsweise Bolzen beziehungsweise Schrauben, fixiert. Genauer gesagt weist die Drehwelle 11 einen Flansch 11a auf, der ausgebildet ist, um sich in einer Richtung zu erstrecken, die die axiale Richtung schneidet (oder senkrecht hierzu ist). Die Drehwelle 21 wird dem Rotorträger 21 mit dem Flansch 11a der Drehwelle 11 in einem Oberflächenkontakt mit dem Endplattenabschnitt 24 des Rotorträgers 21 fixiert.
Die Magneteinheit 22 umfasst eine zylindrische Magnethalteeinrichtung 31, eine Vielzahl von Magneten 32, die bei einer inneren Umlaufsoberfläche der Magnethalteeinrichtung 31 fixiert sind, und eine Endplatte 33, die auf der zu dem Endplattenabschnitt 24 des Rotorträgers 21 entgegengesetzten axialen Seite der Magnethalteeinrichtung 31 und der Magnete 32 fixiert ist. Die Magnethalteeinrichtung 31 weist die gleiche axiale Länge wie die Magnete 32 auf. Die Magnete 32 sind so bereitgestellt, dass sie durch die Magnethalteeinrichtung 31 von der radial äußeren Seite umgeben sind. Die Magnethalteeinrichtung 31 und die Magnete 32 sind so fixiert, dass sie bei zugehörigen Enden auf einer axialen Seite an die Endplatte 33 anstoßen. Zusätzlich entspricht die Magneteinheit 22 einem „Magnetabschnitt“ .
7 zeigt eine querverlaufende Teilquerschnittsansicht, die den Querschnittsaufbau der Magneteinheit 22 veranschaulicht. In 7 wird die Ausrichtung von leichten Achsen einer Magnetisierung der Magnete 32 durch Pfeile angezeigt.
In der Magneteinheit 22 sind die Magnete 32 in der Umlaufsrichtung des Rotors 20 aufeinander ausgerichtet, damit sich zugehörige Polaritäten abwechselnd in der Umlaufsrichtung ändern. Dementsprechend ist in der Magneteinheit 22 eine Vielzahl von Magnetpolen entlang der Umlaufsrichtung ausgebildet. Die Magnete 32 sind polare anisotrope Dauermagnete. Außerdem werden die Magnete 32 durch gesinterte Neodym-Magnete implementiert, deren intrinsische Koerzitivkraft größer oder gleich 400 [kA/m] ist und deren Restflussdichte Br größer oder gleich 1,0 [T] ist.
Radial innere Umfangsoberflächen der Magnete 32 bilden Magnetflusswirkoberflächen 34, durch die ein Magnetfluss in die Magnete 32 oder aus den Magneten 32 fließt. Außerdem ist in den Magneten 32 die Ausrichtung der leichten Achsen einer Magnetisierung auf der d-Achsen-Seite (oder in den d-Achsen-Seiten-Teilen) zu der Ausrichtung der leichten Achsen einer Magnetisierung auf der q-Achsen-Seite (oder in den q-Achsen-Seiten-Teilen) unterschiedlich. Auf der d-Achsen-Seite sind die leichten Achsen einer Magnetisierung ausgerichtet, um parallel zu der d-Achse zu sein. Im Gegensatz dazu sind auf der q-Achsen-Seite die leichten Achsen einer Magnetisierung ausgerichtet, um senkrecht zu der q-Achse zu sein. Dementsprechend werden in Abhängigkeit von der Änderung in der Ausrichtung der leichten Achsen einer Magnetisierung bogenförmige Magnet-Magnetpfade in den Magneten 32 ausgebildet. Kurz gesagt sind die Magnete 32 konfiguriert, die leichten Achsen einer Magnetisierung aufzuweisen, die derart ausgerichtet sind, dass die leichten Achsen einer Magnetisierung mehr parallel zu der d-Achse auf der d-Achsen-Seite als auf der q-Achsen-Seite sind; die d-Achse stellt die Mitten der Magnetpole dar, während die q-Achse die Grenzen zwischen den Magnetpolen darstellt.
In den Magneten 32 werden, da die Magnet-Magnetpfade bogenförmig sind, die Magnet-Magnetpfade länger als die radiale Dicke der Magnete 32. Dementsprechend wird die Permeanz der Magnete 32 vergrößert, wodurch es möglich wird, ohne ein Ändern des Volumens der Magnete 32 die gleiche Fähigkeit wie Magnete zu zeigen, die ein größeres Volumen als die Magnete 32 aufweisen.
Jeder der Magnetpole wird aus einem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der Magnete 32 gebildet. Das heißt, die Magnete 32, die in Umlaufsrichtung in der Magneteinheit 22 ausgerichtet sind, weisen Teilungsoberflächen bei sowohl den d-Achsen-Positionen als auch den q-Achsen-Positionen auf. Die Magnete 32 sind in Kontakt miteinander oder in enger Nähe zueinander angeordnet. Außerdem weisen die Magnete 32 die bogenförmigen Magnet-Magnetpfade auf, wie es vorstehend beschrieben ist. Bei der q-Achse liegen sich der N-Pol und der S-Pol von in Umlaufsrichtung benachbarten Magneten 32 einander gegenüber. Dementsprechend wird es möglich, die Permeanz in der Nähe der q-Achse zu verbessern. Außerdem ziehen sich alle zwei Magnete 32, die mit der q-Achse, die dazwischen angeordnet ist, angeordnet sind, einander an, wobei sie somit in Kontakt miteinander gehalten werden können. Eine derartige Anordnung bildet ebenso eine Verbesserung der Permeanz.
In der Magneteinheit 22 fließt ein Magnetfluss entlang den bogenförmigen Magnet-Magnetpfaden zwischen den benachbarten N- und S-Polen, das heißt zwischen den benachbarten Magneten 32. Folglich werden die Magnet-Magnetpfade im Vergleich mit einem Fall, bei dem beispielsweise radiale anisotrope Magnete eingesetzt werden, verlängert. Dementsprechend wird, wie es in 8 gezeigt ist, die Magnetflussdichteverteilung an eine Sinuswelle angenähert. Als Ergebnis wird es, wie es in 9 gezeigt ist, anders als bei der Magnetflussdichteverteilung in einem Vergleichsbeispiel, bei dem radiale anisotrope Magnete eingesetzt werden, möglich, einen Magnetfluss bei der Magnetpolmittenseite zu konzentrieren, wodurch das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 10 vergrößert wird. Außerdem ist es aus 9 ersichtlich, dass die Magnetflussdichteverteilung in der Magneteinheit 22 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenso zu der Magnetflussdichteverteilung in einem Vergleichsbeispiel unterschiedlich ist, bei dem Magnete in einer konventionellen Halbach-Anordnung angeordnet sind. Zusätzlich stellt in jeder der 8 und 9 die horizontale Achse einen elektrischen Winkel dar, wobei die vertikale Achse eine Magnetflussdichte darstellt; 90° auf der horizontalen Achse stellt die d-Achse (das heißt die Magnetpolmitte) dar, wobei 0° und 180° auf der horizontale Achse die q-Achse darstellen.
Dementsprechend wird mit der Konfiguration der Magnete 32 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Magneteinheit 22 der Magnet-Magnetfluss auf der d-Achse intensiviert, wobei die Magnetflussänderung in der Nähe der q-Achse unterdrückt wird. Dementsprechend wird es möglich, in geeigneter Weise die Magneteinheit 22 zu verwirklichen, bei der der Oberflächenmagnetfluss sich allmählich von der q-Achse zu der d-Achse in jedem der Magnetpole ändert.
Der Sinuswellenübereinstimmungsprozentsatz der Magnetflussdichteverteilung kann beispielsweise 40% oder höher sein. In diesem Fall ist es möglich, den Betrag eines Magnetflusses bei dem Mittelabschnitt des Signalverlaufs im Vergleich mit dem Fall eines Einsetzens von radial ausgerichteten Magneten und dem Fall eines Einsetzens von parallel ausgerichteten Magneten zuverlässig zu vergrößern. In dem Fall eines Einsetzens von radial ausgerichteten Magneten ist der Sinuswellenübereinstimmungsprozentsatz etwa 30%. Außerdem ist es, indem der Sinuswellenübereinstimmungsprozentsatz auf größer oder gleich 60% eingestellt wird, möglich, den Betrag des Magnetflusses bei dem Mittelabschnitt des Signalverlaufs im Vergleich mit dem Fall eines Einsetzens von Magneten, die in einer Magnetflusskonzentrationsanordnung, wie beispielsweise einer Halbach-Anordnung, angeordnet sind, zuverlässig zu vergrößern.
Wie es in 9 gezeigt ist, ändert sich in dem Vergleichsbeispiel, bei dem radiale anisotrope Magnete eingesetzt werden, die Magnetflussdichte scharf in der Nähe der q-Achse. Die scharfe Änderung in der Magnetflussdichte verursacht, dass der Betrag eines Wirbelstroms, der in einer Statorspule 61 des Stators 60 erzeugt wird, zunimmt; die Statorspule 61 wird nachstehend ausführlich beschrieben. Außerdem ändert sich der Magnetfluss auf der Seite der Statorspule 61 ebenso scharf. Im Gegensatz dazu ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Signalverlauf der Magnetflussdichteverteilung an eine Sinuswelle angenähert. Dementsprechend ist die Änderung in der Magnetflussdichte in der Nähe der q-Achse sanfter als in dem Vergleichsbeispiel, bei dem radiale anisotrope Magnete eingesetzt werden. Als Ergebnis wird es möglich, eine Erzeugung eines Wirbelstroms in der Statorspule 61 zu unterdrücken.
In den Magneten 32 sind Vertiefungen 35 in den radial äußeren Umfangsoberflächen der Magnete 32 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ausgebildet, der die d-Achse umfasst; ferner sind Vertiefungen 36 in den radial inneren Umfangsoberflächen der Magnete 32 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ausgebildet, der die q-Achse umfasst. Spezifisch werden mit der Ausrichtung der einfachen Achsen einer Magnetisierung der Magnete 32 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei den radial äußeren Umfangsoberflächen der Magnete 32 die Magnet-Magnetpfade in der Nähe der d-Achse verkürzt; auf den radial inneren Umfangsoberflächen der Magnete 32 sind die Magnet-Magnetpfade in der Nähe der q-Achse verkürzt. Folglich werden unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es schwierig ist, einen ausreichenden Magnet-Magnetfluss bei diesen Positionen in den Magneten 32 zu erzeugen, bei denen die Magnet-Magnetpfade kurz sind, die Magnete 32 bei diesen Positionen, wo der Magnet-Magnetfluss schwach ist, abgeschnitten.
Zusätzlich kann die Magneteinheit 22 alternativ hierzu derart konfiguriert sein, dass die Anzahl der Magnete 32 gleich zu der Anzahl der Magnetpole ist. Beispielsweise kann jeder der Magnete 32 zwischen den Mitten eines in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der Magnetpole bereitgestellt werden; die Mitten der Magnetpole werden durch die d-Achse dargestellt. In diesem Fall ist die q-Achse bei der Umlaufsmitte in jedem der Magnete 32 positioniert; dabei weisen die Magnete 32 Teilungsoberflächen nur bei den d-Achsen-Positionen auf. Außerdem kann anstelle der q-Achse die d-Achse bei der Umlaufsmitte in jedem der Magnete 32 positioniert sein. Des Weiteren kann anstelle der Konfigurationen, bei denen die Anzahl der Magnete 32 das Doppelte oder gleich zu der Anzahl der Magnetpole ist, eine Konfiguration eingesetzt werden, bei der lediglich ein ringförmiger Magnet in der Magneteinheit 22 bereitgestellt ist.
Wie es in 3 gezeigt ist, ist ein Drehmelder 41, der ein Drehwinkelsensor ist, bei einem Endabschnitt (das heißt dem oberen Endabschnitt in 3) der Drehwelle 11 auf der zu der Position, bei der der Rotorträger 21 mit der Drehwelle 11 verbunden ist, entgegengesetzten Seite bereitgestellt. Der Drehmelder 41 umfasst einen Drehmelderrotor, der bei der Drehwelle 11 fixiert ist, und einen Drehmelderstator, der radial außerhalb des Drehmelderrotors angeordnet ist, um dem Drehmelderrotor gegenüberzuliegen. Der Drehmelderrotor ist ringförmig plattenförmig und weist die Drehwelle 11 auf, die darin eingefügt ist, um koaxial zu der Drehwelle 11 zu sein. Der Drehmelderstator umfasst einen Statorkern und eine Statorspule und ist an der Gehäuseabdeckung 242 fixiert.
Als Nächstes wird die Konfiguration der Statoreinheit 50 beschrieben. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Statoreinheit 50. 11 zeigt eine longitudinale Querschnittsansicht der Statoreinheit 50, die bei der gleichen Position wie in 3 entnommen ist.
Die Statoreinheit 50 umfasst den Stator 60 und die Statorhalteeinrichtung 70, die radial innerhalb des Stators 60 angeordnet ist. Ferner umfasst der Stator 60 die vorstehend genannte Statorspule 61 und einen Statorkern 62. Außerdem sind der Statorkern 62 und die Statorhalteeinrichtung 70 in eine Kernbaugruppe CA integriert. Mit der Kernbaugruppe CA wird eine Vielzahl von Teilwicklungen 151 zusammengebaut, die die Statorspule 61 bilden. Zusätzlich entspricht in der vorliegenden Modifikation die Statorspule 61 einer „Ankerspule“; der Statorkern 62 entspricht einem „Ankerkern“; die Statorhalteeinrichtung 70 entspricht einem „Ankerhalteelement“; und die Kernbaugruppe CA entspricht einem „Halteelement“ .
Zuerst wird die Kernbaugruppe CA beschrieben. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht von einer axialen Seite der Kernbaugruppe CA. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kernbaugruppe CA von der anderen axialen Seite. 14 zeigt eine querverlaufende Querschnittsansicht der Kernbaugruppe CA. 15 zeigt eine Explosionsquerschnittsansicht der Kernbaugruppe CA.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die Kernbaugruppe CA aus dem Statorkern 62 und der Statorhalteeinrichtung 70 zusammengesetzt, die bei dem radial inneren Umfang des Statorkerns 62 zusammengebaut sind. Anders ausgedrückt wird der Statorkern 62 integral mit der äußeren Umlaufsoberfläche der Statorhalteeinrichtung 70 zusammengebaut.
Der Statorkern 62 ist aus einer Kernblechschichtung, in der eine Vielzahl von Kernblechen 62a in der axialen Richtung geschichtet sind, gebildet; die Kernbleche 62a sind aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise einem magnetischen Stahlblech, gebildet. Der Statorkern 62 weist eine zylindrische Form mit einer vorbestimmten radialen Dicke auf. Die Statorspule 61 ist auf der radial äußeren Seite (das heißt der Seite des Rotors 20) des Statorkerns 62 bereitgestellt. Der Statorkern 62 weist eine äußere Umlaufsoberfläche auf, die eine gekrümmte Oberfläche ohne Unebenheit ist. Der Statorkern 62 fungiert als ein Gegenjoch. Der Statorkern 62 wird erhalten, indem die Kernbleche 62a, die beispielsweise durch ein Stanzen in einer ringförmigen Form ausgebildet sind, axial geschichtet werden. Zusätzlich kann der Statorkern 62 alternativ hierzu einen Spiralkernaufbau aufweisen. In diesem Fall kann der zylindrische Statorkern 62 erhalten werden, indem ein Streifen eines Kernblechs ringförmig gewunden wird, während die ringförmig gewundenen Windungen des Streifens in der axialen Richtung geschichtet werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Stator 60 eine schlitzfreie beziehungsweise nutenlose Struktur ohne Zähne zur Ausbildung von Schlitzen auf. Außerdem kann der Stator 60 eine beliebige der nachstehend genannten Konfigurationen (A)-(C) aufweisen.
(A) In dem Stator 60 sind Zwischenleiterelemente zwischen elektrischen Leiterabschnitten (das heißt, Zwischenleiterabschnitte 152, die nachstehend beschrieben werden) in der Umlaufsrichtung bereitgestellt. Die Zwischenleiterelemente werden aus einem magnetischen Material gebildet, das die nachstehende Beziehung erfüllt: Wt x Bs ≤ Wm x Br, wobei Wt die Umlaufsbreite der Zwischenleiterelemente in jedem Magnetpol ist, Bs die Sättigungsflussdichte der Zwischenleiterelemente ist, Wm die Umlaufsbreite der Magnete 32 in jedem Magnetpol ist und Br die Restflussdichte der Magnete 32 ist.
(B) In dem Stator 60 werden Zwischenleiterelemente zwischen den elektrischen Leiterabschnitten (das heißt die Zwischenleiterabschnitte 152) in der Umlaufsrichtung bereitgestellt. Die Zwischenleiterelemente werden aus einem nicht-magnetischen Material gebildet.
(C) In dem Stator 60 werden keine Zwischenleiterelemente zwischen den elektrischen Leiterabschnitten (das heißt die Zwischenleiterabschnitte 152) in der Umlaufsrichtung bereitgestellt.
Wie es in 15 gezeigt ist, umfasst die Statorhalteeinrichtung 70 ein äußeres Zylinderelement 71 und ein inneres Zylinderelement 81, die zusammengebaut werden, wobei das äußere Zylinderelement 71 auf der radial äußeren Seite angeordnet ist und das innere Zylinderelement 81 auf der radial inneren Seite angeordnet ist. Jedes dieser Elemente 71 und 81 kann aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Gusseisen, oder carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFRP) gebildet werden.
Das äußere Zylinderelement 71 ist ein hohles zylindrisches Element, das sowohl eine äußere Umlaufsoberfläche als auch eine innere Umlaufsoberfläche aufweist, die als perfekte zylindrische Oberflächen ausgebildet sind. Bei einem axialen Ende des äußeren Zylinderelements 71 ist ein ringförmiger Flansch 72 ausgebildet, der sich radial nach innen erstreckt. Außerdem sind bei dem radial inneren Umfang des Flansches 72 bei vorbestimmten Intervallen in der Umlaufsrichtung eine Vielzahl von Vorsprüngen 73 ausgebildet, die sich radial nach innen erstrecken (siehe 13). Des Weiteren sind bei einem axialen Ende und dem anderen axialen Ende des äußeren Zylinderelements 71 jeweils gegenüberliegende Oberflächen 74 und 75 ausgebildet, von denen jede dem inneren Zylinderelement 81 in der axialen Richtung gegenüberliegt. Ferner sind in den gegenüberliegenden Oberflächen 74 und 75 jeweils ringförmige Nuten 74a und 75a ausgebildet, von denen sich jede in einer ringförmigen Form erstreckt.
Das innere Zylinderelement 81 ist ein hohles zylindrisches Element, das einen äußeren Durchmesser aufweist, der kleiner als der innere Durchmesser des äußeren Zylinderelements 71 ist. Das innere Zylinderelement 81 weist eine äußere Umlaufsoberfläche auf, die als eine perfekte zylindrische Oberfläche ausgebildet ist, die zu dem äußeren Zylinderelement 71 konzentrisch ist. Bei einem axialen Ende des inneren Zylinderelements 81 ist ein ringförmiger Flansch 82 ausgebildet, der sich radial nach außen erstreckt. Das innere Zylinderelement 81 wird mit dem äußeren Zylinderelement 71 zusammengebaut, sodass es an beide gegenüberliegenden Oberflächen 74 und 75 des äußeren Zylinderelements 71 in der axialen Richtung anstößt. Wie es in 13 gezeigt ist, werden das äußere Zylinderelement 71 und das innere Zylinderelement 81 durch Befestigungseinrichtungen 84, wie beispielsweise Bolzen beziehungsweise Schrauben, miteinander zusammengebaut. Spezifisch sind auf dem radial inneren Umfang des inneren Zylinderelements 81 bei vorbestimmten Intervallen in der Umlaufsrichtung eine Vielzahl von Vorsprüngen 83 ausgebildet, die sich radial nach innen erstrecken. Die Vorsprünge 73 des äußeren Zylinderelements 71 und die Vorsprünge 83 des inneren Zylinderelements 81 werden aneinander durch die Befestigungseinrichtungen 84 befestigt, wobei die Vorsprünge 73 jeweils auf axialen Endflächen der Vorsprünge 83 überlagert werden.
Wie es in 14 gezeigt ist, gibt es, nachdem das äußere Zylinderelement 71 und das innere Zylinderelement 81 miteinander zusammengebaut sind, eine ringförmige Lücke, die zwischen der inneren Umlaufsoberfläche des äußeren Zylinderelements 71 und der äußeren Umlaufsoberfläche des inneren Zylinderelements 81 gebildet wird. Die ringförmige Lücke bildet einen Kühlmitteldurchgang 85, durch den ein Kühlmittel, wie beispielsweise ein Kühlwasser, fließt. Der Kühlmitteldurchgang 85 ist in einer ringförmigen Form entlang der Umlaufsrichtung der Statorhalteeinrichtung 70 ausgebildet. Genauer gesagt ist auf dem radial inneren Umfang des inneren Zylinderelements 81 ein Durchgangsbildungsabschnitt 88 ausgebildet, der radial nach innen ragt. In dem Durchgangsbildungsabschnitt 88 sind sowohl ein einlassseitiger Durchgang 86 als auch ein auslassseitiger Durchgang 87 ausgebildet. Jeder dieser Durchgänge 86 und 87 öffnet sich bei der äußeren Umlaufsoberfläche des inneren Zylinderelements 81. Außerdem ist bei der äußeren Umlaufsoberfläche des inneren Zylinderelements 81 ein Unterteilungsabschnitt 89 ausgebildet, der den Kühlmitteldurchgang 85 in einen Einlassseitenteil und einen Auslassseitenteil unterteilt. Dementsprechend fließt das Kühlmittel, das von dem einlassseitigen Durchgang 86 hineinfließt, durch den Kühlmitteldurchgang 85 in der Umlaufsrichtung, wobei es dann von dem auslassseitigen Durchgang 87 herausfließt.
