DE112020006112T5

DE112020006112T5 - Drehende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE112020006112T5
Application number: DE112020006112.4T
Authority: DE
Inventors: Yuki Takahashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US20220320927A1; CN114788136A; WO2021117831A1; JP2021097438A; JP7404841B2

Abstract

Eine Magneteinheit hat eine Vielzahl von bogenförmigen Magneten, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und einen Magnethalter, an dem die Magnete befestigt sind. Jeder der Magnete hat bogenförmige einfache Magnetisierungsachsen, die sich in einem Bereich nahe der d-Achse mehr parallel zu der d-Achse erstrecken als in einem Bereich nahe der q-Achse. Die einfachen Magnetisierungsachsen definieren bogenförmige magnetische Pfade, die sich entlang dieser Pfade erstrecken. Die Magnete sind so angeordnet, dass sie durch die d-Achse oder die q-Achse voneinander getrennt sind. Jeder der Magnete hat eine Endfläche in der q-Achse, die in der Umfangsrichtung zeigt und in Flächenkontakt mit der des in der Umfangsrichtung benachbarten Magneten steht. Jeder der Magnete hat eine ankerferne Umfangsfläche, die von dem Anker abgewandt ist. Jede der ankerfernen Umfangsflächen ist einer Anbringungsfläche des Magnethalters durch einen mit einem Harzkleber gefüllten Spalt zugewandt.