Jeder des einlassseitigen Durchgangs 86 und des auslassseitigen Durchgangs 87 weist einen Endabschnitt, der sich radial erstreckt, um sich bei der äußeren Umlaufsoberfläche des inneren Zylinderelements 81 zu öffnen, und den anderen Endabschnitt auf, der sich axial erstreckt, um sich bei einer axialen Endfläche des inneren Zylinderelements 81 zu öffnen. In 12 sind sowohl eine Einlassöffnung 86a, die zu dem einlassseitigen Durchgang 86 führt, als auch eine Auslassöffnung 87a, die zu dem auslassseitigen Durchgang 87 führt, gezeigt. Zusätzlich sind der einlassseitige Durchgang 86 und der auslassseitige Durchgang 87 jeweils in Verbindung mit einer Einlassöffnung 244 und einer Auslassöffnung 245 (siehe 1), die beide bei der Gehäuseabdeckung 242 angebracht sind; das Kühlmittel fließt durch diese Öffnungen 244 und 245 hinein und heraus.
Bei den Verbindungsabschnitten zwischen dem äußeren Zylinderelement 71 und dem inneren Zylinderelement 81 sind jeweils Dichtungselemente 101 und 102 (siehe 15) bereitgestellt, um ein Lecken des Kühlmittels aus dem Kühlmitteldurchgang 85 zu unterdrücken. Spezifisch können die Dichtungselemente 101 und 102 beispielsweise durch O-Ringe implementiert werden. Die Dichtungselemente 101 und 102 sind jeweils in den ringförmigen Nuten 74a und 75a des äußeren Zylinderelements 71 aufgenommen und werden in einem Zustand gehalten, zwischen dem äußeren Zylinderelement 71 und dem inneren Zylinderelement 81 zusammengedrückt zu werden.
Wie es in 12 gezeigt ist, weist das innere Zylinderelement 81 einen Endplattenabschnitt 91 bei einem zugehörigen axialen Ende auf. Auf dem Endplattenabschnitt 91 ist ein hohler zylindrischer Nabenabschnitt 92 ausgebildet, der sich in der axialen Richtung erstreckt. Der Nabenabschnitt 92 ist ausgebildet, ein Einfügeloch 93 zu umgeben, durch das die Drehwelle 11 in das innere Zylinderelement 81 eingeführt wird. In dem Nabenabschnitt 92 ist eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten 94 zum Fixieren der Gehäuseabdeckung 242 ausgebildet. Außerdem ist auf dem Endplattenabschnitt 91 auf der radial äußeren Seite des Nabenabschnitts 92 eine Vielzahl von Säulenabschnitten 95 ausgebildet, die sich in der axialen Richtung erstrecken. Wie es nachstehend ausführlich beschrieben wird, dienen die Säulenabschnitte 95 als Fixierabschnitte zum Fixieren des Stromschienenmoduls 200. Des Weiteren dient der Nabenabschnitt 92 als ein Lagerhalteelement zum Halten des Lagers 12. Spezifisch ist das Lager 12 bei einem Lagerfixierabschnitt 96 fixiert, der auf dem radial inneren Umfang des Nabenabschnitts 92 ausgebildet ist (siehe 3).
Wie es in den 12 und 13 gezeigt ist, sind in dem äußeren Zylinderelement 71 und dem inneren Zylinderelement 81 Vertiefungen 105 und 106 zum Fixieren einer Vielzahl von Spulenmodulen 150 ausgebildet, die nachstehend beschrieben werden.
Spezifisch ist, wie es in 12 gezeigt ist, bei einer axialen Endfläche des inneren Zylinderelements 81, genauer gesagt bei einer axial äußeren Endfläche des Endplattenabschnitts 91 um den Nabenabschnitt 92 herum, eine Vielzahl von Vertiefungen 105 bei gleichen Intervallen in der Umlaufsrichtung ausgebildet. Außerdem ist, wie es in 13 gezeigt ist, bei einer axialen Endfläche des äußeren Zylinderelements 71, genauer gesagt bei einer axial äußeren Endfläche des Flansches 72, eine Vielzahl von Vertiefungen 106 bei gleichen Intervallen in der Umlaufsrichtung ausgebildet. Des Weiteren sind die Vertiefungen 105 so ausgebildet, dass sie zu einem imaginären Kreis, der mit der Kernbaugruppe CA konzentrisch ist, ausgerichtet sind; dabei sind die Vertiefungen 106 ebenso ausgebildet, um zu einem imaginären Kreis, der zu der Kernbaugruppe CA konzentrisch ist, ausgerichtet zu sein. Zusätzlich sind die Vertiefungen 105 bei den gleichen Umlaufspositionen wie die Vertiefungen 106 ausgebildet; die Intervalle zwischen den Vertiefungen 105 sind gleich zu den Intervallen zwischen den Vertiefungen 106; und die Anzahl der Vertiefungen 105 ist gleich zu der Anzahl der Vertiefungen 106.
Um die Baugruppenstärke sicherzustellen, wird der Statorkern 62 mit der Statorhalteeinrichtung 70 mit einer radialen Druckkraft, die in Bezug auf die Statorhalteeinrichtung 70 induziert wird, zusammengebaut. Spezifisch wird der Statorkern 62 durch ein Aufpressverfahren oder eine Presspassung bei der Statorhalteeinrichtung 70 mit einer vorbestimmten Überschneidung dazwischen fixiert eingepasst. Anders ausgedrückt werden der Statorkern 62 und die Statorhalteeinrichtung 70 miteinander mit einer radialen Belastung, die durch ein Element hiervon auf das andere induziert wird, zusammengebaut. Außerdem kann das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 10 beispielsweise vergrößert werden, indem der äußere Durchmesser des Stators 60 vergrößert wird. In diesem Fall wird die Anzugskraft des Statorkerns 62 vergrößert, um die Verbindung des Statorkerns 62 mit der Statorhalteeinrichtung 70 zu stärken. Mit einer Vergrößerung der Druckbelastung (anders ausgedrückt der Eigenspannung) des Statorkerns 62 kann jedoch der Statorkern 62 beschädigt werden.
In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Konfiguration, bei der der Statorkern 62 und die Statorhalteeinrichtung 70 mit der vorbestimmten Überschneidung dazwischen fixiert ineinander eingepasst werden, Begrenzungselemente zwischen Abschnitten des Statorkerns 62 und der Statorhalteeinrichtung 70, die einander radial gegenüberliegen, bereitgestellt. Die Begrenzungselemente sind in Eingriff mit dem Statorkern 62 in der Umlaufsrichtung, wodurch ein Umlaufsversatz des Statorkerns 62 begrenzt wird. Spezifisch wird, wie es in den 12-14 gezeigt ist, eine Vielzahl von Eingriffselementen 111, die die Begrenzungselemente bilden, radial zwischen dem Statorkern 62 und dem äußeren Zylinderelement 71 der Statorhalteeinrichtung 70 angeordnet und bei vorbestimmten Intervallen in der Umlaufsrichtung angeordnet. Dementsprechend wird es mit den Eingriffselementen 111 möglich, einen relativen Versatz zwischen dem Statorkern 62 und der Statorhalteeinrichtung 70 in der Umlaufsrichtung zu unterdrücken. Zusätzlich können in diesem Fall Vertiefungen in zumindest einem Element aus dem Statorkern 62 und dem äußeren Zylinderelement 71 ausgebildet werden; und die Eingriffselemente 111 können jeweils in die Vertiefungen eingepasst werden, um damit in Eingriff zu sein. Alternativ hierzu können anstelle der Eingriffselemente 111 Vorsprünge in einem Element aus dem Statorkern 62 und dem äußeren Zylinderelement 71 ausgebildet werden.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration sind der Statorkern 62 und die Statorhalteeinrichtung 70 (genauer gesagt das äußere Zylinderelement 71) fixiert ineinander mit der vorbestimmten Überschneidung dazwischen eingepasst; und ein relativer Umlaufsversatz zwischen dem Statorkern 62 und der Statorhalteeinrichtung 70 wird durch die Eingriffselemente 111 begrenzt.
Dementsprechend wird, auch wenn die Überschneidung zwischen dem Statorkern 62 und der Statorhalteeinrichtung 70 relativ klein ist, es weiterhin möglich sein, einen Umlaufsversatz des Statorkerns 62 in Bezug auf die Statorhalteeinrichtung 70 zu unterdrücken. Außerdem wird, da der gewünschte Versatzunterdrückungseffekt erreicht werden kann, auch wenn die Beeinträchtigung relativ klein ist, es möglich, zu verhindern, dass der Statorkern 62 aufgrund einer übermäßig großen Überschneidung zwischen dem Statorkern 62 und der Statorhalteeinrichtung 70 beschädigt wird. Als Ergebnis wird es möglich, einen Versatz des Statorkerns 62 in geeigneter Weise zu unterdrücken.
Auf der radial inneren Seite des inneren Zylinderelements 81 ist ein ringförmiger interner Raum ausgebildet, um die Drehwelle 11 zu umgeben. In dem internen Raum können beispielsweise elektrische Komponenten angeordnet werden, die einen Wechselrichter bilden, der ein elektrischer Leistungswandler ist. Die elektrischen Komponenten können beispielsweise elektrische Module sein, von denen jedes durch ein Verpacken eines Halbleiterschaltelements oder eines Kondensators gebildet wird. Indem die elektrischen Module in Kontakt mit der inneren Umlaufsoberfläche des inneren Zylinderelements 81 angeordnet werden, wird es möglich, die elektrischen Module mit dem Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang 85 fließt, zu kühlen. Es ist anzumerken, dass der interne Raum, der auf der radial inneren Seite des inneren Zylinderelements 81 ausgebildet wird, erweitert werden kann, indem die Vorsprünge 83 beseitigt werden oder die Vorsprungshöhe der Vorsprünge 83 verringert wird.
Als Nächstes wird die Konfiguration der Statorspule 61 ausführlich beschrieben. Die 10 und 11 zeigen die Statorspule 61 in einem Zustand, in dem sie mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut ist. Wie es in den 10 und 11 gezeigt ist, sind die Teilwicklungen 151, die die Statorspule 61 bilden, mit dem radial äußeren Umfang der Kernbaugruppe CA (das heißt dem radial äußeren Umfang des Statorkerns 62) zusammengebaut, um aufeinander in der Umlaufsrichtung ausgerichtet zu sein.
Die Statorspule 61 umfasst eine Vielzahl von Phasenwicklungen und ist in einer hohlen zylindrischen (oder einer ringförmigen) Form ausgebildet, indem die Phasenwicklungen in einer vorbestimmten Abfolge in der Umlaufsrichtung angeordnet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Statorspule 61 als eine Drei-Phasen-Spule konfiguriert, die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen umfasst.
Wie es in 11 gezeigt ist, weist der Stator 60 in der axialen Richtung einen zugehörigen Teil, der einer Spulenseite CS entspricht, die der Magneteinheit 22 des Rotors 20 radial gegenüberliegt, und zugehörige Teile auf, die jeweils Spulenenden CE entsprechen, die jeweils auf entgegengesetzten axialen Seiten der Spulenseite CS angeordnet sind. Zusätzlich ist der Statorkern 62 in dem axialen Bereich bereitgestellt, der der Spulenseite CS entspricht.
Jede der Phasenwicklungen der Statorspule 61 wird aus einer Vielzahl von Teilwicklungen 151 (siehe 16) gebildet; die Teilwicklungen 151 sind individuell als Spulenmodule 150 bereitgestellt. Das heißt, jedes der Spulenmodule 150 weist eine der Teilwicklungen 151 der Phasenwicklungen auf, die integral darin bereitgestellt sind. Die Anzahl der Spulenmodule 150, die die Statorspule 61 bilden, wird entsprechend der Anzahl der Magnetpole des Rotors 20 eingestellt. In der Spulenseite CS der Statorspule 61 sind die elektrischen Leiterabschnitte der Vielzahl von Phasen in einer vorbestimmten Abfolge und in der Umlaufsrichtung zueinander ausgerichtet angeordnet, indem die Spulenmodule 150 (das heißt die Teilwicklungen 151) der Vielzahl von Phasen in der vorbestimmten Abfolge und zueinander in der Umlaufsrichtung ausgerichtet angeordnet werden. In 10 ist die Anordnungsabfolge der elektrischen Leiterabschnitte der U-, V- und W-Phasen in der Spulenseite CS der Statorspule 61 gezeigt. Zusätzlich wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl der Magnetpole auf 24 eingestellt; die Anzahl der Magnetpole kann jedoch in beliebiger Weise eingestellt werden.
In der Statorspule 61 wird jede der Phasenwicklungen ausgebildet, indem die Teilwicklungen 151 der Phasenwicklung, die in den jeweiligen Spulenmodulen 150 beinhaltet sind, parallel oder in Reihe zueinander geschaltet werden. 16 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das die elektrische Verbindung zwischen den Teilwicklungen 151 in jeder der Drei-Phasen-Wicklungen der Statorspule 61 veranschaulicht. In 16 weist jede der Phasenwicklungen die zugehörigen Teilwicklungen 151 auf, die parallel zueinander geschaltet sind.
Wie es in 11 gezeigt ist, sind die Spulenmodule 150 mit dem radial äußeren Umfang des Statorkerns 62 zusammengebaut. Wie es vorstehend beschrieben ist, weist die Statorspule 61 die Spulenseite CS, die der Magneteinheit 22 des Rotors 20 radial gegenüberliegt, und die Spulenenden CE auf, die jeweils bei entgegengesetzten axialen Seiten der Spulenseite CS angeordnet sind. Die Spulenmodule 150 werden mit dem Statorkern 62 zusammengebaut, sodass entgegengesetzte axiale Endabschnitte von jedem der Spulenmodule 150 jeweils axial nach außen von entgegengesetzten axialen Endflächen des Statorkerns 62 herausragen (das heißt, jeweils zu entgegengesetzten axialen Seiten des Statorkerns 62 herausragen, wo die Spulenenden CE jeweils angeordnet sind).
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Spulenmodule 150 zwei Typen von Spulenmodulen, die unterschiedliche Formen aufweisen. Die Spulenmodule des ersten Typs 150 weisen die zugehörigen Teilwicklungen 151 auf, die radial nach innen (das heißt zu der Seite des Statorkerns 62) bei den Spulenenden CE gebogen sind. Im Gegensatz dazu weisen die Spulenmodule des zweiten Typs 150 die zugehörigen Teilwicklungen 151 auf, die sich gerade in der axialen Richtung erstrecken, ohne radial nach innen bei den Spulenenden CE gebogen zu werden. In der nachstehenden Erklärung werden zur Vereinfachung diejenigen Teilwicklungen 151, die bei den Spulenenden CE gebogen sind, als die „ersten Teilwicklungen 151A“ bezeichnet; und diejenigen Spulenmodule 150, die jeweils die ersten Teilwicklungen 151A umfassen, werden als die „ersten Spulenmodule 150A“ bezeichnet. Demgegenüber werden diejenigen Teilwicklungen 151, die bei den Spulenenden CE nicht gebogen sind, als die „zweiten Teilwicklungen 151B“ bezeichnet; und diejenigen Spulenmodule 150, die jeweils die zweiten Teilwicklungen 151B umfassen, werden als die „zweiten Spulenmodule 150B“ bezeichnet.
17 zeigt eine Seitenansicht, die vergleichend eines der ersten Spulenmodule 150A und eines der zweiten Spulenmodule 150B Seite an Seite zeigt. 18 zeigt eine Seitenansicht, die vergleichend eine der ersten Teilwicklungen 151A und eine der zweiten Teilwicklungen 151B Seite an Seite zeigt. Wie es in 17 gezeigt ist, ist die axiale Länge der ersten Spulenmodule 150A unterschiedlich zu der axialen Länge der zweiten Spulenmodule 150B; axiale Endabschnitte der ersten Spulenmodule 150A sind bezüglich einer Form von axialen Endabschnitten der zweiten Spulenmodule 150B unterschiedlich. Dementsprechend ist, wie es in 18 gezeigt ist, die axiale Länge der ersten Teilwicklungen 151A zu der axialen Länge der zweiten Teilwicklungen 151B unterschiedlich; und axiale Endabschnitte der ersten Teilwicklung 151A sind bezüglich einer Form zu axialen Endabschnitten der zweiten Teilwicklungen 151B unterschiedlich. Spezifisch weist jede der ersten Teilwicklungen 151A eine im Wesentlichen C-Form in einer Seitenansicht auf, wohingegen jede der zweiten Teilwicklungen 151B eine im Wesentlichen I-Form in einer Seitenansicht aufweist. Außerdem weist jede der ersten Teilwicklungen 151A ein Paar von isolierenden Abdeckungen 161 und 162 als „erste isolierende Abdeckungen“ auf, die jeweils auf entgegengesetzten axialen Endabschnitten hiervon angebracht sind, wohingegen jede der zweiten Teilwicklungen 151B ein Paar von isolierenden Abdeckungen 163 und 164 als „zweite isolierende Abdeckungen“ aufweist, die jeweils bei entgegengesetzten axialen Endabschnitten hiervon angebracht sind.
Als Nächstes werden die Konfigurationen der ersten und zweiten Spulenmodule 150A und 150B ausführlich beschrieben.
Zuerst wird die Konfiguration von jedem der ersten Spulenmodule 150A beschrieben. 19(a) zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration von jedem der ersten Spulenmodule 150A veranschaulicht. 19(b) zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Komponenten von jedem der ersten Spulenmodule 150A in einer Explosionsansicht zeigt. 20 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 20-20 in 19(a) entnommen ist.
Wie es in den 19(a) und 19(b) gezeigt ist, weist jedes der ersten Spulenmodule 150A die erste Teilwicklung 151A, die durch ein mehrfaches Wickeln eines elektrischen Leiterdrahts CR ausgebildet wird, und die isolierenden Abdeckungen 161 und 162 auf, die jeweils bei entgegengesetzten axialen Endabschnitten der ersten Teilwicklung 151A angebracht sind. Die isolierenden Abdeckungen 161 und 162 sind aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, wie beispielsweise einem Kunststoff.
Die erste Teilwicklung 151A weist ein Paar von Zwischenleiterabschnitten 152, die sich gerade und parallel zueinander erstrecken, und ein Paar von Überbrückungsabschnitten 153A auf, die das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 jeweils auf entgegengesetzten axialen Seiten des Paars von Zwischenleiterabschnitten 152 verbinden. Die erste Teilwicklung 151A wird in einer Ringform durch das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 und das Paar von Überbrückungsabschnitten 153A ausgebildet. Das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 wird getrennt voneinander durch ein vorbestimmtes Vielfaches von einem Spulenzwischenraum gebildet, um es zu ermöglichen, dass die Zwischenleiterabschnitte 152 der Teilwicklungen 151 der anderen Phasen dazwischen in der Umlaufsrichtung angeordnet werden. Genauer gesagt wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 durch zwei Spulenzwischenräume getrennt voneinander ausgebildet, wobei es einen Zwischenleiterabschnitt 152 von einer Teilwicklung 151 von jeder der anderen zwei Phasen aufweist, die dazwischen in der Umlaufsrichtung angeordnet sind.
Das Paar von Überbrückungsabschnitten 153A ist jeweils in der gleichen Form auf entgegengesetzten axialen Seiten des Paars von Zwischenleiterabschnitten 152 ausgebildet. Jeder der Überbrückungsabschnitte 153A bildet einen Abschnitt eines Entsprechenden der Spulenenden CE (siehe 11). Außerdem wird jeder der Überbrückungsabschnitte 153A in einer Richtung senkrecht zu dem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152, das heißt in einer Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung ist, gebogen.
Wie es in 18 gezeigt ist, weist jede der ersten Teilwicklungen 151A das Paar von Überbrückungsabschnitten 153A auf, wohingegen jede der zweiten Teilwicklungen 151B ein Paar von Überbrückungsabschnitten 153B aufweist. Die Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A sind hinsichtlich einer Form zu den Überbrückungsabschnitten 153B der zweiten Teilwicklungen 151B unterschiedlich. Um sie definitiv voneinander unterscheiden zu können, werden nachstehend die Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A auch als die „ersten Überbrückungsabschnitte 153A“ bezeichnet, wobei die Überbrückungsabschnitte 153B der zweiten Teilwicklungen 151B auch als die „zweiten Überbrückungsabschnitte 153B“ bezeichnet werden.
Jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 der Teilwicklungen 151A und 151B ist als einer der spulenseitigen Leiterabschnitte bereitgestellt, die einer nach dem anderen in der Umlaufsrichtung bei der Spulenseite CS angeordnet sind. Demgegenüber ist jeder der Überbrückungsabschnitte 153A und 153B der Teilwicklungen 151A und 151B als ein Spulenendleiterabschnitt bereitgestellt, der bei einem Entsprechenden der Spulenenden CE ein Paar der Zwischenleiterabschnitte 152 der gleichen Phase, die jeweils bei zwei unterschiedlichen Umlaufspositionen angeordnet sind, verbindet.
Wie es in 20 gezeigt ist, wird jede der ersten Teilwicklungen 151A ausgebildet, indem der elektrische Leiterdraht CR mehrfach gewickelt wird, um einen viereckigen querverlaufenden Querschnitt aufzuweisen. 20 zeigt einen querverlaufenden Querschnitt von einem der ersten Spulenmodule 150A bei den Zwischenleiterabschnitten 152 der ersten Teilwicklung 151A. Wie es aus 20 ersichtlich ist, wird in den Zwischenleiterabschnitten 152 der ersten Teilwicklung 151A der elektrische Leiterdraht CR mehrfach gewickelt, sodass Teile des elektrischen Leiterdrahts CR sich parallel zueinander erstrecken und zueinander umfänglich und radial ausgerichtet sind. Das heißt, jede der ersten Teilwicklungen 151A wird ausgebildet, einen im Wesentlichen rechteckigen querverlaufenden Querschnitt aufzuweisen, wobei Teile des elektrischen Leiterdrahts CR sowohl umfänglich in einer Vielzahl von Reihen ausgerichtet sind als auch radial in einer Vielzahl von Reihen in den Zwischenleiterabschnitten 152 ausgerichtet sind. Demgegenüber ist in distalen Endteilen der ersten Überbrückungsabschnitte 153A aufgrund des radialen Biegens der ersten Teilwicklung 151A der elektrische Leiterdraht CR mehrfach gewickelt, sodass Teile des elektrischen Leiterdrahts CR sich parallel zueinander erstrecken und zueinander axial und radial ausgerichtet sind. Zusätzlich ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der elektrische Leiterdraht CR mehrfach in einer Art einer konzentrischen Wicklung gewickelt. Der elektrische Leiterdraht CR kann jedoch alternativ hierzu mehrfach in einer anderen Wicklungsweise gewickelt werden, wie beispielsweise in einer Alpha-Wicklungsweise.
In jeder der ersten Teilwicklungen 151A werden beide Endabschnitte des elektrischen Leiterdrahts CR von lediglich einem der zwei ersten Überbrückungsabschnitte 153A herausgeführt (das heißt von dem oberen ersten Überbrückungsabschnitt 153A in 91(b)); die Endabschnitte bilden jeweils Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der ersten Teilwicklung 151A. Außerdem stellen die Wicklungsendabschnitte 154 und 155 jeweils das Wicklungsstartende und das Wicklungsabschlussende des elektrischen Leiterdrahts CR dar. Zusätzlich ist einer der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 mit einem elektrischen Strom-Eingabe-/Ausgabe-Anschluss verbunden, wohingegen der andere der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 mit einem neutralen Punkt verbunden ist.
Außerdem ist in jeder der ersten Teilwicklungen 151A jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 mit einer blattartigen isolierenden Beschichtung 157 bedeckt. Zusätzlich ist in 19(a) eines der ersten Spulenmodule 150A in einem Zustand gezeigt, bei dem die Zwischenleiterabschnitte 152 mit den entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 bedeckt sind und somit innerhalb der entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 vorhanden sind; zur Vereinfachung werden jedoch die Zwischenleiterabschnitte 152, die mit den entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 bedeckt sind, weiterhin durch das Bezugszeichen 152 bezeichnet (das Gleiche trifft ebenso auf 22(a) zu).
Jede der isolierenden Beschichtungen 157 wird gebildet, indem ein Filmelement FM um den entsprechenden Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt wird. Das Filmelement FM weist eine axiale Länge auf, die nicht kleiner als die axiale Länge eines Isolationsbedeckungsbereichs des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 ist. Das Filmelement FM kann beispielsweise durch einen PEN-(Polyethylen-Naphthalat-)Film implementiert werden. Genauer gesagt umfasst das Filmelement FM ein Filmsubstrat und eine schäumbare Haftschicht, die auf einer von zwei Hauptoberflächen des Filmsubstrats bereitgestellt ist. Das Filmelement FM wird um den entsprechenden Zwischenleiterabschnitt 152 in einer derartigen Art und Weise gewickelt, dass es durch die Haftschicht mit dem entsprechenden Zwischenleiterabschnitt 152 verbunden wird. Zusätzlich kann die Haftschicht alternativ hierzu durch ein nicht schäumbares Haftmittel implementiert werden.
Wie es in 20 gezeigt ist, weist jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 einen im Wesentlichen rechteckigen querverlaufenden Querschnitt mit Teilen des elektrischen Leiterdrahts CR auf, die zueinander in Umlaufsrichtung und radial ausgerichtet sind. Außerdem weist jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 das Filmelement FM auf, das um ihn herum gewickelt ist, um Endabschnitte des Filmelements FM aufzuweisen, die einander in der Umlaufsrichtung überlappen. Das Filmelement FM ist ein rechteckiges Blatt, dessen longitudinale Abmessung länger ist als die axiale Länge des Zwischenleiterabschnitts 152 und dessen seitliche Abmessung länger ist als die Länge von einem Umfang des Zwischenleiterabschnitts 152. Das Filmelement FM wird in einem Zustand, bei dem es entsprechend der Querschnittsform des Zwischenleiterabschnitts 152 gefaltet ist, um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt. Nachdem das Filmelement FM um den Zwischenleiterabschnitt 152 herum gewickelt worden ist, wird die Lücke zwischen dem elektrischen Leiterdraht CR des Zwischenleiterabschnitts 152 und dem Filmsubstrat durch das Aufschäumen der Haftschicht gefüllt. Ferner werden bei einem Überlappungsteil OL, bei dem die Endabschnitte des Filmelements FM einander in der Umlaufsrichtung überlappen, die Endabschnitte des Filmelements FM durch die Haftschicht miteinander verbunden.
Für jeden der Zwischenleiterabschnitte 152 wird die entsprechende isolierende Beschichtung 157 bereitgestellt, um alle von zwei Umlaufsseitenoberflächen und zwei radialen Seitenoberflächen des Zwischenleiterabschnitts 152 zu bedecken. Außerdem weist die entsprechende isolierende Beschichtung 157 den Überlappungsteil OL auf, bei dem die Endabschnitte des Filmelements FM einander in der Umlaufsrichtung überlappen; der Überlappungsteil OL ist bei einem Teil des Zwischenleiterabschnitts 152 angeordnet, der einem der Zwischenleiterabschnitte 152 der Teilwicklung 151 der anderen Phasen gegenüberliegt, das heißt auf einer der zwei Umlaufsseitenoberflächen des Zwischenleiterabschnitts 152. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind für das Paar der Zwischenleiterabschnitte 152 von jeder der Teilwicklungen 151 die Überlappungsteile OL der entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 auf der gleichen Seite in der Umlaufsrichtung angeordnet.
In jeder der ersten Teilwicklungen 151A sind die entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 in einem Bereich bereitgestellt, der sich von den Zwischenleiterabschnitten 152 zu Teilen der ersten Überbrückungsabschnitte 153A erstreckt, die jeweils auf entgegengesetzten axialen Seiten der Zwischenleiterabschnitte 152 angeordnet sind und jeweils mit den isolierenden Abdeckungen 161 und 162 bedeckt sind (das heißt, zu Teilen der ersten Teilwicklung 151A, die jeweils innerhalb der isolierenden Abdeckungen 161 und 162 angeordnet sind). Genauer gesagt wird unter Bezugnahme auf 17 in jedem der ersten Spulenmodule 150A die erste Teilwicklung 151A mit keiner der isolierenden Abdeckungen 161 und 162 in einem Bereich von AX1 bedeckt; und die entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 sind in einem Bereich bereitgestellt, der sich sowohl nach oben als auch nach unten von dem Bereich von AX1 erstreckt.
Als Nächstes werden die Konfigurationen der isolierenden Abdeckungen 161 und 162 beschrieben.
In jeder der ersten Teilwicklungen 151A ist die isolierende Abdeckung 161 auf demjenigen ersten Überbrückungsabschnitt 153A der ersten Teilwicklung 151A angebracht, der auf einer axialen Seite angeordnet ist, wohingegen die isolierende Abdeckung 162 auf demjenigen ersten Überbrückungsabschnitt 153A der ersten Teilwicklung 151A angebracht ist, der auf der anderen axialen Seite angeordnet ist. Die Konfiguration der isolierenden Abdeckung 161 ist in den 21(a) und 21(b) veranschaulicht, die perspektivische Ansichten der isolierenden Abdeckung 161 jeweils von zwei unterschiedlichen Richtungen zeigen.
Wie es in den 21(a) und 21(b) gezeigt ist, weist die isolierende Abdeckung 161 ein Paar von Seitenwänden 171 jeweils auf entgegengesetzten Seiten in der Umlaufsrichtung, eine äußere Wand 172 auf der axial äußeren Seite, eine innere Wand 173 auf der axial inneren Seite und eine Vorderwand 174 auf der radial inneren Seite auf. Diese Wände 171-174 sind jeweils plattenförmig und miteinander in einer dreidimensionalen Form derart verbunden, dass die isolierende Abdeckung 161 sich nur auf der radial äußeren Seite öffnet. Jede der Seitenwände 171 ist bereitgestellt, um sich nach dem Zusammenbau der Spulenmodule 150 mit der Kernbaugruppe CA hin zu der Achse der Kernbaugruppe CA zu erstrecken. Nachdem alle ersten Spulenmodule 150A aufeinander ausgerichtet in der Umlaufsrichtung angeordnet sind, liegt für jedes in Umlaufsrichtung benachbarte Paar der ersten Spulenmodule 150A ein Paar der Seitenwände 171 der isolierenden Abdeckungen 161 des Paars der ersten Spulenmodule 150A einander in einem Zustand gegenüber, bei dem sie in Kontakt miteinander oder in enger Nähe zueinander sind. Dementsprechend wird es möglich, alle ersten Spulenmodule 150A in einer ringförmigen Form in geeigneter Weise anzuordnen, während eine elektrische Isolierung zwischen jedem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der ersten Spulenmodule 150A sichergestellt ist.
In der isolierenden Abdeckung 161 weist die äußere Wand 172 eine Öffnung 175a zum Herausführen des Wicklungsendabschnitts 154 der ersten Teilwicklung 151A auf; und die Vorderwand 174 weist eine Öffnung 175b zum Herausführen des Wicklungsendabschnitts 155 der ersten Teilwicklung 151A auf. Zusätzlich wird der Wicklungsendabschnitt 154 der ersten Teilwicklung 151A von der Öffnung 175a der äußeren Wand 172 in der axialen Richtung herausgeführt, wohingegen der Wicklungsendabschnitt 155 der ersten Teilwicklung 151A von der Öffnung 175b der Vorderwand 174 in der radialen Richtung herausgeführt wird.
Außerdem ist in der isolierenden Abdeckung 161 ein Paar von Vertiefungen 177 jeweils in dem Paar von Seitenwänden 171 und bei den Positionen der Umlaufsenden der Vorderwand 174, das heißt, in Positionen, bei denen die Vorderwand 174 das Paar von Seitenwänden 171 schneidet, ausgebildet; jede der Vertiefungen 177 ist in einer Querschnittsform halbkreisförmig und erstreckt sich in der axialen Richtung. Ferner ist ein Paar von Vorsprüngen 178 auf der äußeren Wand 172 und jeweils auf entgegengesetzten Seiten einer Mittellinie der isolierenden Abdeckung 161 in der Umlaufsrichtung ausgebildet, um in Bezug auf die Mittellinie symmetrisch zu sein; jeder der Vorsprünge 178 erstreckt sich in der axialen Richtung.
Die Erklärung der Vertiefungen 177 der isolierenden Abdeckung 161 wird hier ergänzt. Wie es in 20 gezeigt ist, weist jeder der ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A eine derartige gekrümmte Form auf, dass er radial nach innen konvex ist, das heißt hin zu der Kernbaugruppe CA. Dementsprechend ist zwischen jedem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A eine Lücke ausgebildet, deren Breite in der Richtung hin zu den distalen Enden der ersten Überbrückungsabschnitte 153A, das heißt in der radial nach innen gerichteten Richtung zunimmt. In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Vertiefungen 177 jeweils in den Seitenwänden 171 bei Positionen außerhalb der gekrümmten Teile der ersten Überbrückungsabschnitte 153A ausgebildet, indem die Lücken zwischen den ersten Überbrückungsabschnitten 153A verwendet werden, die benachbart zueinander in der Umlaufsrichtung angeordnet sind.
Zusätzlich kann jede der ersten Teilwicklungen 151A eine Temperaturerfassungseinrichtung (beispielsweise einen Thermistor) aufweisen, der darin bereitgestellt ist. In diesem Fall kann die isolierende Abdeckung 161 ferner darin ausgebildet eine Öffnung zum Herausführen einer Signalleitung, die sich von der Temperaturerfassungseinrichtung erstreckt, aufweisen. Dementsprechend könnte die Temperaturerfassungseinrichtung in geeigneter Weise in der isolierenden Abdeckung 161 aufgenommen werden.
Obwohl es in der Zeichnung nicht ausführlich veranschaulicht ist, weist die isolierende Abdeckung 162, die auf der anderen axialen Seite bereitgestellt ist, beinahe die gleiche Konfiguration wie die isolierende Abdeckung 161 auf. Spezifisch weist ähnlich zu der isolierenden Abdeckung 161 die isolierende Abdeckung 162 ein Paar von Seitenwänden 171 jeweils auf entgegengesetzten Seiten in der Umlaufsrichtung, eine äußere Wand 172 auf der axial äußeren Seite, eine innere Wand 173 auf der axial inneren Seite und eine Vorderwand 174 auf der radial inneren Seite auf. Außerdem ist in der isolierenden Abdeckung 162 ein Paar von halbkreisförmigen Vertiefungen 177 jeweils in dem Paar von Seitenwänden 171 und bei den Positionen der Umlaufsenden der Vorderwand 174 ausgebildet. Ferner ist ein Paar von Vorsprüngen 178 bei der äußeren Wand 172 ausgebildet. Demgegenüber weist anders als die isolierende Abdeckung 161 die isolierende Abdeckung 162 keine Öffnungen zum Herausführen der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der ersten Teilwicklung 151A auf.
Die isolierenden Abdeckungen 161 und 162 unterscheiden sich voneinander in der axialen Höhe (das heißt der Breite des Paars von Seitenwänden 171 und der Vorderwand 174 in der axialen Richtung). Spezifisch werden, wie es in 17 gezeigt ist, die axiale Höhe W11 der isolierenden Abdeckung 161 und die axiale Höhe W12 der isolierenden Abdeckung 162 eingestellt, um die Beziehung entsprechend W11 > W12 zu erfüllen. Genauer gesagt ist es, wenn der elektrische Leiterdraht CR mehrfach gewickelt wird, erforderlich, die Wicklungswindungen des elektrischen Leiterdrahts CR in einer Richtung senkrecht zu der Wicklungsrichtung (oder der Umlaufsrichtung) umzuschalten (oder eine Spuränderung des elektrischen Leiterdrahts CR vorzunehmen); somit kann die Wicklungsbreite aufgrund des Umschaltens vergrößert werden. Zusätzlich ist von den isolierenden Abdeckungen 161 und 162 die isolierende Abdeckung 161 eine Abdeckung, die den ersten Überbrückungsabschnitt 153A bedeckt, der das Wicklungsstartende und das Wicklungsabschlussende des elektrischen Leiterdrahts CR umfasst. Bei dem ersten Überbrückungsabschnitt 153A, der das Wicklungsstartende und das Wicklungsabschlussende des elektrischen Leiterdrahts CR umfasst, kann der Wicklungsspielraum (oder der Überlappungsspielraum) des elektrischen Leiterdrahts CR und somit die Wicklungsbreite größer werden als bei den anderen Abschnitten der ersten Teilwicklung 151A. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird die axiale Höhe W11 der isolierenden Abdeckung 161 eingestellt, um größer als die axiale Höhe W12 der isolierenden Abdeckung 162 zu sein. Dementsprechend wird es, anders als in dem Fall eines Einstellens der axialen Höhen W11 und W12 der isolierenden Abdeckungen 161 und 162, um zueinander gleich zu sein, möglich, zu verhindern, dass die Anzahl von Windungen des elektrischen Leiterdrahts CR durch die isolierenden Abdeckungen 161 und 162 begrenzt wird.
Als Nächstes wird die Konfiguration von jedem der zweiten Spulenmodule 150B beschrieben.
22(a) zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration von jedem der zweiten Spulenmodule 150B veranschaulicht. 22(b) zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Komponenten von jedem der zweiten Spulenmodule 150B in einer Explosionsansicht zeigt. 23 zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 23-23 in 22(a) entnommen ist.
Wie es in den 22(a) und 22(b) gezeigt ist, weist jedes der zweiten Spulenmodule 150B die zweite Teilwicklung 151B, die durch ein mehrfaches Wickeln des elektrischen Leiterdrahts CR gebildet wird, und die isolierenden Abdeckungen 163 und 164 auf, die jeweils bei entgegengesetzten axialen Endabschnitten der zweiten Teilwicklung 151B angebracht werden. Die isolierenden Abdeckungen 163 und 164 werden aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise einem Kunststoff, gebildet.
Die zweite Teilwicklung 151B weist ein Paar von Zwischenleiterabschnitten 152, die sich gerade und parallel zueinander erstrecken, und ein Paar von zweiten Überbrückungsabschnitten 153B auf, die das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 jeweils auf entgegengesetzten axialen Seiten des Paars von Zwischenleiterabschnitten 152 verbinden. Die zweite Teilwicklung 151B ist in einer Ringform durch das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 und das Paar von zweiten Überbrückungsabschnitten 153B ausgebildet. Die Zwischenleiterabschnitte 152 der zweiten Teilwicklung 151B weisen die gleiche Konfiguration wie die Zwischenleiterabschnitte 152 der ersten Teilwicklung 151A auf, die vorstehend beschrieben ist. Demgegenüber weisen die zweiten Überbrückungsabschnitte 153B der zweiten Teilwicklung 151B eine zu den ersten Überbrückungsabschnitten 153A der ersten Teilwicklung 151A, die vorstehend beschrieben ist, unterschiedliche Konfiguration auf. Das heißt, anders als die ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklung 151A erstrecken sich die zweiten Überbrückungsabschnitte 153B der zweiten Teilwicklung 151B gerade in der axialen Richtung von den Zwischenleiterabschnitten 152, ohne radial gebogen zu werden. Der Unterschied zwischen den ersten und zweiten Teilwicklungen 151A und 151B wird klar in 18 gezeigt.
In der zweiten Teilwicklung 151B werden beide Endabschnitte des elektrischen Leiterdrahts CR von lediglich einem der zwei zweiten Überbrückungsabschnitte 153B herausgeführt (das heißt von dem oberen zweiten Überbrückungsabschnitt 153B in 22(b)); die Endabschnitte bilden jeweils Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der zweiten Teilwicklung 151B. Außerdem stellen die Wicklungsendabschnitte 154 und 155 jeweils das Wicklungsstartende und das Wicklungsabschlussende des elektrischen Leiterdrahts CR dar. Zusätzlich ist einer der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 mit einem elektrischen Strom-Eingabe-/Ausgabe-Anschluss verbunden, wohingegen der andere der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 mit dem neutralen Punkt verbunden ist.
In der zweiten Teilwicklung 151B ist jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 mit einer blattartigen isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 157 bedeckt. Jede der isolierenden Schichten beziehungsweise Beschichtungen 157 wird gebildet, indem ein Filmelement FM um den entsprechenden Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt wird. Das Filmelement FM weist eine axiale Länge auf, die nicht kleiner als die axiale Länge eines Isolationsbedeckungsbereichs des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 ist.
Die Konfiguration der isolierenden Schichten beziehungsweise Beschichtungen 157 ist im Wesentlichen die gleiche für die ersten und zweiten Teilwicklungen 151A und 151B. Das heißt, wie es in 23 gezeigt ist, in der zweiten Teilwicklung 151B weist jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 das Filmelement FM auf, das um ihn herum gewickelt ist, um Endabschnitte des Filmelements FM aufzuweisen, die einander in der Umlaufsrichtung überlappen. Für jeden der Zwischenleiterabschnitte 152 wird die entsprechende isolierende Beschichtung 157 bereitgestellt, um alle von zwei Umlaufsseitenoberflächen und zwei radialen Seitenoberflächen des Zwischenleiterabschnitts 152 zu bedecken. Außerdem weist die entsprechende isolierende Beschichtung 157 einen Überlappungsteil OL auf, bei dem die Endabschnitte des Filmelements FM einander in der Umlaufsrichtung überlappen; der Überlappungsteil OL ist bei einem Teil des Zwischenleiterabschnitts 152 angeordnet, der einem der Zwischenleiterabschnitte 152 der Teilwicklung 151 der anderen Phasen gegenüberliegt, das heißt auf einer der zwei Umlaufsseitenoberflächen des Zwischenleiterabschnitts 152. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind für das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 der zweiten Teilwicklung 151B die Überlappungsteile OL der entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 auf der gleichen Seite in der Umlaufsrichtung angeordnet.
In der zweiten Teilwicklung 151B sind die entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 in einem Bereich bereitgestellt, der sich von den Zwischenleiterabschnitten 152 zu Teilen der zweiten Überbrückungsabschnitte 153B erstreckt, die jeweils auf entgegengesetzten axialen Seiten der Zwischenleiterabschnitte 152 angeordnet sind und jeweils mit den isolierenden Abdeckungen 163 und 164 bedeckt sind (das heißt, zu Teilen der zweiten Teilwicklung 151B, die jeweils innerhalb der isolierenden Abdeckungen 163 und 164 angeordnet sind). Genauer gesagt ist unter Bezugnahme auf 17 in jedem der zweiten Spulenmodule 150B die zweite Teilwicklung 151B mit keiner der isolierenden Abdeckungen 163 und 164 in einem Bereich entsprechend AX2 bedeckt; und die entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 sind in einem Bereich bereitgestellt, der sich sowohl nach oben als auch nach unten von dem Bereich von AX2 erstreckt.
Wie es vorstehend beschrieben ist, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in jeder der ersten und zweiten Teilwicklungen 151A und 151B die entsprechenden isolierenden Schichten beziehungsweise Beschichtungen 157 in einem Bereich bereitgestellt, der Teile der Überbrückungsabschnitte 153A oder 153B der Teilwicklung umfasst. Das heißt, in jeder der ersten und zweiten Teilwicklungen 151A und 151B sind die entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 bei Teilen der Überbrückungsabschnitte 153A oder 153B, die sich gerade jeweils von den Zwischenleiterabschnitten 152 erstrecken, sowie auf den Zwischenleiterabschnitten 152 bereitgestellt. Da jedoch die axiale Länge der ersten Teilwicklungen 151A sich von der axialen Länge der zweiten Teilwicklungen 151B unterscheidet, ist dementsprechend der axiale Bereich der entsprechenden isolierenden Beschichtungen 157 zwischen den ersten Teilwicklungen 151A und den zweiten Teilwicklungen 151B unterschiedlich.
Als Nächstes werden die Konfigurationen der isolierenden Abdeckungen 163 und 164 beschrieben.
In jeder der zweiten Teilwicklungen 151B ist die isolierende Abdeckung 163 auf demjenigen zweiten Überbrückungsabschnitt 153B der zweiten Teilwicklung 151B angebracht, der auf einer axialen Seite angeordnet ist, wohingegen die isolierende Abdeckung 164 auf demjenigen zweiten Überbrückungsabschnitt 153B der zweiten Teilwicklung 151B angebracht ist, der auf der anderen axialen Seite angeordnet ist. Die Konfiguration der isolierenden Abdeckung 163 ist in den 24(a) und 24(b) veranschaulicht, die perspektivische Ansichten der isolierenden Abdeckung 163 jeweils aus zwei unterschiedlichen Richtungen zeigen.
Wie es in den 24(a) und 24(b) gezeigt ist, weist die isolierende Abdeckung 163 ein Paar von Seitenwänden 181 jeweils auf entgegengesetzten Seiten in der Umlaufsrichtung, eine äußere Wand 182 auf der axial äußeren Seite, eine Vorderwand 183 auf der radial inneren Seite und eine Rückwand 184 auf der radial äußeren Seite auf. Diese Wände 181-184 sind jeweils plattenförmig und miteinander in einer dreidimensionalen Form derart verbunden, dass die isolierende Abdeckung 163 sich nur auf der axial inneren Seite öffnet. Jede der Seitenwände 181 ist bereitgestellt, um sich nach dem Zusammenbau der Spulenmodule 150 mit der Kernbaugruppe CA in Richtung der Achse der Kernbaugruppe CA zu erstrecken. Nachdem alle zweiten Spulenmodule 150B aufeinander ausgerichtet in der Umlaufsrichtung angeordnet sind, liegt für jedes in Umlaufsrichtung benachbarte Paar der zweiten Spulenmodule 150B ein Paar der Seitenwände 181 der isolierenden Abdeckungen 163 des Paars der zweiten Spulenmodule 150B in Umlaufsrichtung einander in einem Zustand gegenüber, bei dem sie in Kontakt miteinander oder in enger Nähe miteinander sind. Dementsprechend wird es möglich, alle zweiten Spulenmodule 150B in einer ringförmigen Form in geeigneter Weise anzuordnen, während eine elektrische Isolierung zwischen jedem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der zweiten Spulenmodule 150B sichergestellt wird.
In der isolierenden Abdeckung 163 weist die Vorderwand 183 eine Öffnung 185a zum Herausführen des Wicklungsendabschnitts 154 der zweiten Teilwicklung 151B auf; und die äußere Wand 182 weist eine Öffnung 185b zum Herausführen des Wicklungsendabschnitts 155 der zweiten Teilwicklung 151B auf.
Auf der Vorderwand 183 der isolierenden Abdeckung 163 ist ein herausragender Abschnitt 186 ausgebildet, der radial nach innen ragt. Spezifisch ist der herausragende Abschnitt 186 bei der Mittelposition zwischen den zwei Enden der isolierenden Abdeckung 163 in der Umlaufsrichtung ausgebildet, um radial nach innen von dem zweiten Überbrückungsabschnitt 153B der zweiten Teilwicklung 151B herauszuragen. Der herausragende Abschnitt 186 weist eine derartige spitz zulaufende Form auf, dass er radial nach innen in einer Draufsicht spitz zuläuft. In einem distalen Endteil des herausragenden Abschnitts 186 ist ein Durchgangsloch 187 ausgebildet, das sich in der axialen Richtung erstreckt. Zusätzlich kann die Konfiguration des herausragenden Abschnitts 186 beliebig sein, vorausgesetzt, dass er radial nach innen von dem zweiten Überbrückungsabschnitt 153B der zweiten Teilwicklung 151B herausragt und das Durchgangsloch 187 aufweist, das bei der Mittelposition zwischen den zwei Enden der isolierenden Abdeckung 163 in der Umlaufsrichtung ausgebildet ist. Wenn jedoch ein Zustand der isolierenden Abdeckung 163 berücksichtigt wird, die die isolierenden Abdeckungen 161 der ersten Spulenmodule 150A überlappt, die axial innerhalb der isolierenden Abdeckung 163 angeordnet sind, ist es für die isolierende Abdeckung 163 zu bevorzugen, mit einer kleinen Umlaufsbreite ausgebildet zu sein, um eine Störung beziehungsweise Überschneidung mit den Wicklungsendabschnitten 154 und 155 zu vermeiden.
Die axiale Dicke des herausragenden Abschnitts 186 wird schrittweise bei dem zugehörigen distalen Endteil auf der radial inneren Seite verringert. Das Durchgangsloch 187 ist in einem unteren Stufenteil 186a des herausragenden Abschnitts 186 ausgebildet, der eine verringerte axiale Dicke aufweist. Nachdem das zweite Spulenmodul 150B mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut worden ist, ist die Höhe von der axialen Endfläche des inneren Zylinderelements 81 bei dem unteren Stufenteil 186a kleiner als bei dem zweiten Überbrückungsabschnitt 153B der zweiten Teilwicklung 151B.
Außerdem sind, wie es in 23 gezeigt ist, in dem herausragenden Abschnitt 186 ebenso Durchgangslöcher 188 ausgebildet, die den herausragenden Abschnitt 186 in der axialen Richtung durchdringen. Dementsprechend wird es möglich, in einem Zustand, bei dem die isolierenden Abdeckungen 161 und 163 einander in der axialen Richtung überlappen, ein Haftmittel zwischen die isolierenden Abdeckungen 161 und 163 durch die Durchgangslöcher 188 einzufüllen.
Obwohl es in der Zeichnung nicht ausführlich veranschaulicht ist, weist die isolierende Abdeckung 164, die auf der anderen axialen Seite bereitgestellt ist, beinahe die gleiche Konfiguration wie die isolierende Abdeckung 163 auf. Spezifisch weist ähnlich zu der isolierenden Abdeckung 163 die isolierende Abdeckung 164 ein Paar von Seitenwänden 181 jeweils auf entgegengesetzten Seiten in der Umlaufsrichtung, eine äußere Wand 182 auf der axial äußeren Seite, eine Vorderwand 183 auf der radial inneren Seite und eine Rückwand 184 auf der radial äußeren Seite auf. Außerdem weist die isolierende Abdeckung 164 ebenso einen herausragenden Abschnitt 186, der auf der Vorderwand 183 ausgebildet ist, um radial nach innen zu ragen, und ein Durchgangsloch 187, das in einem distalen Endteil des herausragenden Abschnitts 186 ausgebildet ist, auf. Demgegenüber weist anders als die isolierende Abdeckung 163 die isolierende Abdeckung 164 keine Öffnungen zum Herausführen der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der zweiten Teilwicklung 151B auf.
Die isolierenden Abdeckungen 163 und 164 unterscheiden sich voneinander in der radialen Breite des Paars von Seitenwänden 181. Spezifisch sind, wie es in 17 gezeigt ist, die radiale Breite W21 der Seitenwände 181 der isolierenden Abdeckung 163 und die radiale Breite W22 der Seitenwände 181 der isolierenden Abdeckung 164 eingestellt, um die Beziehung gemäß W21 > W22 zu erfüllen. Genauer gesagt ist von den isolierenden Abdeckungen 163 und 164 die isolierende Abdeckung 163 eine Abdeckung, die den zweiten Überbrückungsabschnitt 153B abdeckt, der das Wicklungsstartende und das Wicklungsabschlussende des elektrischen Leiterdrahts CR umfasst. Bei dem zweiten Überbrückungsabschnitt 153B, der das Wicklungsstartende und das Wicklungsabschlussende des elektrischen Leiterdrahts CR umfasst, kann der Wicklungsspielraum (oder der Überlappungsspielraum) des elektrischen Leiterdrahts CR und somit die Wicklungsbreite größer werden als bei den anderen Abschnitten des zweiten Überbrückungsabschnitts 153B. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird die radiale Breite W21 der Seitenwände 181 der isolierenden Abdeckung 163 eingestellt, um größer als die radiale Breite W22 der Seitenwände 181 der isolierenden Abdeckung 164 zu sein. Dementsprechend wird es, anders als in dem Fall einer Einstellung der radialen Breiten W21 und W22 der isolierenden Abdeckungen 163 und 164, um gleich zueinander zu sein, möglich, zu verhindern, dass die Anzahl von Windungen des elektrischen Leiterdrahts CR durch die isolierenden Abdeckungen 163 und 164 begrenzt wird.
25 veranschaulicht die Überlappungspositionen der Filmelemente FM in einem Zustand, bei dem die ersten und zweiten Spulenmodule 150A und 150B aufeinander ausgerichtet in der Umlaufsrichtung angeordnet sind. Wie es vorstehend beschrieben ist, weist in jedem der ersten und zweiten Spulenmodule 150A und 150B jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 das Filmelement FM auf, das um ihn herum gewickelt ist, sodass die Endabschnitte des Filmelements FM einander in der Umlaufsrichtung bei einem Teil des Zwischenleiterabschnitts 152 überlappen, der einem der Zwischenleiterabschnitte 152 der Teilwicklungen 151 der anderen Phasen gegenüberliegt, das heißt auf einer der zwei Umlaufsseitenoberflächen des Zwischenleiterabschnitts 152 (siehe 20 und 23). Außerdem sind, nachdem die ersten und zweiten Spulenmodule 150A und 150B zueinander ausgerichtet in der Umlaufsrichtung angeordnet sind, alle Überlappungsteile OL der Filmelemente FM in den Spulenmodulen 150A und 150B auf der gleichen Seite (das heißt der rechten Seite in 25) in der Umlaufsrichtung angeordnet. Dementsprechend sind in jedem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der Zwischenleiterabschnitte 152 der Teilwicklungen 151A und 151B von unterschiedlichen Phasen die Überlappungsteile OL der Filmelemente FM nicht aufeinander in der Umlaufsrichtung überlagert.
Dementsprechend sind zwischen jedem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der Zwischenleiterabschnitte 152 maximal drei Schichten des Filmelements FM angeordnet.
Als Nächstes wird die Konfiguration beschrieben, die den Zusammenbau der Spulenmodule 150A und 150B mit der Kernbaugruppe CA betrifft.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die axiale Länge der ersten Spulenmodule 150A von der axialen Länge der zweiten Spulenmodule 150B. Außerdem unterscheidet sich die Form der ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A von der Form der zweiten Überbrückungsabschnitte 153B der zweiten Teilwicklungen 151B. Die Spulenmodule 150A und 150B werden an der Kernbaugruppe CA mit den ersten Überbrückungsabschnitten 153A der ersten Teilwicklungen 151A, die auf der axial inneren Seite angeordnet sind, und den zweiten Überbrückungsabschnitten 153B der zweiten Teilwicklungen 151B, die auf der axial äußeren Seite angeordnet sind, angebracht. Bezüglich der isolierenden Abdeckungen 161-164 werden diese an die Kernbaugruppe CA derart fixiert, dass: die isolierenden Abdeckungen 161 und die isolierenden Abdeckungen 163 einander in der axialen Richtung auf einer axialen Seite der Spulenmodule 150A und 150B überlappen; und die isolierenden Abdeckungen 162 und die isolierenden Abdeckungen 164 einander in der axialen Richtung auf der anderen axialen Seite der Spulenmodule 150A und 150B überlappen.
26 zeigt eine Draufsicht, die die isolierenden Abdeckungen 161 zeigt, die Seite an Seite in der Umlaufsrichtung in dem Zustand angeordnet sind, bei dem die ersten Spulenmodule 150A mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut worden sind. 27 zeigt eine Draufsicht, die sowohl die isolierenden Abdeckungen 161, die Seite an Seite in der Umlaufsrichtung angeordnet sind, als auch die isolierenden Abdeckungen 163, die Seite an Seite in der Umlaufsrichtung angeordnet sind, in dem Zustand zeigt, bei dem die ersten Spulenmodule 150A und die zweiten Spulenmodule 150B mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut worden sind. 28(a) zeigt eine longitudinale Querschnittsansicht, die den Zusammenbau der Spulenmodule 150A und 150B mit der Kernbaugruppe CA vor der Fixierung der Spulenmodule 150A und 150B an die Kernbaugruppe CA durch Fixierstifte 191 zeigt. 28(b) zeigt eine longitudinale Querschnittsansicht, die den Zusammenbau der Spulenmodule 150A und 150B mit der Kernbaugruppe CA nach der Fixierung der Spulenmodule 150A und 150B an die Kernbaugruppe CA durch die Fixierstifte 191 zeigt.
Wie es in 26 gezeigt ist, sind in einem Zustand, bei dem die ersten Spulenmodule 150A mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut worden sind, die isolierenden Abdeckungen 161 in der Umlaufsrichtung mit den zugehörigen Seitenwänden 171 in Kontakt miteinander oder in enger Nähe zueinander angeordnet. Genauer gesagt sind die isolierenden Abdeckungen 161 derart angeordnet, dass die Grenzlinien LB zwischen gegenüberliegenden Paaren der Seitenwände 171 jeweils mit den Vertiefungen 105, die in der axialen Endfläche des inneren Zylinderelements 81 ausgebildet sind, übereinstimmen. Dementsprechend ist mit jedem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der Seitenwände 171 der isolierenden Abdeckungen 161, die in Kontakt miteinander oder in enger Nähe zueinander platziert sind, eine Vielzahl von Durchgangslöchern ausgebildet, von denen jedes aus einem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der Vertiefungen 177 der isolierenden Abdeckungen 161 gebildet wird und sich in der axialen Richtung erstreckt. Zusätzlich sind die Durchgangslöcher, die aus den Vertiefungen 177 der isolierenden Abdeckungen 161 gebildet werden, jeweils auf die Vertiefungen 105, die in der axialen Endfläche des inneren Zylinderelements 81 ausgebildet sind, axial ausgerichtet.
Außerdem sind, wie es in 27 gezeigt ist, die zweiten Spulenmodule 150B ferner mit der Kernbaugruppe CA und den ersten Spulenmodulen 150A zusammengebaut, die in ein Teil integriert worden sind. Dementsprechend sind die isolierenden Abdeckungen 163 in der Umlaufsrichtung mit den zugehörigen Seitenwänden 181 in Kontakt miteinander oder in enger Nähe zueinander angeordnet. Außerdem sind die ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A und die zweiten Überbrückungsabschnitte 153B der zweiten Teilwicklungen 151B so angeordnet, dass sie einander auf einem imaginären Kreis schneiden, bei dem die Zwischenleiterabschnitte 152 der ersten und zweiten Teilwicklungen 151A und 151B aufeinander in der Umlaufsrichtung ausgerichtet sind. Des Weiteren ist jede der isolierenden Abdeckungen 163 derart angeordnet, dass sie den zugehörigen herausragenden Abschnitt 186, der ein in Umlaufsrichtung benachbartes Paar der isolierenden Abdeckungen 161 überlappt, und das Durchgangsloch 187 des herausragenden Abschnitts 186 aufweist, das axial mit dem Durchgangsloch verbunden ist, das aus einem Paar der Vertiefungen 177 des in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der isolierenden Abdeckungen 161 gebildet wird.
Außerdem wird zu dieser Zeit für jede der isolierenden Abdeckungen 163 der herausragende Abschnitt 186 der isolierenden Abdeckung 163 zu einer vorbestimmten Position durch ein Paar der Vorsprünge 178 eines in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der isolierenden Abdeckungen 161 geführt. Dementsprechend wird das Durchgangsloch 187, das in dem herausragenden Abschnitt 186 ausgebildet ist, auf sowohl das Durchgangsloch, das aus einem Paar der Vertiefungen 177 des in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der isolierenden Abdeckungen 161 gebildet wird, als auch eine entsprechende der Vertiefungen 105, die in der axialen Endfläche des inneren Zylinderelements 81 ausgebildet sind, axial ausgerichtet. Genauer gesagt sind in dem Zustand, bei dem die Spulenmodule 150A und 150B mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut worden sind, die Vertiefungen 177 der isolierenden Abdeckungen 161 hinter den isolierenden Abdeckungen 163 angeordnet; folglich kann es schwierig sein, für jede der isolierenden Abdeckungen 163 das Durchgangsloch 187, das in dem herausragenden Abschnitt 186 der isolierenden Abdeckung 163 ausgebildet ist, auf das Durchgangsloch, das aus einem Paar der Vertiefungen 177 eines in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der isolierenden Abdeckungen 161 gebildet wird, axial auszurichten. Diesbezüglich kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem herausragenden Abschnitt 186 der isolierenden Abdeckung 163, der durch ein Paar der Vorsprünge 178 eines in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der isolierenden Abdeckungen 161 geführt wird, das Durchgangsloch 187, das in dem herausragenden Abschnitt 186 ausgebildet ist, auf einfache Weise auf das Durchgangsloch, das aus einem Paar der Vertiefungen 177 des in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der isolierenden Abdeckungen 161 gebildet wird, axial ausgerichtet werden.
Dann wird, wie es in den 28(a) und 28(b) gezeigt ist, für jede der isolierenden Abdeckungen 163 der herausragende Abschnitt 186 der isolierenden Abdeckung 163 durch einen Fixierstift 191 an das in Umlaufsrichtung benachbarte Paar der isolierenden Abdeckungen 161 fixiert, die den herausragenden Abschnitt 186 axial überlappen. Genauer gesagt wird mit dem Durchgangsloch 187 des herausragenden Abschnitts 186, das auf sowohl das Durchgangsloch, das aus einem Paar der Vertiefungen 177 des in Umlaufsrichtung benachbarten Paars der isolierenden Abdeckungen 161 gebildet wird, als auch eine entsprechende der Vertiefungen 105 des inneren Zylinderelements 81 axial ausgerichtet ist, der Fixierstift 191 in das Durchgangsloch 187, das Durchgangsloch, das aus dem Paar der Vertiefungen 177 gebildet wird, und die entsprechende Vertiefung 105 eingeführt. Dementsprechend werden die isolierenden Abdeckungen 161 und 163 gemeinsam an dem inneren Zylinderelement 81 fixiert. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird jedes der zweiten Spulenmodule 150B zusammen mit einem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der ersten Spulenmodule 150A an der Kernbaugruppe CA durch einen gemeinsamen Fixierstift 191 bei dem Spulenende CE fixiert. Es ist für die Fixierstifte 191 zu bevorzugen, aus einem Material gebildet zu werden, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, wie beispielsweise ein Metall.
Wie es in 28(b) gezeigt ist, wird jeder der Fixierstifte 191 mit dem unteren Stufenteil 186a des herausragenden Abschnitts 186 einer entsprechenden der isolierenden Abdeckungen 163 zusammengebaut. In diesem Zustand ragt ein oberer Endabschnitt des Fixierstiftes 191 nach oben von dem unteren Stufenabschnitt 186a heraus, aber nicht über eine obere Oberfläche (oder die äußere Wand 182) der entsprechenden isolierenden Abdeckung 163 hinaus. Das heißt, der Fixierstift 191 ist länger als die axiale Höhe des Überlappungsteils zwischen dem herausragenden Abschnitt 186 (genauer gesagt dem unteren Stufenabschnitt 186a) der entsprechenden isolierenden Abdeckung 163 und eines entsprechenden Paars der isolierenden Abdeckung 161, wobei er somit einen Spielraum für ein Herausragen nach oben von dem Überlappungsteil aufweist. Dementsprechend wird es möglich, das Einfügen des Fixierstiftes 191 in die Vertiefungen 105 und 177 und das Durchgangsloch 187 zu vereinfachen (das heißt, die Fixierung der entsprechenden Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA durch den Fixierstift 191 zu vereinfachen). Außerdem wird, da der obere Endabschnitt des Fixierstiftes 191 nicht über die obere Oberfläche (oder die äußere Wand 182) der entsprechenden isolierenden Abdeckung 163 hinausragt, verhindert, dass die axiale Länge des Stators 60 aufgrund des Herausragens des Fixierstiftes 191 vergrößert wird.
Nach der Fixierung der isolierenden Abdeckungen 161 und 163 durch die Fixierstifte 191 wird das Haftmittel zwischen die isolierenden Abdeckungen 161 und 163 durch die Durchgangslöcher 188 eingefüllt, die in den isolierenden Abdeckungen 163 ausgebildet sind. Dementsprechend werden die isolierenden Abdeckungen 161 und 163, die einander in der axialen Richtung überlappen, fest miteinander verbunden. Zusätzlich ist in den 28(a) und 28(b) zur Vereinfachung das Durchgangsloch 188 in dem Bereich von der oberen Oberfläche zu der unteren Oberfläche der isolierenden Abdeckung 163 gezeigt; das Durchgangsloch 188 ist jedoch tatsächlich in einem dünnen Plattenabschnitt der isolierenden Abdeckung 163 ausgebildet, der durch eine Wandverdünnung oder dergleichen ausgebildet wird.
Wie es in 28(b) gezeigt ist, ist die Position einer Fixierung der isolierenden Abdeckungen 161 und 163 durch die Fixierstifte 191 auf einer axialen Endfläche der Statorhalteeinrichtung 70, die auf der radial inneren Seite (das heißt der linken Seite in der Figur) des Statorkerns 62 angeordnet ist. Die isolierenden Abdeckungen 161 und 163 werden durch die Fixierstifte 191 an die Statorhalteeinrichtung 70 fixiert. Das heißt, die ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A sind an der axialen Endfläche der Statorhalteeinrichtung 70 fixiert. In diesem Fall kann, da der Kühlmitteldurchgang 85 in der Statorhalteeinrichtung 70 ausgebildet ist, Wärme, die in den ersten Teilwicklungen 151A erzeugt wird, direkt von den ersten Überbrückungsabschnitten 153A zu der Umgebung des Kühlmitteldurchgangs 85 in der Statorhalteeinrichtung 70 übertragen werden. Außerdem kann, da die Fixierstifte 191 jeweils in die Vertiefungen 105 der Statorhalteeinrichtung 70 eingefügt sind, die Wärmeübertragung zu der Statorhalteeinrichtung 70 durch die Fixierstifte 191 verbessert werden. Dementsprechend wird es mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, die Leistungsfähigkeit einer Kühlung der Statorspule 61 zu verbessern.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind achtzehn isolierende Abdeckungen 161 und achtzehn isolierende Abdeckungen 163 jeweils auf der axial inneren Seite und der axial äußeren Seite bei dem Spulenende CE angeordnet, um einander in der axialen Richtung zu überlappen. Außerdem sind achtzehn Vertiefungen 105 jeweils bei achtzehn Positionen in der axialen Endfläche der Statorhalteeinrichtung 70 ausgebildet. Das heißt, die Anzahl der Vertiefungen 105 ist gleich zu der Anzahl der isolierenden Abdeckungen 161 und zu der Anzahl der isolierenden Abdeckungen 163. Des Weiteren werden achtzehn Fixierstifte 191 zum Fixieren der isolierenden Abdeckungen 161 und 163 jeweils in die achtzehn Vertiefungen 105 eingefügt.
Obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, sind die isolierenden Abdeckungen 162 und 164, die auf der zu den isolierenden Abdeckungen 161 und 163 entgegengesetzten axialen Seite der Kernbaugruppe CA angeordnet sind, an die Kernbaugruppe CA in einer ähnlichen Art und Weise wie die isolierenden Abdeckungen 161 und 163 fixiert. Spezifisch werden in dem Zustand, bei dem die ersten Spulenmodule 150A mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut worden sind, die isolierenden Abdeckungen 162 in der Umlaufsrichtung mit den zugehörigen Seitenwänden 171 in Kontakt miteinander oder in enger Nähe zueinander angeordnet. Dementsprechend wird eine Vielzahl von Durchgangslöchern gebildet, von denen jedes aus einem in Umlaufsrichtung benachbarten Paar der Vertiefungen 177 der isolierenden Abdeckungen 162 gebildet wird und sich in der axialen Richtung erstreckt. Außerdem sind die Durchgangslöcher, die aus den Vertiefungen 177 der isolierenden Abdeckungen 162 gebildet werden, jeweils auf die Vertiefungen 106, die in der axialen Endfläche des äußeren Zylinderelements 71 ausgebildet sind, axial ausgerichtet. Ferner sind in dem Zustand, bei dem die zweiten Spulenmodule 150B mit der Baugruppe aus der Kernbaugruppe CA und den ersten Spulenmodulen 150A zusammengebaut worden sind, die Durchgangslöcher 187 der isolierenden Abdeckungen 164 jeweils auf die Durchgangslöcher, die durch die Vertiefungen 177 der isolierenden Abdeckungen 162 gebildet werden, und auf die Vertiefungen 106 des äußeren Zylinderelements 71 axial ausgerichtet. Dann werden die Fixierstifte 191 in die Vertiefungen 106 und 177 und das Durchgangsloch 187 eingeführt, wodurch die isolierenden Abdeckungen 162 und 164 zusammen an dem äußeren Zylinderelement 71 fixiert werden.
Die Spulenmodule 150A und 150B können mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut werden durch: ein erstes Zusammenbauen aller ersten Spulenmodule 150A mit einem radial äußeren Teil der Kernbaugruppe CA; dann ein Zusammenbauen aller zweiten Spulenmodule 150B mit der Baugruppe aus der Kernbaugruppe CA und den ersten Spulenmodulen 150A; und danach ein Fixieren aller Spulenmodule 150A und 150B an die Kernbaugruppe CA durch die Fixierstifte 191. Alternativ hierzu können die Spulenmodule 150A und 150B mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut werden durch: ein erstes Fixieren eines Paars der ersten Spulenmodule 150A und eines der zweiten Spulenmodule 150B zusammen an die Kernbaugruppe CA durch einen der Fixierstifte 191; und dann ein Wiederholen des Zusammenbauens von einem der verbleibenden ersten Spulenmodule 150A, des Zusammenbauens von einem der verbleibenden zweiten Spulenmodule 150B und des Fixierens durch einen der verbleibenden Fixierstifte 191 in dieser Reihenfolge.
Als Nächstes wird die Konfiguration des Stromschienenmoduls 200 beschrieben.
Das Stromschienenmodul 200 ist elektrisch mit den Teilwicklungen 151 der Spulenmodule 150 der Statorspule 61 verbunden. Das Stromschienenmodul 200 ist ein Wicklungsverbindungselement, das für jede Phase der Statorspule 61 erste Enden der Teilwicklungen 151 der Phase parallel miteinander und zweite Enden der Teilwicklungen 151 der Phase zusammen bei dem neutralen Punkt verbindet. 29 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stromschienenmoduls 200. 30 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen Teil eines longitudinalen Querschnitts des Stromschienenmoduls 200 zeigt.
Das Stromschienenmodul 200 weist einen ringförmigen Abschnitt 201, eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 202, die sich von dem ringförmigen Abschnitt 201 erstrecken, und drei Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 auf, die jeweils für die drei Phasenwicklungen der Statorspule 61 bereitgestellt sind. Der ringförmige Abschnitt 201 wird aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise einem Harz, in einer ringförmigen Form ausgebildet.
Wie es in 30 gezeigt ist, umfasst der ringförmige Abschnitt 201 eine Vielzahl (beispielsweise fünf in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) von im Wesentlichen ringförmigen Schichtungsplatten 204, die in der axialen Richtung beschichtet sind. Außerdem sind in dem ringförmigen Abschnitt 201 vier Stromschienen 211-214 eingebettet, von denen jede ringförmig ist und zwischen einem in axialer Richtung benachbarten Paar der Schichtungsplatten 204 eingepfercht ist. Die Stromschienen 211-214 umfassen eine U-Phase-Stromschiene 211, eine V-Phase-Stromschiene 212, eine W-Phase-Stromschiene 213 und eine neutrale Stromschiene 214. Die Stromschienen 211-214 sind in der axialen Richtung zueinander ausgerichtet angeordnet, wobei zugehörige Plattenoberflächen einander gegenüberliegen. Die Schichtungsplatten 204 und die Stromschienen 211-214 sind miteinander durch ein Haftmittel verbunden. Es ist zu bevorzugen, Haftmittelblätter als das Haftmittel einzusetzen. Alternativ hierzu kann ein flüssiges oder halbflüssiges Haftmittel zwischen den Schichtungsplatten 204 der Stromschienen 211-214 aufgebracht werden. Jeder der Verbindungsanschlüsse 202 ist mit einer Entsprechenden der Stromschienen 211-214 verbunden, um radial nach außen von dem ringförmigen Abschnitt 201 herauszuragen.
Auf einer oberen Oberfläche des ringförmigen Abschnitts 201, das heißt, auf einer oberen Oberfläche derjenigen Schichtungsplatte 204, die axial am weitesten außen unter allen der fünf Schichtungsplatten 204 angeordnet ist, ist ein Vorsprung 201a ausgebildet, der sich in einer ringförmigen Form erstreckt.
Das Stromschienenmodul 200 kann in einer beliebigen geeigneten Art und Weise derart ausgebildet sein, dass die Stromschienen 211-214 in dem ringförmigen Abschnitt 201 eingebettet sind. Beispielsweise kann das Stromschienenmodul 200 durch ein Einformen ausgebildet werden, wobei die Stromschienen 211-214 bei vorbestimmten Intervallen angeordnet sind. Außerdem ist die Anordnung der Stromschienen 211-214 nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration begrenzt, bei der alle Stromschienen 211-214 axial aufeinander ausgerichtet sind und alle Plattenoberflächen der Stromschienen 211-214 in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Beispielsweise kann alternativ hierzu eine Konfiguration, bei der alle Stromschienen 211-214 radial aufeinander ausgerichtet sind, eine Konfiguration, bei der die Stromschienen 211-214 in zwei Reihen in der axialen Richtung sowie in zwei Reihen in der radialen Richtung angeordnet sind, oder eine Konfiguration, bei der die Plattenoberflächen der Stromschienen 211-214 sich in unterschiedlichen Richtungen zueinander erstrecken, eingesetzt werden.
Wie es in 29 gezeigt ist, sind die Verbindungsanschlüsse 202 aufeinander in der Umlaufsrichtung des ringförmigen Abschnitts 201 angeordnet und erstrecken sich axial auf der radial äußeren Seite des ringförmigen Abschnitts 201. Außerdem umfassen die Verbindungsanschlüsse 202 U-Phase-Verbindungsanschlüsse 202, die mit der U-Phase-Stromschiene 211 verbunden sind, V-Phase-Verbindungsanschlüsse 202, die mit der V-Phase-Stromschiene 212 verbunden sind, und W-Phase-Verbindungsanschlüsse 202, die mit der W-Phase-Stromschiene 213 verbunden sind, sowie Neutralverbindungsanschlüsse 202, die mit der neutralen Stromschiene 214 verbunden sind. Die Anzahl der Verbindungsanschlüsse 202 wird gleich zu der Anzahl der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der Teilwicklungen 151 der Spulenmodule 150 eingestellt. Jeder der Verbindungsanschlüsse 202 ist mit einem Entsprechenden der Wicklungsendabschnitte 154 und 155 der Teilwicklungen 151 der Spulenmodule 150 verbunden. Dementsprechend ist das Stromschienenmodul 200 mit jeder der U-Phase-Teilwicklungen 151, der V-Phase-Teilwicklungen 151 und der W-Phase-Teilwicklungen 151 verbunden.
Die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 werden beispielsweise aus einem Stromschienenmaterial ausgebildet und angeordnet, um sich in der axialen Richtung zu erstrecken. Die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 umfassen einen U-Phase-Eingabe-/Ausgabe-Anschluss 203U, einen V-Phase-Eingabe-/Ausgabe-Anschluss 203V und einen W-Phase-Eingabe-/Ausgabe-Anschluss 203W. Die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203U-203W sind in dem ringförmigen Abschnitt 201 jeweils mit den U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Stromschienen 211-213 verbunden. Durch diese Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 wird ein elektrischer Strom von einem (in der Zeichnung nicht gezeigten) Wechselrichter in die Phasenwicklungen der Statorspule 61 eingegeben oder von den Phasenwicklungen der Statorspule 61 zu dem Wechselrichter ausgegeben.
Zusätzlich können in dem Stromschienenmodul 200 integral Stromsensoren bereitgestellt sein, die jeweils Phasenströme erfassen, die jeweils durch die Phasenwicklungen der Statorspule 61 fließen. Ferner kann in dem Stromschienenmodul 200 ein Stromerfassungsanschluss bereitgestellt sein, sodass die Erfassungsergebnisse der Stromsensoren zu einer (in der Zeichnung nicht gezeigten) Steuerungseinrichtung durch den Stromerfassungsanschluss ausgegeben werden können.
Der ringförmige Abschnitt 201 weist eine Vielzahl von Vorsprüngen 205 auf, die bei dem zugehörigen radial inneren Umfang ausgebildet sind, um radial nach innen zu ragen; die Vorsprünge 205 dienen als fixierte Abschnitte des Stromschienenmoduls 200 bei der Statorhalteeinrichtung 70. Außerdem ist in jedem der Vorsprünge 205 ein Durchgangsloch 206 ausgebildet, das sich in der axialen Richtung erstreckt.
31 zeigt eine perspektivische Ansicht, die das Stromschienenmodul 200 in einem Zustand zeigt, bei dem es mit der Statorhalteeinrichtung 70 zusammengebaut worden ist. 32 zeigt eine longitudinale Querschnittsansicht, die das Fixieren des Stromschienenmoduls 200 an der Statorhalteeinrichtung 70 veranschaulicht. Zusätzlich ist die Konfiguration der Statorhalteeinrichtung 70 ohne das Stromschienenmodul 200, das damit zusammengebaut wird, in 12 veranschaulicht.
Wie es in 31 gezeigt ist, ist das Stromschienenmodul 200 bei dem Endplattenabschnitt 91 platziert, um den Nabenabschnitt 92 des inneren Zylinderelements 81 zu umgeben. Das Stromschienenmodul 200 wird in einem Zustand, bei dem es durch den Zusammenbau hiervon mit den Säulenabschnitten 95 (siehe 12) des inneren Zylinderelements 81 positioniert wird, an der Statorhalteeinrichtung 70 (genauer gesagt an dem inneren Zylinderelement 81) durch ein Befestigen von Befestigungseinrichtungen 217, wie beispielsweise Bolzen beziehungsweise Schrauben, fixiert.
Genauer gesagt ist, wie es in 32 gezeigt ist, jeder der Säulenabschnitte 95 bei dem Endplattenabschnitt 91 des inneren Zylinderelements 81 ausgebildet, um sich in der axialen Richtung zu erstrecken. Außerdem wird in dem Zustand, bei dem die Säulenabschnitte 95 jeweils in die Durchgangslöcher 206, die in den Vorsprüngen 205 des ringförmigen Abschnitts 201 ausgebildet sind, eingefügt sind, das Stromschienenmodul 200 an den Säulenabschnitten 95 durch die Befestigungseinrichtungen 217 fixiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Stromschienenmodul 200 mit Haltestücken 220 fixiert, die aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Eisen, ausgebildet werden. Jedes der Haltestücke 220 weist einen befestigten Teil 222, einen Drückteil 223 und einen Biegeteil 224 auf. Der befestigte Teil 222 weist ein Einfügeloch 221 auf, durch das eine Entsprechende der Befestigungseinrichtungen 217 eingefügt wird. Der Drückteil 223 ist bereitgestellt, um die obere Oberfläche des ringförmigen Abschnitts 201 des Stromschienenmoduls 200 zu pressen beziehungsweise zu drücken. Der Biegeabschnitt 224 ist zwischen dem befestigten Teil 222 und dem Drückteil 223 ausgebildet.
Bei einem Anbringen jedes der Haltestücke 220 wird eine entsprechende der Befestigungseinrichtung 217 durch das Einfügeloch 221, das in dem befestigten Teil 222 des Haltestücks 220 ausgebildet ist, eingefügt und in den entsprechenden Säulenabschnitt 95 des inneren Zylinderelements 81 geschraubt. Außerdem ist der Drückteil 223 des Haltestücks 220 in Kontakt mit der oberen Oberfläche des ringförmigen Abschnitts 201 des Stromschienenmoduls 200 platziert. Wenn die entsprechende Befestigungseinrichtung 217 in den entsprechenden Säulenabschnitt 95 des inneren Zylinderelements 81 geschraubt ist, wird das Haltestück 220 durch die entsprechende Befestigungseinrichtung 217 nach unten gedrückt, was verursacht, dass der ringförmige Abschnitt 201 des Stromschienenmoduls 200 durch den Drückteil 223 des Haltestücks 220 nach unten gedrückt wird. In diesem Fall wird die nach unten gerichtete Drückkraft, die durch das Schrauben der entsprechenden Befestigungseinrichtung 217 erzeugt wird, zu dem Drückteil 223 über den Biegeteil 224 des Haltestücks 220 übertragen; folglich wird das Drücken durch den Drückteil 223 mit einer elastischen Kraft des Biegeteils 224 erzeugt.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist auf der oberen Oberfläche des ringförmigen Abschnitts 201 des Stromschienenmoduls 200 der ringförmige Vorsprung 201a ausgebildet. Außerdem ist ein distales Ende des Haltestücks 220 auf der Seite des Drückteils 223 konfiguriert, um in der Lage zu sein, an den Vorsprung 201a anzustoßen. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass die nach unten gerichtete Drückkraft des Haltestücks 220 radial nach außen entweicht. Das heißt, die Drückraft, die mit dem Schrauben der entsprechenden Befestigungseinrichtung 217 erzeugt wird, kann in geeigneter Weise zu der Seite des Drückteils 223 übertragen werden.
Zusätzlich sind, wie es in 31 gezeigt ist, in dem Zustand, bei dem das Stromschienenmodul 200 mit der Statorhalteeinrichtung 70 zusammengebaut worden ist, die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 180 Grad zu der Einlassöffnung 86a und der Auslassöffnung 87a entgegengesetzt in der Umlaufsrichtung angeordnet, die beide mit dem Kühlmitteldurchgang 85 in Verbindung sind. Es ist anzumerken, dass die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 alternativ hierzu bei der gleichen Position wie die Öffnungen 86a und 87a (oder benachbart zu den Öffnungen 86a und 87a) bereitgestellt sein können.
Als Nächstes wird eine Erläuterung eines Relaiselements 230 für ein elektrisches Verbinden der Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 des Stromschienenmoduls 200 mit einer externen Vorrichtung, die außerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 10 bereitgestellt ist, angegeben.
Wie es in 1 gezeigt ist, sind in der rotierenden elektrischen Maschine 10 die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 des Stromschienenmoduls 200 so bereitgestellt, dass sie nach außen von der Gehäuseabdeckung 242 herausragen; und die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 sind mit dem Relaiselement 230 auf der Außenseite der Gehäuseabdeckung 242 verbunden. Das Relaiselement 230 ist ein Element, das ein Relais für die elektrische Verbindung zwischen den Eingabe-/Ausgabe-Anschlüssen 203 für jeweilige Phasen, die sich von dem Stromschienenmodul 200 erstrecken, und elektrischen Stromleitungen für jeweilige Phasen, die sich von einer externen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Wechselrichter, erstrecken, bildet.
33 zeigt eine longitudinale Querschnittsansicht, die das Relaiselement 230 in einem Zustand zeigt, bei dem es an der Gehäuseabdeckung 242 angebracht worden ist. 34 zeigt eine perspektivische Ansicht des Relaiselements 230. Wie es in 33 gezeigt ist, ist ein Durchgangsloch 242a in der Gehäuseabdeckung 242 ausgebildet, sodass die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 durch das Durchgangsloch 242a herausgeführt werden können.
Das Relaiselement 230 weist einen Hauptkörper 231, der an der Gehäuseabdeckung 242 fixiert ist, und einen Anschlusseinfügeabschnitt 232 auf, der in das Durchgangsloch 242a der Gehäuseabdeckung 242 eingefügt ist. Der Anschlusseinfügeabschnitt 232 weist drei Einfügelöcher 233 auf, in die die drei Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 jeweils eingefügt werden. Die Einfügelöcher 233 weisen jeweilige Öffnungen auf, die in einer Querschnittsform lang sind. Außerdem sind die Einfügelöcher 233 ausgerichtet aufeinander in einer Richtung, die im Wesentlichen mit jeder der zugehörigen longitudinalen Richtungen übereinstimmt, ausgebildet.
An dem Hauptkörper 231 des Relaiselements 230 sind drei Relaisstromschienen 234 für jeweilige Phasen angebracht. Spezifisch wird jede der Relaisstromschienen 234 ausgebildet, indem sie in einer im Wesentlichen L-Form gebogen wird. Jede der Relaisstromschienen 234 wird an dem Hauptkörper 231 des Relaiselements 230 durch eine Befestigungseinrichtung 235, wie beispielsweise einen Bolzen beziehungsweise eine Schraube, befestigt. Außerdem wird jede der Relaisstromschienen 234 ebenso durch eine Befestigungseinrichtung 236, wie beispielsweise einem Paar einer Schraube und einer Mutter, an einem distalen Endabschnitt eines entsprechenden der Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 203 befestigt, die jeweils in die Einfügelöcher 233 eingefügt sind, die in dem Anschlusseinfügeabschnitt 232 des Relaiselements 230 ausgebildet sind.
Zusätzlich können, obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, die elektrischen Stromleitungen für jeweilige Phasen, die sich von der externen Vorrichtung erstrecken, mit dem Relaiselement 230 verbunden werden, um eine elektrische Leistung jeweils von/zu den Eingabe-/Ausgabe-Anschlüssen 203 des Stromschienenmoduls 200 einzugeben/auszugeben.
Als Nächstes wird die Konfiguration eines Steuerungssystems beschrieben, das die rotierende elektrische Maschine 10 steuert. 35 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines Steuerungssystems der rotierenden elektrischen Maschine 10. 36 zeigt ein Funktionsblockschaltbild, das eine Steuerungsverarbeitung veranschaulicht, die durch eine Steuerungseinrichtung 270 des Steuerungssystems ausgeführt wird.
Wie es in 35 gezeigt ist, umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Statorspule 61 die U-, V- und W-Phase-Wicklungen. Mit der Statorspule 61 ist ein Wechselrichter 260 verbunden, der ein elektrischer Leistungswandler ist. In dem Wechselrichter 260 ist eine Vollbrückenschaltung ausgebildet, die eine Vielzahl von Paaren von oberen und unteren Armen aufweist. Die Anzahl von Paaren der oberen und unteren Arme ist gleich zu der Anzahl der Phasenwicklungen der Statorspule 61. Die Vollbrückenschaltung umfasst für jede der U-, V- und W-Phasen eine in Reihe geschaltete Einheit, die aus einem Oberarm-Schalter 261 und einem Unterarm-Schalter 262 besteht. Jeder der Schalter 261 und 262 wird durch eine entsprechende Schalteransteuerungseinrichtung 263 eingeschaltet und ausgeschaltet, um einen Wechselstrom einer entsprechenden der U-, V- und W-Phase-Wicklungen zuzuführen. Jeder der Schalter 261 und 262 ist mit einem Halbleiterschalterelement, wie beispielsweise einem MOSFET oder einem IGBT, konfiguriert. Außerdem weist jede in Reihe geschaltete Einheit, die einer der U-, V- und W-Phasen entspricht und aus einem Oberarm-Schalter 261 und einem Unterarm-Schalter 262 besteht, einen Ladungszufuhrkondensator 264 auf, der parallel dazu geschaltet ist, um eine elektrische Ladung zuzuführen, die für den Schaltbetrieb der Schalter 261 und 262 erforderlich ist.
Mit einem Zwischenverbindungspunkt zwischen den Oberarm- und Unterarm-Schaltern 261 und 262 von jeder der in Reihe geschalteten Einheiten für jeweilige Phasen ist ein erstes Ende einer Entsprechenden der U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen verbunden. Die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen sind sterngeschaltet (oder Y-geschaltet), um einen neutralen Punkt dazwischen zu definieren, bei dem zweite Enden dieser Phasenwicklungen miteinander verbunden sind.
Die Steuerungseinrichtung 270 umfasst einen Mikrocomputer, der mit einer CPU und verschiedenen Speichern konfiguriert ist. Auf der Grundlage von verschiedenen Typen von erfassten Informationen über die rotierende elektrische Maschine 10 und Leistungsfahrantriebs- und Elektrische-Leistung-Erzeugungs-Anforderungen führt die Steuerungseinrichtung 270 eine Energieversorgungssteuerung aus, indem die Schalter 261 und 262 des Wechselrichters 260 ein- und ausgeschaltet werden. Die erfassten Informationen über die rotierende elektrische Maschine 10 umfassen beispielsweise einen Drehwinkel (oder Elektrischer-Winkel-Informationen) des Rotors 20, der durch eine Winkelerfassungseinrichtung, wie beispielsweise einen Drehmelder, erfasst wird, eine Leistungszufuhrspannung (oder eine Wechselrichtereingabespannung), die durch einen Spannungssensor erfasst wird, und Phasenströme, die durch jeweilige Stromsensoren erfasst werden. Die Steuerungseinrichtung 270 steuert den Ein-/Aus-Betrieb von jedem der Schalter 261 und 262 beispielsweise durch eine PWM-Steuerung bei einer vorbestimmten Schaltfrequenz (oder Trägerfrequenz) oder eine Rechteckwellensteuerung. Die Steuerungseinrichtung 270 kann entweder eine eingebaute Steuerungseinrichtung, die in der rotierenden elektrischen Maschine 10 eingebaut ist, oder eine externe Steuerungseinrichtung sein, die außerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 10 bereitgestellt ist.
Zusätzlich wird in der rotierenden elektrischen Maschine 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Einsetzen der schlitzfreien beziehungsweise nutenlosen Struktur (oder zahnlosen Struktur) die Induktivität des Stators 60 verringert; somit wird dementsprechend die elektrische Zeitkonstante verringert. Wenn die elektrische Zeitkonstante niedrig ist, ist es zu bevorzugen, die Schaltfrequenz (oder Trägerfrequenz) und die Schaltgeschwindigkeit zu vergrößern. Diesbezüglich wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Verdrahtungsinduktivität mit dem Ladungszufuhrkondensator 264, der parallel zu den Oberarm- und Unterarm-Schaltern 261 und 262 von jeder der in Reihe geschalteten Einheiten für jeweilige Phasen geschaltet ist, verringert. Dementsprechend ist es auch mit der vergrößerten Schaltungsgeschwindigkeit weiterhin möglich, mit einem Spannungsstoß beziehungsweise einer Überspannung in geeigneter Weise zurechtzukommen.
Der Wechselrichter 260 weist einen zugehörigen Hochpotentialseitenanschluss, der mit einem positiven Anschluss einer DC-Leistungszufuhr 265 verbunden ist, und einen zugehörigen Niedrigpotentialseitenanschluss, der mit einem negativen Anschluss der DC-Leistungszufuhr 265 (oder mit Masse) verbunden ist, auf. Die DC-Leistungszufuhr 265 kann beispielsweise durch eine zusammengebaute Batterie implementiert werden, die aus einer Vielzahl von Batteriezellen besteht, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Außerdem ist ferner zwischen dem Hochpotentialseiten- und Niedrigpotentialseitenanschlüssen des Wechselrichters 260 ein Glättungskondensator 266 parallel zu der DC-Leistungszufuhr 265 geschaltet.
36 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Stromregelungsverarbeitung zur Steuerung der U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Ströme veranschaulicht.
In 36 ist eine Strombefehlswerteinstelleinrichtung 271 konfiguriert, unter Verwendung einer Drehmoment-dq-Abbildung sowohl einen d-Achsen-Strom-Befehlswert als auch einen q-Achsen-Strom-Befehlswert auf der Grundlage eines Leistungsfahrdrehmomentbefehlswerts oder eines Elektrische-Leistung-Erzeugungsdrehmomentbefehlswerts an die rotierende elektrische Maschine 10 und einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω, die erhalten wird, indem der elektrische Winkel θ in Bezug auf die Zeit differenziert wird, einzustellen. Zusätzlich ist in dem Fall, dass die rotierende elektrische Maschine 10 als eine Fahrzeugleistungsquelle verwendet wird, der Elektrische-Leistung-Erzeugungsdrehmomentbefehlswert ein regenerativer Drehmomentbefehlswert.
Eine dq-Umwandlungseinrichtung 272 ist konfiguriert, Stromerfassungswerte (Drei-Phasen-Ströme), die durch die Stromsensoren erfasst werden, die für jeweilige Phasen bereitgestellt sind, in einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom umzuwandeln, die Stromkomponenten in einem kartesischen zweidimensionalen Drehkoordinatensystem sind, dessen d-Achse eine Feldrichtung (oder eine Richtung einer Achse eines Magnetfelds) angibt.
Eine d-Achsen-Stromregelungseinrichtung 273 ist konfiguriert, einen d-Achsen-Befehlswert als eine manipulierte Variable für eine Regelung des d-Achsen-Stroms auf den d-Achsen-Strombefehlswert zu berechnen. Eine q-Achsen-Stromregelungseinrichtung 274 ist konfiguriert, eine q-Achsen-Befehlsspannung als eine manipulierte Variable für eine Regelung des q-Achsen-Stroms auf den q-Achsen-Strombefehlswert zu berechnen. Diese Regelungseinrichtungen 273 und 274 sind konfiguriert, unter Verwendung eines PI-Regelungsverfahrens die Befehlsspannungen auf der Grundlage der Differenzen des d-Achsen-Stroms und des q-Achsen-Stroms von den jeweiligen Strombefehlswerten zu berechnen.
Eine Drei-Phasen-Umwandlungseinrichtung 275 ist konfiguriert, die d-Achsen- und q-Achsen-Befehlsspannungen in U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Befehlsspannungen umzuwandeln. Zusätzlich entsprechen die vorstehend genannten Einheiten 271-275 gemeinsam einer Regelungseinrichtung zur Ausführung einer Regelung von Grundwellenströmen durch ein dq-Umwandlungsverfahren. Die U-Phase-, V-Phase und W-Phase-Befehlsspannungen sind die Regelungswerte.
Eine Betriebssignalerzeugungseinrichtung 276 ist konfiguriert, unter Verwendung eines allgemein bekannten Dreieckswellenträgervergleichsverfahrens Betriebssignale für den Wechselrichter 260 auf der Grundlage der U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Befehlsspannungen zu erzeugen. Spezifisch erzeugt die Betriebssignalerzeugungseinrichtung 276 die Betriebssignale (oder Tastgradsignale) für ein Betrieben der Oberarm- und Unterarmschalter für die U-, V- und W-Phasen durch eine PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Vergleichs einer Amplitude zwischen Signalen, die erhalten werden, indem die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Befehlsspannungen in Bezug auf die Leistungszufuhrspannung normiert werden, und eines Trägersignals, wie beispielsweise eine Dreieckwellensignals. Die Betriebssignale, die durch die Betriebssignalerzeugungseinrichtung 276 erzeugt werden, werden zu den Schalteransteuerungseinrichtungen 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben. Dann werden die Schalter 261 und 262 der U-, V- und W-Phasen durch die Schalteransteuerungseinrichtungen 263 auf der Grundlage der Betriebssignale ein- und ausgeschaltet.
Als Nächstes wird eine Drehmomentregelungsverarbeitung beschrieben. Diese Verarbeitung wird hauptsächlich zur Verringerung von Verlusten und dadurch zur Vergrößerung der Ausgabe der rotierenden elektrischen Maschine 10 bei Betriebsbedingungen ausgeführt, bei denen die Ausgabespannung des Wechselrichters 260 hoch wird, wie beispielsweise in einer Hochdrehungsregion und einer Hochausgaberegion. Die Steuerungseinrichtung 270 führt selektiv eine der Drehmomentregelungsverarbeitung und der Stromregelungsverarbeitung entsprechend der Betriebsbedingung der rotierenden elektrischen Maschine 10 aus.
37 zeigt ein Blockschaltbild, das die Drehmomentregelungsverarbeitung entsprechend den U-, V- und W-Phasen veranschaulicht.
Eine Spannungsamplitudenberechnungseinrichtung 281 ist konfiguriert, einen Spannungsamplitudenbefehl, der einen Befehlswert der Amplitude von Spannungsvektoren angibt, auf der Grundlage des Leistungsfahrdrehmomentbefehlswerts oder des Elektrische-Leistung-Erzeugungsdrehmomentbefehlswerts an die rotierende elektrische Maschine 10 und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω, die durch ein Differenzieren des elektrischen Winkels θ in Bezug auf die Zeit erhalten wird, zu berechnen.
Ähnlich zu der vorstehend beschriebenen dq-Umwandlungseinrichtung 272 ist eine dq-Umwandlungseinrichtung 282 konfiguriert, Stromerfassungswerte, die durch die Stromsensoren erfasst werden, die für jeweilige Phasen bereitgestellt sind, in einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom umzuwandeln. Eine Drehmomentschätzeinrichtung 283 ist konfiguriert, einen Drehmomentschätzwert entsprechend den U-, V- und W-Phasen auf der Grundlage des d-Achsen-Stroms und des q-Achsen-Stroms, die durch die dq-Umwandlungseinrichtung 282 erhalten werden, zu berechnen. Zusätzlich kann die Drehmomentschätzeinrichtung 283 einen Spannungsamplitudenbefehl auf der Grundlage von Abbildungsinformationen berechnen, die die d-Achsen- und q-Achsen-Ströme mit dem Spannungsamplitudenbefehl verbinden.
Eine Drehmomentregelungseinrichtung 284 ist konfiguriert, einen Spannungsphasenbefehl, der Befehlswerte der Phasen der Spannungsvektoren angibt, als eine manipulierte Variable für eine Regelung des Drehmomentschätzwerts auf den Leistungsfahrdrehmomentbefehlswert oder den Elektrische-Leistung-Erzeugungsdrehmomentbefehlswert zu berechnen. Genauer gesagt berechnet die Drehmomentregelungseinrichtung 284 unter Verwendung eines PI-Regelungsverfahrens den Spannungsphasenbefehl auf der Grundlage der Differenz des Drehmomentschätzwerts von dem Leistungsfahrdrehmomentbefehlswert oder dem Elektrische-Leistung-Erzeugungsdrehmomentbefehlswert.
Eine Betriebssignalerzeugungseinrichtung 285 ist konfiguriert, Betriebssignale für den Wechselrichter 260 auf der Grundlage des Spannungsamplitudenbefehls, des Spannungsphasenbefehls und des elektrischen Winkels θ zu erzeugen. Spezifisch berechnet die Betriebssignalerzeugungseinrichtung 285 zuerst U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Befehlsspannungen auf der Grundlage des Spannungsamplitudenbefehls, des Spannungsphasenbefehls und des elektrischen Winkels θ. Dann erzeugt die Betriebssignalerzeugungseinrichtung 285 die Betriebssignale für ein Betrieben der Oberarm- und Unterarm-Schalter der U-, V- und W-Phasen durch eine PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Vergleichs einer Amplitude zwischen Signalen, die erhalten werden, indem die berechneten U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Befehlsspannungen in Bezug auf die Leistungszufuhrspannung normiert werden, und eines Trägersignals, wie beispielsweise eines Dreieckwellensignals. Die Betriebssignale, die durch die Betriebssignalerzeugungseinrichtung 285 erzeugt werden, werden zu den Schalteransteuerungseinrichtungen 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben.
Dann werden die Schalter 261 und 262 der U-, V- und W-Phasen durch die Schalteransteuerungseinrichtungen 263 auf der Grundlage der Betriebssignale ein- und ausgeschaltet.
Zusätzlich kann als eine Alternative die Betriebssignalerzeugungseinrichtung 285 die Schalterbetriebssignale auf der Grundlage von Impulsmusterinformationen, des Spannungsamplitudenbefehls, des Spannungsphasenbefehls und des elektrischen Winkels θ erzeugen. Die Impulsmusterinformationen sind Abbildungsinformationen, die Schalterbetriebssignale mit dem Spannungsamplitudenbefehl, dem Spannungsphasenbefehl und dem elektrischen Winkel θ verbinden.
(Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels)
Nachstehend werden Modifikationen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Konfiguration der Magnete 32 in der Magneteinheit 22 kann wie nachstehend beschrieben modifiziert werden. In der Magneteinheit 22, die in 38 gezeigt ist, sind die Richtungen der leichten Achsen einer Magnetisierung in den Magneten 32 zu den radialen Richtungen schräg; und gerade Magnet-Magnetpfade sind entlang den Richtungen der leichten Achsen einer Magnetisierung ausgebildet. Mit dieser Konfiguration ist es ebenso möglich, die Magnet-Magnetpfade in den Magneten 32 länger als die radiale Breite der Magnete 32 zu machen, wodurch die Permeanz verbessert wird.
Die Magneteinheit 22 kann alternativ Magnete einsetzen, die in einer Halbach-Anordnung angeordnet sind.
In jeder der Teilwicklungen 151 können die Überbrückungsabschnitte 153 radial nach innen oder radial nach außen gebogen sein. Genauer gesagt kann in Bezug auf die Kernbaugruppe CA jeder der ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A zu der Seite der Kernbaugruppe CA oder zu der zu der Kernbaugruppe CA entgegengesetzten Seite gebogen sein. Außerdem kann ebenso jeder der zweiten Überbrückungsabschnitte 153B der zweiten Teilwicklungen 151B ebenso radial nach innen oder radial nach außen gebogen sein, sodass er sich auf der axial äußeren Seite der ersten Überbrückungsabschnitte 153A der ersten Teilwicklungen 151A in Umlaufsrichtung über einen Teil von zumindest einem der ersten Überbrückungsabschnitte 153A erstreckt.
Die Teilwicklungen 151, die die Statorspule 61 bilden, können lediglich einen Typ von Teilwicklungen 151 anstelle der zwei Typen von Teilwicklungen 151 (das heißt der ersten Teilwicklungen 151A und der zweiten Teilwicklungen 151B) umfassen. Spezifisch kann jede der Teilwicklungen 151 ausgebildet sein, eine im Wesentlichen L-Form oder eine im Wesentlichen Z-Form in einer Seitenansicht aufzuweisen. In dem Fall, dass jede der Teilwicklungen 151 ausgebildet ist, eine im Wesentlichen L-Form in einer Seitenansicht aufzuweisen, wird der Überbrückungsabschnitt der Teilwicklung auf einer axialen Seite radial nach innen oder radial nach außen gebogen, während der Überbrückungsabschnitt der Teilwicklung auf der anderen axialen Seite sich gerade in der axialen Richtung erstreckt, ohne radial gebogen zu werden. Demgegenüber wird in dem Fall, dass jede der Teilwicklungen 151 ausgebildet ist, eine im Wesentlichen Z-Form in einer Seitenansicht aufzuweisen, der Überbrückungsabschnitt der Teilwicklung auf einer axialen Seite radial nach innen gebogen, während der Überbrückungsabschnitt der Teilwicklung auf der anderen axialen Seite radial nach außen gebogen wird. In jedem der vorstehend genannten Fälle können die Spulenmodule 150 an der Kernbaugruppe CA durch die isolierenden Abdeckungen, die die Überbrückungsabschnitte der Teilwicklungen bedecken, wie es vorstehend beschrieben ist, fixiert werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind in jeder der Phasenwicklungen der Statorspule 61 alle Teilwicklungen 151, die die Phasenwicklung bilden, parallel zueinander geschaltet. Als eine Alternative können in jeder der Phasenwicklungen der Statorspule 61 alle Teilwicklungen 151, die die Phasenwicklung bilden, in eine Vielzahl von Teilwicklungsgruppen aufgeteilt werden; jede der Teilwicklungsgruppen umfasst eine vorbestimmte Anzahl der Teilwicklungen, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei alle Teilwicklungsgruppen in Reihe zueinander geschaltet sind. Beispielsweise können in dem Fall, dass jede der Phasenwicklungen der Statorspule 61 aus n Teilwicklungen 151 gebildet wird, die n Teilwicklungen 151 in zwei (oder drei) Teilwicklungsgruppen aufgeteilt werden; jede der zwei (oder drei) Teilwicklungsgruppen umfasst n/2 (oder n/3) Teilwicklungen 151, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei die zwei (oder drei) Teilwicklungsgruppen zueinander in Reihe geschaltet sind. Als eine andere Alternative können in jeder der Phasenwicklungen der Statorspule 61 alle Teilwicklungen 151, die die Phasenwicklung bilden, in Reihe zueinander geschaltet werden.
In den rotierenden elektrischen Maschinen 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Statorspule 61 als eine Drei-Phasen-Spule konfiguriert, um die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Wicklungen zu umfassen. Alternativ hierzu kann die Statorspule 61 als eine Zwei-Phasen-Spule konfiguriert sein, um lediglich eine U-Phase-Wicklung und eine V-Phase-Wicklung zu umfassen. In diesem Fall kann in jeder der Teilwicklungen 151 das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 um einen Spulenabschnitt entfernt voneinander ausgebildet werden und einen Zwischenleiterabschnitt 152 von einer Teilwicklung 151 der anderen Phase aufweisen, die dazwischen in der Umlaufsrichtung angeordnet ist.
Die rotierende elektrische Maschine 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als eine rotierende elektrische SPM-(Surface-PermanentMagnet- beziehungsweise Oberflächenpermanentmagnet-)Maschine eines Typs mit außenliegendem Rotor konfiguriert. Alternativ hierzu kann die rotierende elektrische Maschine 10 als eine rotierende elektrische SPM-Maschine mit innenliegendem Rotor konfiguriert sein. Die 39(a) und 39(b) zeigen Diagramme, die die Konfiguration einer Statoreinheit 300 einer rotierenden elektrischen SPM-Maschine mit innenliegendem Rotor veranschaulichen. Spezifisch zeigt 39(a) eine perspektivische Ansicht, die Spulenmodule 310A und 310B zeigt, die mit einer Kernbaugruppe CA zusammengebaut sind. 39(b) zeigt eine perspektivische Ansicht, die Teilwicklungen 311A und 311B zeigt, die jeweils in den Spulenmodulen 310A und 310B beinhaltet sind. In diesem Beispiel umfasst die Kernbaugruppe CA einen Statorkern 62 und eine Statorhalteeinrichtung 7β, die mit einem radial äußeren Umfang des Statorkerns 62 zusammengebaut sind. Außerdem gibt es eine Vielzahl von Spulenmodulen 310A und 310B, die mit einem radial inneren Umfang des Statorkerns 62 zusammengebaut sind.
Die Teilwicklungen 311A weisen im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die ersten Teilwicklungen 151A auf, die vorstehend beschrieben sind. Das heißt, jede der Teilwicklungen 311A ist ringförmig, um ein Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 und ein Paar von Überbrückungsabschnitten 313A aufzuweisen, die jeweils auf entgegengesetzten axialen Seiten des Paars von Zwischenleiterabschnitten 312 angeordnet sind, um das Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 zu verbinden. Außerdem ist jeder der Überbrückungsabschnitte 313A zu der Seite der Kernbaugruppe CA (das heißt radial nach außen) gebogen. Demgegenüber weisen die Teilwicklungen 311B im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die zweiten Teilwicklungen 151B auf, die vorstehend beschrieben sind. Das heißt, jede der Teilwicklungen 311B ist ringförmig, um ein Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 und ein Paar von Überbrückungsabschnitten 313B aufzuweisen, die jeweils auf entgegengesetzten axialen Seiten des Paars von Zwischenleiterabschnitten 312 angeordnet sind, um das Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 zu verbinden. Außerdem erstreckt sich jeder der Überbrückungsabschnitte 313B gerade in der axialen Richtung, ohne radial gebogen zu sein. Des Weiteren erstreckt sich jeder der Überbrückungsabschnitte 313B auf der axial äußeren Seite der Überbrückungsabschnitte 313A der Teilwicklungen 311A in Umlaufsrichtung über einen Teil von zumindest einem der Überbrückungsabschnitte 313A. Jeder der Überbrückungsabschnitte 313A der Teilwicklungen 311A weist eine isolierende Abdeckung 315 auf, die daran angebracht ist, wohingegen jeder der Überbrückungsabschnitte 313B der Teilwicklungen 311B eine isolierende Abdeckung 316 aufweist, die daran angebracht ist.
Jede der isolierenden Abdeckungen 315 weist ein Paar von Vertiefungen 317 auf, die jeweils in entgegengesetzten Umlaufsseitenwänden hiervon ausgebildet sind; jede der Vertiefungen 317 ist halbkreisförmig in einer Querschnittsform und erstreckt sich in der axialen Richtung. Demgegenüber weist jede der isolierenden Abdeckungen 316 einen herausragenden Abschnitt 318 auf, der radial nach außen von dem Überbrückungsabschnitt 313B herausragt. Außerdem ist in einem distalen Endteil des herausragenden Abschnitts 318 ein Durchgangsloch 319 ausgebildet, das sich in der axialen Richtung erstreckt.
40 zeigt eine Draufsicht, die die Spulenmodule 310A und 310B in einem Zustand zeigt, bei dem sie mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut worden sind. Zusätzlich ist in dem Beispiel, das in 40 gezeigt ist, in jeder der axialen Endflächen der Statorhalteeinrichtung 70 eine Vielzahl von Vertiefungen 105 bei gleichen Intervallen in der Umlaufsrichtung ausgebildet. Außerdem weist die Statorhalteeinrichtung 70 eine Kühlstruktur auf, die ein flüssiges Kühlmittel oder Luft verwendet. Beispielsweise kann die Statorhalteeinrichtung 70 als eine luftgekühlte Struktur eine Vielzahl von Wärmeableitungsrippen aufweisen, die bei der zugehörigen äußeren Umlaufsoberfläche ausgebildet sind.
Wie es in 40 gezeigt ist, sind die isolierenden Abdeckungen 315 und 316 so angeordnet, dass sie einander in der axialen Richtung überlappen. Außerdem sind in dem Zustand, bei dem die Vertiefungen 105 der Statorhalteeinrichtung 70, die Vertiefungen 317, die in den Seitenwänden der isolierenden Abdeckungen 315 ausgebildet sind, und die Durchgangslöcher 319, die in den herausragenden Abschnitten 318 der isolierenden Abdeckungen 316 ausgebildet sind, aufeinander in der axialen Richtung ausgerichtet sind, Fixierstifte 321 jeweils in die axial ausgerichteten Gruppen der Vertiefungen 105 und 317 und der Durchgangslöcher 319 eingefügt. Dementsprechend werden die isolierenden Abdeckungen 315 und 316 bei der Statorhalteeinrichtung 70 gemeinsam fixiert.
Außerdem sind in dem Beispiel, das in 40 gezeigt ist, die isolierenden Abdeckungen 315 und 316 durch die Fixierstifte 321 an den axialen Endflächen der Statorhalteeinrichtung 70 fixiert, die radial außerhalb des Statorkerns 62 angeordnet ist. In diesem Fall kann, da die Statorhalteeinrichtung 70 die Kühlstruktur, die darin ausgebildet ist, aufweist, Wärme, die in den Teilwicklungen 311A und 311B erzeugt wird, auf einfache Weise zu der Statorhalteeinrichtung 70 übertragen werden, wodurch die Leistungsfähigkeit einer Kühlung der Statorspule 61 verbessert wird.
In der rotierenden elektrischen Maschine 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Stator 60 konfiguriert, eine zahnlose Struktur aufzuweisen. Alternativ hierzu kann der Stator 60 konfiguriert sein, Vorsprünge (beispielsweise Zähne) aufzuweisen, die sich radial von einem Gegenjoch erstrecken. In diesem Fall können die Spulenmodule 150 mit dem Gegenjoch zusammengebaut werden.
In der rotierenden elektrischen Maschine 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Phasenwicklungen der Statorspule 61 miteinander im Stern geschaltet. Alternativ hierzu können die Phasenwicklungen der Statorspule 61 miteinander Δ-geschaltet sein.
Die rotierende elektrische Maschine 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als eine rotierende elektrische Maschine eines Drehfeldtyps konfiguriert, bei der der Rotor das Feldsystem bildet und der Stator den Anker bildet. Alternativ hierzu kann die rotierende elektrische Maschine 10 als eine rotierende elektrische Maschine eines Drehankertyps konfiguriert sein, bei der ein Rotor einen Anker bildet und ein Stator ein Feldsystem bildet.
(Zweite Modifikation)
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und den vorstehend beschriebenen Modifikationen kann der elektrische Leiterdraht CR als ein elektrischer Leiter wie nachstehend beschrieben konfiguriert sein. Nachstehend wird die Konfiguration des elektrischen Leiterdrahts CR gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben. Zusätzlich werden hauptsächlich die Unterschiede bezüglich einer Konfiguration zwischen dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und den vorstehend beschriebenen Modifikationen beschrieben. Außerdem wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Erklärung gegeben, die die Basiskonfiguration der rotierenden elektrischen Maschine 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als ein Beispiel annimmt.
41 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des elektrischen Leiterdrahts CR gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie es in der Figur gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der elektrische Leiterdraht CR konfiguriert, eine viereckige Querschnittsform aufzuweisen. Es ist anzumerken, dass der elektrische Leiterdraht CR alternativ andere Querschnittsformen aufweisen kann, wie beispielsweise eine polygonale Querschnittsform, die zu der viereckigen Querschnittsform unterschiedlich ist, oder eine kreisförmige Querschnittsform. Außerdem wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der elektrische Leiterdraht CR gebildet, indem eine Vielzahl von Elementdrähten 501 miteinander gebündelt werden und die gebündelten Elementdrähte 501 mit einer isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 bedeckt wird. Dementsprechend wird eine elektrische Isolierung zwischen in Umlaufsrichtung oder radial überlappenden Teilen des elektrischen Leiterdrahts CR und zwischen dem elektrischen Leiterdraht CR und dem Statorkern 62 sichergestellt.
Zusätzlich behält die Statorspule 61, die aus elektrischen Leiterdrähten CR gebildet wird, ihre Isolierungseigenschaften aufgrund der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtungen 502 der elektrischen Leiterdrähte CR mit Ausnahme derjenigen Abschnitte der elektrischen Leiterdrähte CR, die für eine elektrische Verbindung freigelegt sind. Die freigelegten Abschnitte umfassen beispielsweise die Wicklungsendabschnitte 154 und 155.
Jeder der Elementdrähte 501 umfasst einen elektrischen Leiter 503, durch den ein elektrischer Strom fließt, und eine Schmelzschicht 504, die die Oberfläche des elektrischen Leiters 503 bedeckt. Der elektrische Leiter 503 kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Metall, wie beispielsweise Kupfer, gebildet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der elektrische Leiter 503 aus einem flachen Draht gebildet, der eine viereckige Querschnittsform aufweist. Es ist anzumerken, dass der elektrische Leiter 503 alternativ hierzu aus einem runden Draht, der eine kreisförmige Querschnittsform aufweist, oder aus einem Draht gebildet werden kann, der eine andere Querschnittsform (beispielsweise eine polygonale oder elliptische Querschnittsform) aufweist. Die Schmelzschicht 504 kann beispielsweise aus einem Epoxidkleberharz gebildet sein. Zusätzlich ist die Schmelzschicht 504 bis etwa 150°C wärmeresistent.
Die Schmelzschicht 504 ist ausgebildet, um dünner als die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 zu sein. Die Schmelzschicht 504 kann eine Dicke von beispielsweise 10 µm oder weniger aufweisen. In jedem der Elementdrähte 501 ist auf der Oberfläche des elektrischen Leiters 503 lediglich die Schmelzschicht 504 ohne irgendeine zusätzliche isolierende Schicht, die darauf bereitgestellt wird, ausgebildet. Zusätzlich kann die Schmelzschicht 504 aus einem isolierenden Element gebildet werden. Das heißt, die Idee ist, die Schmelzschicht 504 zu konfigurieren, sowohl das Harz als auch isolierende Eigenschaften eines selbstverschmelzenden Drahtes aufzuweisen. Im Allgemeinen sind eine isolierende Schicht und eine Schmelzschicht getrennt bereitgestellt. Die Schmelzschicht 504, die aus dem Epoxidkleberharz gebildet wird, kann jedoch ebenso als eine isolierende Schicht dienen; folglich fehlt eine übliche isolierende Schicht bei jedem der Elementdrähte 501.
Die Schmelzschicht 504 schmilzt bei einer niedrigeren Temperatur als die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502. Die Schmelzschicht 504 weist ebenso ein Merkmal auf, eine hohe Permittivität aufzuweisen. Mit dem Merkmal, bei einer niedrigeren Temperatur zu schmelzen, ist es möglich, eine vorteilhafte Wirkung zur Vereinfachung einer elektrischen Verbindung zwischen den Elementdrähten 501 bei zugehörigen Enden zu erreichen. Außerdem ist es für die Schmelzschicht 504 einfach, zu schmelzen. Demgegenüber wird es gestattet, dass die Permittivität der Schmelzschicht 504 hoch ist, da die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den Elementdrähten 501 kleiner als diejenigen zwischen elektrischen Leiterdrähten CR sind. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es, wenn die Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 verschmolzen werden, möglich, auf effektive Weise, den Wirbelstromverlust nur durch die Kontaktwiderstände zwischen den Elementdrähten 501 zu verringern.
Außerdem sind in einem Zustand, bei dem die Elementdrähte 501 miteinander gebündelt sind, die Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 in Kontakt miteinander, wobei sie miteinander verschmolzen werden. Dementsprechend wird jedes benachbarte Paar der Elementdrähte 501 miteinander fixiert, wodurch unterdrückt wird, dass eine Vibration und ein Geräusch aufgrund dessen, dass die Elementdrähte 501 gegeneinander reiben, erzeugt werden. Außerdem wird die Form des elektrischen Leiterdrahts CR aufrechterhalten, indem die Elementdrähte 501 miteinander gebündelt werden und die Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 miteinander verschmolzen werden.
Die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 ist aus einem Harz, wie beispielsweise einem modifizierten PI-Emaille-Harz, gebildet, das bis 220°C - 240°C wärmeresistent ist. Der Ölwiderstand der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 wird sichergestellt, indem sie mit dem modifizierten PI-Emaille-Harz gebildet wird. Das heißt, es wird in Bezug auf ATF verhindert, dass es hydrolysiert und durch Schwefel angegriffen wird. Zusätzlich ist in diesem Fall der lineare Ausdehnungskoeffizient des Epoxidkleberharzes höher als der des modifizierten PI-Emaille-Harzes.
Die isolierende Beschichtung 502 wird in der Form eines breiten Bandes ausgebildet, wobei sie spiralförmig um den äußeren Umfang der gebündelten Elementdrähte 501 gewickelt wird. Spezifisch wird, wie es in 42 gezeigt ist, die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 spiralförmig gewickelt, sodass Teile der isolierenden Beschichtung 502 geringfügig voneinander in der Ausdehnungsrichtung der Elementdrähte 501 versetzt sind (das heißt, die Links-Rechts-Richtung in 42), um einander zu überlappen. Genauer gesagt wird die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 derart gewickelt, dass Teile der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 einander um etwa die Hälfte der Breite der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 überlappen. Dementsprechend wird die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 in zwei Schichten bei einer beliebigen Position mit Ausnahme der Endabschnitte gewickelt. Es ist anzumerken, dass die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 nicht notwendigerweise in zwei Schichten gewickelt wird, sondern dass sie alternativ hierzu in drei oder mehr Schichten gewickelt werden kann. Außerdem sollte es ebenso angemerkt werden, dass die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 alternativ hierzu in einer einzelnen Schicht ohne Lücken, die zwischen Teilen der isolierenden Beschichtung 502 ausgebildet werden, gewickelt wird.
Die isolierende Beschichtung 502 ist konfiguriert, eine höhere isolierende Leistungsfähigkeit als die Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 aufzuweisen, um in der Lage zu sein, eine Zwischenphasenisolierung herzustellen. Beispielsweise ist es, wenn die Dicke der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 etwa 1 µm ist, zu bevorzugen, die Gesamtdicke der isolierenden Beschichtung 502 auf etwa 9 µm - 50 µm einzustellen, wodurch es ermöglicht wird, dass die isolierende Beschichtung 502 in geeigneter Weise eine Zwischenphasenisolierung herstellt. Genauer gesagt ist es in dem Fall, dass die isolierende Beschichtung 502 in zwei Schichten gewickelt wird, zu bevorzugen, die Dicke jeder Schicht der isolierenden Beschichtung 502 auf etwa 5 µm einzustellen.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der rotierenden elektrischen Maschine 10, genauer gesagt ein Verfahren zur Herstellung der Statorspule 61, unter Bezugnahme auf die 43 und 44 beschrieben. 43 zeigt ein Flussdiagramm, das den Ablauf des Herstellungsverfahrens veranschaulicht. 44 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Herstellungslinie zeigt.
Zuerst werden von einer Vielzahl von zylindrischen Spulenträgern (oder Aufrollern) 601, auf denen eine Vielzahl von drahtförmigen elektrischen Leitern 503 jeweils gewickelt werden, die elektrischen Leiter 503 herausgezogen; und die Schmelzschichten 504 werden jeweils auf die Oberflächen der herausgezogenen elektrischen Leiter 503 aufgebracht, um die Elementdrähte 501 zu bilden (Schritt S101). Alternativ hierzu können die Elementdrähte 501, von denen jeder die Schmelzschicht 504 aufweist, die auf der Oberfläche des zugehörigen elektrischen Leiters 503 aufgebracht ist, jeweils auf die Spulenträger 601 im Voraus gewickelt werden; und die Elementdrähte 501 können von den Spulenträgern 601 herausgezogen werden.
Dann werden die Elementdrähte 501 gebündelt und somit miteinander zusammengebaut (Schritt S102). Indem dies getan wird, werden die Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 in Kontakt miteinander gebracht und miteinander verschmolzen. Außerdem wird in Schritt S102 ein Zug bei jedem der Elementdrähte 501 angewendet, um diese gerade zu machen. Alternativ hierzu können die Elementdrähte 501 vor dem zugehörigen Zusammenbau (das heißt vor Schritt S102) gerade gemacht werden. Zusätzlich ist Schritt S102 ein Zusammenbauschritt.
Demgegenüber wird bei der breiten bandförmigen isolierenden Beschichtung 502 eine Walzverarbeitung ausgeführt, wodurch sie dünner gemacht wird (Schritt S103). Außerdem wird, indem die Walzverarbeitung ausgeführt wird, die isolierende Beschichtung 502 kaltverfestigt, wobei die Zugstärke beziehungsweise Zugfestigkeit der isolierenden Beschichtung 502 verbessert wird. Zusätzlich ist Schritt S103 ein Walzschritt.
Danach (das heißt nach Schritt S102 und Schritt S103) wird die bandförmige isolierende Beschichtung 502, die der Walzverarbeitung unterzogen worden ist, spiralförmig um den äußeren Umfang der Elementdrähte 501 in dem gebündelten Zustand gewickelt, wodurch der äußere Umfang der Elementdrähte 501 bedeckt wird. (Schritt S104). Zusätzlich ist Schritt S104 ein Abdeckungsschritt. Ferner wird bei den Elementdrähten 501, die mit der isolierenden Beschichtung 502 bedeckt sind, ein Verformungsschritt ausgeführt, wodurch sie verformt werden, um eine vorbestimmte Querschnittsform (beispielsweise eine viereckige Querschnittsform) aufzuweisen (Schritt S105). Als ein Ergebnis wird der elektrische Leiterdraht CR gebildet. Alternativ hierzu kann der Verformungsschritt unmittelbar nach dem Zusammenbauschritt ausgeführt werden, bei dem die Elementdrähte 501 miteinander gebündelt werden.
Dann wird der elektrische Leiterdraht CR gewickelt, wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, um die Statorspule 61 zu bilden (Schritt S106). Beispielsweise kann, um die Statorspule 61 zu bilden, der elektrische Leiterdraht CR entlang einem Spulenträger 602 für eine Statorspule gewickelt werden. Zusätzlich ist Schritt S106 ein Wickelschritt. Es ist anzumerken, dass die Geradheit der Elementdrähte 501 von einem Zeitpunkt, wenn die Elementdrähte 501 gerade gemacht werden, bis zu einem Zeitpunkt, wenn der elektrische Leiterdraht CR gewickelt wird, um die Statorspule 61 zu bilden (das heißt von Schritt S102 bis Schritt S106), aufrechterhalten wird. Das heißt, die Herstellungslinie ist derart konfiguriert, dass, nachdem der elektrische Leiterdraht CR ausgebildet ist, er nicht wieder um einen zylindrischen Spulenträger gewickelt wird.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die nachstehend genannten vorteilhaften Wirkungen zu erreichen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine elektrische Isolierung zwischen benachbarten Teilen des elektrischen Leiterdrahts CR durch die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 bereitgestellt. Demgegenüber sind die elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 501 mit der Schmelzschicht 504 bedeckt, wobei sie aber keine isolierenden Schichten darauf bereitgestellt aufweisen; folglich können die elektrischen Leiter 503 in Kontakt miteinander kommen und somit miteinander elektrisch verbunden sein. Die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den elektrischen Leitern 503 sind jedoch klein. Außerdem wären, auch wenn die Schmelzschichten 504 während des Bündelns der Elementdrähte 501 oder während der Abdeckung der Elementdrähte 501 mit der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 beschädigt werden, die Kontaktflächen zwischen den elektrischen Leitern 503 sehr klein, wobei somit die Kontaktwiderstände zwischen den elektrischen Leitern 503 sehr hoch wären. Folglich ist es, auch wenn die elektrischen Leiter 503 nicht vollständig voneinander isoliert sind, weiterhin möglich, zu unterdrücken, dass ein Wirbelstrom zwischen den elektrischen Leitern 503 fließt.
In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schmelzschichten 504 direkt auf den elektrischen Leitern 503 bereitgestellt, ohne dass isolierende Schichten auf den Oberflächen der elektrischen Leiter 503 bereitgestellt sind; und die Schmelzschichten 504 werden miteinander verschmolzen. Dementsprechend wird es möglich, die Zeit und den Aufwand, die erforderlich sind, um isolierende Schichten auf den Oberflächen der elektrischen Leiter 503 bereitzustellen, zu beseitigen. Außerdem wird es mit den Schmelzschichten 504, die auf den elektrischen Leitern 503 bereitgestellt sind, einfach, die Elementdrähte 501 in dem gebündelten Zustand zu halten und die gebündelten Elementdrähte 501 mit der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 zu bedecken. Als Ergebnis wird es einfach, den elektrischen Leiterdraht CR und somit die rotierende elektrische Maschine 10 herzustellen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 bandförmig und spiralförmig um den äußeren Umfang der gebündelten Elementdrähte 501 gewickelt. Da der elektrische Leiterdraht CR gebildet wird, indem die bandförmige isolierende Beschichtung 502 um die Elementdrähte 501 herum gewickelt wird, kann die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 dünner gemacht werden als in dem Fall eines Harzgießens beziehungsweise Harzformens der Elementdrähte 501. Außerdem wird es, da die Elementdrähte 501 aneinander durch die Schmelzschichten 504 fixiert werden, möglich, die Elementdrähte 501 in dem gebündelten Zustand zu halten und die bandförmige isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 um die gebündelten Elementdrähte 501 herum zu wickeln.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird anders als bei der herkömmlichen Verarbeitung eines Ausbildens einer isolierenden Beschichtung durch Extrudieren die Walzverarbeitung bei der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 ausgeführt. Dementsprechend wird die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 ausgedünnt und kaltverfestigt. Als Ergebnis wird verhindert, dass die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 beschädigt wird, wenn der elektrische Leiterdraht CR gewickelt wird, um die Statorspule 61 zu bilden. Das heißt, mit der isolierenden Beschichtung 502, die das verstärkte Band ist, wird es möglich, eine derartige Kraft zu verkraften, die für geteilte Drähte eigentümlich ist, dass sie, wenn die Elementdrähte 501 gebogen werden, sich unregelmäßig bewegen, um die isolierende Beschichtung 502 zu beschädigen. Zusätzlich besteht in dem Fall eines Ausbildens einer isolierenden Beschichtung durch Extrudieren ein Risiko, dass die isolierende Beschichtung gebrochen wird. Des Weiteren wird es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der isolierenden Beschichtung 502, die ausgedünnt wird, möglich, den Raumfaktor der elektrischen Leiter 503 in dem Raum zu verbessern, in dem die Statorspule 61 aufgenommen wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in dem Abdeckungsschritt (das heißt dem Schritt S104) die isolierende Beschichtung 502 spiralförmig um den äußeren Umfang der gebündelten Elementdrähte 501 herum gewickelt, um Teile der isolierenden Beschichtung 502 zu haben, die einander überlappen. Dementsprechend wird es möglich, zu verhindern, dass ein Fremdstoff, wie beispielsweise Staub oder Wasser, die Elementdrähte 501 von der Außenseite durch Lücken erreicht, die andernfalls möglicherweise zwischen Teilen der isolierenden Beschichtung 502 ausgebildet werden könnten. Außerdem wird es mit Teilen der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502, die einander überlappen, schwierig, dass Lücken gebildet werden, wenn der elektrische Leiterdraht CR gewickelt wird, um die Statorspule 61 zu bilden. Zusätzlich könnte in den Lücken zwischen den Elementdrähten 501 weder eine Elektrolackierung noch eine Emaillelackierung gut ausgeführt werden, wobei somit Blasen gebildet werden könnten; in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dieses Problem gelöst, indem die bandförmige isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 verwendet wird.
In dem Fall eines Verwendens eines elektrischen Leiterdrahts CR, der um einen Spulenträger gewickelt wird, nachdem er gebildet worden ist (das heißt nach dem Abdeckungsschritt), biegt sich der elektrische Leiterdraht CR, der von dem Spulenträger herausgezogen wird, wobei somit eine leichte Abweichung der Geradheit auftritt, wodurch eine Verbesserung des Raumfaktors behindert wird. Das heißt, wenn der elektrische Leiterdraht CR um den Spulenträger gewickelt wird, gibt es ein derartiges Problem, das eigentümlich für geteilte Drähte ist, dass die Verlängerung beziehungsweise Reckung zwischen einem inneren Elementdraht und einem äußeren Elementdraht auf dem Spulenträger unterschiedlich ist. Spezifisch ist nur der äußere Elementdraht gereckt. Wenn der elektrische Leiterdraht CR, der nur auf der äußeren Seite gereckt ist, von dem Spulenträger herausgezogen wird, um die Statorspule 61 zu bilden, wird der elektrische Leiterdraht CR wellig, da ein Teil des elektrischen Leiterdrahts CR in einem geschrumpften Zustand ist. Dementsprechend werden, wenn der gewellte elektrische Leiterdraht CR weiter gewickelt wird, um die Statorspule 61 zu bilden, Lücken zwischen benachbarten Teilen des elektrischen Leiterdrahts CR gebildet, wodurch eine Verbesserung des Raumfaktors behindert wird und der Kupferverlust zunimmt.
In Anbetracht des vorstehend Beschriebenen wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem Zusammenbauschritt (das heißt in Schritt S102) ein Druck auf die gebündelten Elementdrähte 501 aufgebracht, um sie gerade zu machen; nach dem Zusammenbauschritt werden die Elementdrähte 501 gerade gehalten, bis der elektrische Leiterdraht CR gewickelt wird, um die Statorspule 61 in dem Wicklungsschritt (das heißt dem Schritt S106) zu bilden. Dementsprechend wird es möglich, die Geradheit des elektrischen Leiterdrahts CR im Vergleich mit dem Fall eines Wickelns des elektrischen Leiterdrahts CR nochmals um einen zylindrischen Spulenträger herum zu verbessern. Das heißt, es wird schwierig, dass eine Abweichung in der Geradheit des elektrischen Leiterdrahts CR aufgrund der Differenz zwischen den Krümmungen auf der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsseite während des Wickelns des elektrischen Leiterdrahts CR um den Spulenträger herum auftritt; somit wird es ebenso schwierig, dass dem elektrischen Leiterdraht CR eine wellige Beschaffenheit verliehen wird. Als Ergebnis wird es schwierig, dass Lücken zwischen den elektrischen Leiterdrähten CR gebildet werden, wenn der elektrische Leiterdraht CR gewickelt wird, um die Statorspule 61 zu bilden; somit wird es möglich, den Raumfaktor zu verbessern.
Wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, weist jedes der ersten Spulenmodule 150A eine derartige Form auf, dass die Teilwicklung 151 bei den Spulenenden CE radial nach innen, das heißt hin zu der Seite des Statorkerns 62, gebogen wird. Wie es jedoch vorstehend beschrieben ist, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Walzprozess bei der isolierenden Beschichtung 502 ausgeführt, um die zugehörige Zugfestigkeit zu verbessern. Dementsprechend wird es schwierig, dass die isolierende Beschichtung 502 während des Biegens der Teilwicklung 151 beschädigt wird; und somit wird es möglich, eine geeignete Isolierung durch die isolierende Beschichtung sicherzustellen. Zusätzlich wird es, indem die Teilwicklung 151 bei den Spulenenden CE gebogen wird, möglich, eine Vergrößerung in der axialen Länge der Statorspule 61 zu unterdrücken.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Dicke der isolierenden Beschichtung 502 eingestellt, um größer als die Dicke der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 zu sein. Dementsprechend wird es möglich, sowohl die erforderliche Intraphasen- als auch die erforderliche Interphasen-Spannungsfestigkeit sicherzustellen und den Wirbelstromverlust zu unterdrücken, ohne den Kupferverlust zu vergrößern. Zusätzlich wird der Kupferverlust durch eine Abnahme in der Kupferfläche aufgrund einer Zunahme in der Dicke der isolierenden Beschichtung 502 verursacht.
(Modifikationen des zweiten Ausführungsbeispiels)
Die Konfigurationen des elektrischen Leiterdrahts CR und der Statorspule 61 gemäß dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel können wie nachstehend beschrieben modifiziert werden. In den nachstehend beschriebenen Modifikationen werden hauptsächlich die Unterschiede zu den Konfigurationen beschrieben, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und Modifikationen beschrieben werden. Außerdem wird in den nachstehend beschriebenen Modifikationen eine Erläuterung angegeben, die die Basiskonfiguration gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als ein Beispiel annimmt.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann der lineare Ausdehnungskoeffizient (oder die lineare Ausdehnungsfähigkeit) der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 eingestellt werden, um von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der isolierenden Beschichtung 502 unterschiedlich zu sein. Spezifisch sind, wie es vorstehend beschrieben ist, die elektrischen Potentialdifferenzen zwischen den elektrischen Leitern 503 der Elementdrähte 501 klein. Außerdem wären, auch wenn die Schmelzschichten 504 während des Bündelns der Elementdrähte 501 oder während der Abdeckung der Elementdrähte 501 mit der isolierenden Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 beschädigt werden, die Kontaktflächen zwischen den elektrischen Leitern 503 sehr klein, wobei somit die Kontaktwiderstände zwischen den elektrischen Leitern 503 sehr hoch wären. Folglich ist es, auch wenn die elektrischen Leiter 503 nicht vollständig voneinander isoliert sind, weiterhin möglich, zu unterdrücken, dass ein Wirbelstrom zwischen den elektrischen Leitern 503 fließt. Des Weiteren gäbe es nach der Herstellung kein Problem, auch wenn die Schmelzschichten 504 beschädigt sind und somit die elektrischen Leiter 503 in Kontakt miteinander kommen. Dementsprechend kann ein beliebiges Material, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient sich von dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der isolierenden Beschichtung 502 unterscheidet, als das Material der Schmelzschichten 504 ausgewählt werden, wobei somit der Entwurf vereinfacht wird. Beispielsweise kann der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschichten 504 eingestellt werden, höher als der lineare Ausdehnungskoeffizient der isolierenden Beschichtung 502 zu sein.
Selbstverständlich kann alternativ hierzu der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschichten 504 eingestellt sein, um niedriger als der lineare Ausdehnungskoeffizient der isolierenden Beschichtung 502 zu sein. In diesem Fall wäre es schwierig, dass die Schmelzschichten 504 beschädigt werden, wobei somit die Anzahl von Stellen, bei denen die elektrischen Leiter 503 in Kontakt miteinander kommen, nicht vergrößert werden würde; somit wäre es möglich, eine Zunahme des Wirbelstromverlustes zu unterdrücken.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann der lineare Ausdehnungskoeffizient (oder die lineare Ausdehnungsfähigkeit) der Schmelzschichten 504 eingestellt werden, um zu dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der isolierenden Beschichtung 502 gleich zu sein. In diesem Fall wäre es möglich, zu verhindern, dass die Schmelzschichten 504 und die isolierende Beschichtung 502 zur gleichen Zeit brechen.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann der lineare Ausdehnungskoeffizient (oder die lineare Ausdehnungsfähigkeit) der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 eingestellt werden, um zu dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 501 unterschiedlich zu sein. Zusätzlich können, wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschichten 504 auf einen Wert zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der elektrischen Leiter 503 und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der isolierenden Beschichtung 502 eingestellt wird, die Schmelzschichten 504 als ein Puffer dienen, um ein Auftreten eines Bruchs in der isolierenden Beschichtung 502 zu unterdrücken.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann die isolierende Schicht beziehungsweise Beschichtung 502 alternativ aus PA, PI, PAI, PEEK oder dergleichen gebildet werden. Außerdem kann jede der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 alternativ aus Fluor, Polycarbonat, Silicon, Epoxid, Polyethylen-Naphthalat oder LCP gebildet werden.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die Herstellungsverarbeitung der Statorspule 61 den Verformungsschritt. Wenn jedoch jeder der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 501 aus einem flachen Draht gebildet wird und die Elementdrähte 501 miteinander gebündelt werden können, ohne dass Lücken dazwischen ausgebildet werden, kann der Verformungsschritt von der Herstellungsverarbeitung weggelassen werden. Im Gegensatz dazu ist es, wenn jeder der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 601 aus einem runden Draht gebildet wird, für die Herstellungsverarbeitung zu bevorzugen, den Verformungsschritt zu umfassen. Außerdem wird in dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Verformungsschritt nach dem Bündeln der Elementdrähte 501 ausgeführt. Alternativ hierzu kann der Verformungsschritt vor dem Bündeln der Elementdrähte 501 bei jedem der Elementdrähte 501 ausgeführt werden, um sie zu verformen, damit sie eine viereckige Querschnittsform aufweisen.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel weist jeder der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 601 eine viereckige Querschnittsform auf. Alternativ hierzu kann jeder der elektrischen Leiter 503 eine sechseckige, eine fünfeckige, eine dreieckige oder eine kreisförmige Querschnittsform aufweisen. Dementsprechend kann der elektrische Leiterdraht CR eine sechseckige, eine fünfeckige, eine viereckige, eine dreieckige oder eine kreisförmige Querschnittsform aufweisen. Beispielsweise kann, wie es in 45(a) gezeigt ist, jeder der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 601 eine sechseckige Querschnittsform aufweisen; und der elektrische Leiterdraht CR als Ganzes kann eine polygonale Querschnittsform aufweisen. Andernfalls kann, wie es in 45(b) gezeigt ist, jeder der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 601 eine kreisförmige Querschnittsform aufweisen; und der elektrische Leiterdraht CR als Ganzes kann ebenso eine kreisförmige Querschnittsform aufweisen. Zusätzlich ist es in den Beispielen, die in den 45(a) und 45(b) gezeigt sind, obwohl es Lücken gibt, die zwischen der isolierenden Beschichtung 502 und den Elementdrähten 501 gebildet werden, weiterhin möglich, den Verformungsschritt von der Herstellungsverarbeitung der Statorspule 61 wegzulassen. Des Weiteren müssen die elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 501 nicht notwendigerweise alle die gleiche Form aufweisen; und die Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 müssen ebenso nicht notwendigerweise alle die gleiche Form aufweisen. Beispielsweise können durch den Verformungsschritt einige oder alle der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 501 zueinander verformt werden, um unterschiedliche Formen zueinander aufzuweisen; und einige oder alle der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 können ebenso verformt sein, um zueinander unterschiedliche Formen aufzuweisen. Zusätzlich können selbstverständlich durch den Verformungsschritt einige oder alle der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 501 deformiert sein; und einige oder alle der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 können ebenso deformiert sein.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann jeder der elektrischen Leiter 503 der Elementdrähte 501 aus einem Bündel von elektrisch leitfähigen Fasern gebildet werden. Ferner können die Fasern beispielsweise durch CNT-(Kohlenstoffnanoröhren-)Fasern implementiert sein. Die CNT-Fasern sind Mikrofasern, die erhalten werden, indem zumindest ein Teil von Kohlenstoff mit Bor ersetzt wird. Die Fasern können alternativ hierzu durch andere Kohlenstoffmikrofasern implementiert sein, wie beispielsweise dampfgewachsene Kohlenstofffasern (VGCF). Es ist jedoch für die Fasern zu bevorzugen, durch CNT-Fasern implementiert zu werden.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann der elektrische Leiterdraht CR gebildet werden, indem die Elementdrähte 501 miteinander verdrillt werden. In diesem Fall wird eine Erzeugung eines Wirbelstroms in jedem der Elementdrähte 501 weiter unterdrückt. Außerdem wird jeder der Elementdrähte 501 verdrillt, um Abschnitte aufzuweisen, bei denen die Magnetfeldanlegerichtungen zueinander entgegengesetzt sind; folglich werden die gegenelektromotorischen Kräfte, die in diesen Abschnitten erzeugt werden, gegenseitig aufgehoben. Dementsprechend kann eine weitere Verringerung in dem Wirbelstrom erreicht werden. Insbesondere wird es, wenn jeder der Elementdrähte 501 aus den elektrisch leitfähigen Fasern gebildet wird, möglich, jeden der Elementdrähte 501 zu unterteilen und die Anzahl von Verdrillungen in dem elektrischen Leiterdraht CR deutlich zu vergrößern, wodurch der Wirbelstrom effektiver verringert wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Statorspule 61 durch die Verkapselungselemente, wie beispielsweise die isolierenden Abdeckungen 161-164 und die blattartigen isolierenden Beschichtungen 157, bedeckt und eingekapselt. Alternativ hierzu kann die Statorspule 61 durch ein Vergießen beziehungsweise Harzformen verkapselt werden, um den äußeren Umfang jedes elektrischen Leiterdrahts CR mit einem Harz zu bedecken. In diesem Fall ist es für ein Verkapselungselement zu bevorzugen, durch das Harzformen in einem Bereich gebildet zu werden, der die Spulenenden CE der Statorspule 61 umfasst. Das heißt, es ist für beinahe die gesamte Statorspule 61 zu bevorzugen, mit Harz eingekapselt zu werden, mit Ausnahme bei den Wicklungsendabschnitten 154 und 155, das heißt mit Ausnahme der Verbindungsabschnitte.
Zusätzlich ist es in dem Fall, dass die rotierende elektrische Maschine 10 als eine Fahrzeugleistungsquelle verwendet wird, für das vorstehend genannte Verkapselungselement zu bevorzugen, aus einem in hohem Maße wärmeresistenten Fluorkohlenstoffharz, Epoxidharz, PPS-Harz, PEEK-Harz, LCP-Harz, Silicon-Harz, PAI-Harz, PI-Harz oder dergleichen gebildet zu werden. Außerdem ist es im Hinblick auf ein Unterdrücken eines Auftretens eines Bruchs aufgrund eines Unterschieds in dem linearen Ausdehnungskoeffizienten für das Verkapselungselement zu bevorzugen, aus dem gleichen Material wie die isolierende Beschichtung 502 des elektrischen Leiterdrahts CR gebildet zu werden. Das heißt, es ist zu bevorzugen, dass Silicon-Harze, deren lineare Ausdehnungskoeffizienten im Allgemeinen höher als das Doppelte von denen anderer Harze sind, von Kandidaten für das Material des Verkapselungselements ausgeschlossen werden. Des Weiteren kann in elektrischen Produkten, die keine Verbrennungskraftmaschine aufweisen, wie beispielsweise ein elektrisches Fahrzeug, ein PPO-Harz, ein Phenol-Harz oder ein FRP-Harz, die einen Wärmewiderstand von etwa 180°C aufweisen, als das Material des Verkapselungselements verwendet werden. Zusätzlich ist in Gebieten, bei denen die Umgebungstemperatur der rotierenden elektrischen Maschine 10 niedriger als 100°C ist, das Material des Verkapselungselements nicht auf die vorstehend genannten Kandidaten begrenzt.
Ferner kann in dem Fall eines Bereitstellens des Verkapselungselements in der Statorspule 61 der lineare Ausdehnungskoeffizient des Verkapselungselements eingestellt sein, um zu dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der isolierenden Beschichtung 502 des elektrischen Leiterdrahts CR unterschiedlich zu sein. Beispielsweise kann der lineare Ausdehnungskoeffizient der isolierenden Beschichtung 502 niedriger sein als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Verkapselungselements, wobei er ebenso niedriger als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 sein kann. In diesem Fall wäre es möglich, zu verhindern, dass diese Elemente gemeinsam brechen. Das heißt, eine Ausdehnung aufgrund einer Änderung in der externen Temperatur kann durch die isolierende Beschichtung 502 verhindert werden, die den niedrigeren linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Dies trifft ebenso auf den entgegengesetzten Fall zu.
Alternativ kann der lineare Ausdehnungskoeffizient der isolierenden Beschichtung 502 auf einen Wert zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des Verkapselungselements und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 eingestellt werden. Beispielsweise kann der lineare Ausdehnungskoeffizient der isolierenden Beschichtung 502 eingestellt werden, um niedriger als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Verkapselungselements und höher als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 zu sein. Das heißt, die linearen Ausdehnungskoeffizienten dieser Elemente können eingestellt werden, um von der inneren Seite zu der äußeren Seite zuzunehmen. Andernfalls kann der lineare Ausdehnungskoeffizient der isolierenden Beschichtung 502 eingestellt werden, um höher als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Verkapselungselements und niedriger als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Schmelzschichten 504 der Elementdrähte 501 zu sein. Das heißt, die linearen Ausdehnungskoeffizienten dieser Elemente können eingestellt werden, um von der äußeren Seite zu der inneren Seite zuzunehmen. Dementsprechend könnte, obwohl der lineare Ausdehnungskoeffizient des Verkapselungselements unterschiedlich zu dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Schmelzschichten 504 ist, die isolierende Beschichtung 502, die den dazwischenliegenden linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und zwischen dem Verkapselungselement und den Schmelzschichten 504 angeordnet ist, als ein Puffer dazwischen dienen. Als Ergebnis wäre es möglich, zu verhindern, dass das Verkapselungselement und die Schmelzschichten 504 zur gleichen Zeit aufgrund einer Änderung in der externen Temperatur der Statorspule 61 oder aufgrund einer Wärme, die in den elektrischen Leitern 503 erzeugt wird, brechen.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel können die Haftstärke zwischen den elektrischen Leitern 503 und den Schmelzschichten 504, die Haftstärke zwischen den Schmelzschichten 504 und der isolierenden Beschichtung 502 und die Haftstärke zwischen der isolierenden Beschichtung 502 und dem Verkapselungselement eingestellt werden, um voneinander unterschiedlich zu sein. Beispielsweise können die Haftstärken eingestellt werden, um von der inneren Seite zu der äußeren Seite abzunehmen. Zusätzlich kann die Haftstärke zwischen zwei Schichten einer Beschichtung beispielsweise aus der Zugfestigkeit bestimmt werden, wenn die zwei Schichten voneinander abgelöst werden. Mit einer Einstellung der Haftstärken, wie es vorstehend beschrieben ist, wäre, auch wenn ein Unterschied zwischen den inneren und äußeren Temperaturen durch eine Wärmeerzeugung oder Kühlung verursacht wird, weiterhin möglich, ein Auftreten eines Brechens bei sowohl der inneren Seite als auch der äußeren Seite zur gleichen Zeit (oder ein gemeinsames Brechen) zu unterdrücken.
In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann, nachdem er gebildet worden ist, der elektrische Leiterdraht CR einmal um einen zylindrischen Spulenträger herum gewickelt werden und darauf aufgenommen werden. Genauer gesagt kann, wie es in 46 gezeigt ist, nachdem er in Schritt S105 gebildet worden ist, der elektrische Leiterdraht CR einmal um einen zylindrischen Spulenträger herum gewickelt werden und darauf aufgenommen werden (Schritt S105a). Dann kann der elektrische Leiterdraht CR von dem zylindrischen Spulenträger herausgezogen werden (Schritt S105b), wobei er, wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, weiter gewickelt wird, um die Statorspule 61 zu bilden (Schritt S106). Zusätzlich ist Schritt S105a ein Wicklungsschritt, wobei Schritt S105b ein Herausziehschritt ist.
In dem vorstehend beschriebenen Fall tritt eine Abweichung in der Geradheit des elektrischen Leiterdrahts CR aufgrund der Differenz zwischen den Krümmungen bei der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsseite während des Wickelns des elektrischen Leiterdrahts CR um den zylindrischen Spulenkörper herum auf; somit wird dem elektrischen Leiterdraht CR eine wellige Beschaffenheit verliehen. Dementsprechend wird es für Lücken einfach, zwischen den elektrischen Leiterdrähten CR gebildet zu werden, wenn der elektrische Leiterdraht CR gewickelt wird, um die Statorspule 61 in Schritt S106 zu bilden. Folglich kann ein Füllmaterial, wie beispielsweise ein Lack, in kleine Lücken zwischen den elektrischen Leiterdrähten CR eingefüllt werden (Schritt S107). Zusätzlich ist Schritt S107 ein Einfüllschritt. Indem der Einfüllschritt ausgeführt wird, wird es möglich, eine Vibration des elektrischen Leiterdrahts CR zu unterdrücken. Außerdem wird es, da der elektrische Leiterdraht CR einmal um den zylindrischen Spulenträger herum gewickelt wird, nachdem er gebildet worden ist, unnötig, die Geradheit der Elementdrähte 501 von einem Zeitpunkt, wenn die Elementdrähte 501 gerade gemacht werden, bis zu einem Zeitpunkt, wenn der elektrische Leiterdraht CR gewickelt wird, um die Statorspule 61 zu bilden (das heißt von Schritt S102 bis Schritt S106), aufrechtzuerhalten. Das heißt, es wird unnötig, diese Schritte bei einer Herstellungslinie auszuführen; somit kann der Freiheitsgrad von Herstellungslinien verbessert werden.
Die Offenbarung in dieser Beschreibung ist nicht auf die vorstehend veranschaulichten Ausführungsbeispiele begrenzt. Die Offenbarung umfasst nicht nur die Ausführungsbeispiele, die vorstehend veranschaulicht sind, sondern auch Modifikationen der Ausführungsbeispiele, die durch einen Fachmann von den Ausführungsbeispielen hergeleitet werden können. Beispielsweise ist die Offenbarung nicht auf die Kombinationen von Komponenten und/oder Elementen begrenzt, die in den Ausführungsbeispielen veranschaulicht sind. Stattdessen kann die Offenbarung in verschiedenen Kombinationen implementiert werden. Die Offenbarung kann zusätzliche Teile umfassen, die zu den Ausführungsbeispielen hinzugefügt werden können. Die Offenbarung umfasst Komponenten und/oder Elemente, die von den Ausführungsbeispielen weggelassen werden. Die Offenbarung umfasst ebenso einen beliebigen Ersatz oder eine Kombination von Komponenten und/oder Elementen zwischen einem und einem anderen der Ausführungsbeispiele. Die offenbarten technischen Bereiche sind nicht auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele begrenzt. Stattdessen sollten die offenbarten technischen Bereiche so verstanden werden, dass sie durch die Rezitation der Patentansprüche gezeigt werden und alle Modifikationen innerhalb zu der Rezitation der Patentansprüche äquivalenter Bedeutungen und Bereiche umfassen.
Während die Offenbarung gemäß den Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist es ersichtlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und die Strukturen begrenzt ist. Stattdessen umfasst die Offenbarung verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb von Äquivalenzbereichen. Zusätzlich sind ebenso verschiedene Kombinationen und Formen in der Kategorie und dem Umfang der technischen Idee der Offenbarung beinhaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019204217 [0001]
JP 2019106864 A [0004]

Claims

Rotierende elektrische Maschine (10), die einen Anker (60) umfasst, der eine Ankerspule (61) umfasst, wobei die Ankerspule durch ein Wickeln eines elektrischen Leiterdrahts (CR) gebildet wird, der elektrische Leiterdraht eine Vielzahl von Elementdrähten (501) in einem gebündelten Zustand und eine isolierende Beschichtung (502), die die gebündelten Elementdrähte bedeckt, umfasst, jeder der Elementdrähte einen elektrischen Leiter (503), durch den ein elektrischer Strom fließt, und eine Schmelzschicht (504) umfasst, die eine Oberfläche des elektrischen Leiters bedeckt, in dem gebündelten Zustand der Elementdrähte die Schmelzschichten der Elementdrähte in Kontakt miteinander und miteinander verschmolzen sind, zwischen den elektrischen Leiterdrähten Lücken aufgrund von Unterschieden in einer Geradheit zwischen den elektrischen Leiterdrähten gebildet sind, und die Lücken mit einem Füllmaterial gefüllt sind.
Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine (10), wobei die rotierende elektrische Maschine eine Ankerspule (61) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: einen Zusammenbauschritt (S101) zum Bündeln einer Vielzahl von Elementdrähten (501), von denen jeder einen elektrischen Leiter (503), durch den ein elektrischer Strom fließt, und eine Schmelzschicht (504) umfasst, die eine Oberfläche des elektrischen Leiters bedeckt, damit die Schmelzschichten der Elementdrähte miteinander in Kontakt sind und miteinander verschmolzen sind; einen Abdeckungsschritt (S105) zum Bedecken der Elementdrähte, die in dem Zusammenbauschritt gebündelt werden, mit einer bandförmigen isolierenden Beschichtung (502), um einen elektrischen Leiterdraht zu bilden; einen Wicklungsschritt (105a) zum Wickeln des elektrischen Leiterdrahts, der in dem Abdeckungsschritt gebildet wird, um einen zylindrischen Spulenträger herum; einen Herausziehschritt (105b) zum Herausziehen des elektrischen Leiterdrahts, der um den zylindrischen Spulenträger herum gewickelt ist, von dem zylindrischen Spulenträger; einen Wicklungsschritt (S106) zum Wickeln des elektrischen Leiterdrahts, der von dem zylindrischen Spulenträger in dem Herausziehschritt herausgezogen wird, um die Ankerspule zu bilden; und einen Einfüllschritt (S107) zum Einfüllen eines Füllmaterials in Lücken zwischen den elektrischen Leiterdrähten.