Description

QUERVERWEIS AUF EIN VERWANDTES DOKUMENT
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Wirkung der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019 - 225 365 , die am 13. Dezember 2019 eingereicht wurde, und deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine drehende elektrische Maschine.
HINTERGRUND
Eine drehende elektrische Maschine, wie sie in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, wurde vorgeschlagen, die mit Magneten ausgestattet ist, die magnetisch so ausgerichtet sind, dass sie im Wesentlichen bogenförmige magnetische Pfade aufweisen. Solche magnetischen Pfade dienen dazu, die Dichte des magnetischen Flusses um die d-Achse herum zu erhöhen, was den Grad des von der drehenden elektrischen Maschine abgegebenen Drehmoments erhöht.
DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
PATENTIITERATUR 1 Japanische Patent-Erstveröffentlichung Nr. 2019 - 106 864
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die oben genannten Arten von drehenden elektrischen Maschinen, die in der Lage sind, ein hohes Drehmoment abzugeben, verwenden normalerweise gesinterte Magnete als die oben beschriebenen magnetisch orientierten Magnete. Um eine magnetische Einheit herzustellen, die eine Vielzahl von Magneten hat und eine kreisförmige Ringform hat, die sich um eine Rotationsachse der magnetischen Einheit erstreckt, ist es vorteilhaft, dass die Magnete bogenförmig geformt und nahe beieinander ohne Luftspalte dazwischen angeordnet sind. Bei den gesinterten Magneten besteht in der Regel die Gefahr, dass sie erhebliche Produktionsfehler, z. B. Abmessungsfehler, aufweisen. Insbesondere haben die gesinterten Magnete den Missstand, dass ein Luftspalt zwischen den Magneten oder zwischen den Magneten und einem Magnethalter entstehen kann.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht des obigen Problems gemacht. Es ist ein Hauptziel dieser Offenbarung, eine drehende elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, die so konfiguriert ist, dass sich aus Produktionsfehlern von Magneten ergebende Missstände minimiert werden.
Um das obige Problem zu lösen, besteht das erste Mittel darin, eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen, die Folgendes hat: (a) eine ein Magnetfeld erzeugende Einheit, die eine Magneteinheit enthält, die mit einer Vielzahl von Magnetpolen ausgestattet ist, deren Polaritäten sich in einer Umfangsrichtung der Magneteinheit abwechseln; (b) einen Anker, der eine mehrphasige Ankerwicklung hat; und (c) einen Rotor, der entweder durch die ein Magnetfeld erzeugende Einheit oder den Anker realisiert ist. Die Magneteinheit hat eine Vielzahl von bogenförmigen Magneten, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und einen Magnethalter, an dem die Magnete befestigt sind. Jeder der Magnete hat bogenförmige einfache Magnetisierungsachsen, die sich in einem Bereich nahe der d-Achse paralleler zu einer d-Achse, die die Mitte des Magnetpols ist, erstrecken als in einem Bereich nahe einer q-Achse, die eine magnetische Grenze zwischen den Polen ist. Die einfachen Magnetisierungsachsen definieren bogenförmige magnetische Pfade, die sich entlang der Achsen erstrecken. Die Magnete sind so angeordnet, dass sie über die d-Achse oder die q-Achse voneinander getrennt sind. Jeder der Magnete hat eine in der Umfangsrichtung weisende q-Achsen-Endfläche. Die q-Achsen-Endflächen der Magnete, die in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, stehen in Flächenkontakt zueinander. Jeder der Magnete weist eine ankerferne Umfangsfläche auf, die von dem Anker abgewandt ist. Jede der ankerfernen Umfangsflächen ist über einen mit einem Kunstharzkleber gefüllten Freiraum einer Anbringungsfläche des Magnethalters zugewandt.
Wenn ein Luftspalt oder ein Zwischenraum zwischen den q-Achsen-Endflächen der benachbarten Magnete mit den darin erzeugten bogenförmigen magnetischen Pfaden besteht, führt dies zu einem Leck des magnetischen Flusses von den q-Achsen-Endflächen, was zu einer unerwünschten Abnahme der Dichte des magnetischen Flusses um die d-Achse führt. Um diesen Missstand zu vermeiden, werden die benachbarten Endflächen der q-Achse in zueinander in Oberflächenberührung gebracht. Dadurch wird der Streufluss von den Endflächen der q-Achse minimiert, um die nachteiligen Auswirkungen zu beseitigen, die sich aus dem Vorhandensein von Freiäumen zwischen den Magneten ergeben.
Der Freiraum zwischen der statorfernen Umfangsfläche jedes Magneten und der Anbringungsfläche des Magnethalters ist mit dem Harzkleber gefüllt. Dadurch wird eine stabile Verbindung der Magnete mit dem Magnethalter erreicht.
Das zweite Mittel ist, die drehende elektrische Maschine in dem ersten Mittel bereitzustellen, wobei die Anbringungsfläche darauf ausgebildete Vorsprünge aufweist, die radial in Richtung der Magneteinheit vorstehen und von denen jeder in der Umfangsrichtung näher an der d-Achse als an der q-Achse angeordnet ist. Dies erleichtert den Eingriff von Umfangsbereichen der Vorsprünge mit den Magneten, wodurch die Magnete an einer Bewegung in der Umfangsrichtung gehindert werden.
Das dritte Mittel ist, eine drehende elektrische Maschine bereitzustellen, die Folgendes hat: (a) eine ein Magnetfeld erzeugende Einheit, die eine Magneteinheit hat, die mit einer Vielzahl von Magnetpolen ausgestattet ist, deren Polaritäten sich in einer Umfangsrichtung der Magneteinheit abwechseln; (b) einen Anker, der eine mehrphasige Ankerwicklung hat; und (c) einen Rotor, der entweder durch die ein Magnetfeld erzeugende Einheit oder den Anker realisiert ist. Die Magneteinheit hat eine Vielzahl von bogenförmigen Magneten, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und einen Magnethalter, an dem die Magnete befestigt sind. Jeder der Magnete hat bogenförmige einfache Magnetisierungsachsen, die sich in einem Bereich nahe der d-Achse paralleler zu einer d-Achse, die die Mitte des Magnetpols ist, erstrecken als in einem Bereich nahe einer q-Achse, die eine magnetische Grenze zwischen den Polen ist. Die einfachen Magnetisierungsachsen definieren bogenförmige magnetische Pfade, die sich entlang der Achsen erstrecken. Die Magnete sind so angeordnet, dass sie über die d-Achse oder die q-Achse voneinander getrennt sind. Die Magnete sind so angeordnet, dass sie in der d-Achse oder in der q-Achse voneinander getrennt sind. Der Magnethalter hat eine Anbringungsfläche, an der die Magnete befestigt sind und die eine gekrümmte Form hat. Jeder der Magnete hat eine ankerferne Umfangsfläche, die von dem Anker abgewandt ist und entlang der Anbringungsfläche gekrümmt ist. Die ankerferne Umfangsfläche ist mit der Anbringungsfläche in Berührung. Jeder der Magnete hat eine in der Umfangsrichtung weisende q-Achsen-Endfläche. Die q-Achsen-Endflächen der in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet Magnete sind durch einen mit einem magnetischen Element gefüllten Zwischenraum voneinander entfernt angeordnet.
Wenn die Magnete mit einem Abstand zwischen jeder der ankerfernen Umfangsflächen und der Anbringungsfläche des Magnethalters angeordnet sind, kann dies dazu führen, dass die ankerfernen Umfangsflächen radial in Richtung des Ankers in einem Ausmaß vorstehen, das höher als ein zulässiger Wert ist. Dies kann dazu führen, dass der Abstand kleiner als nötig ist, wodurch die Gefahr eines physischen Kontakts zwischen den Magneten und der Armatur entsteht. Um diesen Nachteil zu verringern, ist die ankerferne Umfangsfläche jedes Magneten entlang der Anbringungsfläche gekrümmt und mit der Anbringungsfläche in Berührung gebracht. Dies minimiert den Vorsprung der Magnete in Richtung des Ankers in der radialen Richtung und nachteilige Auswirkungen, die sich aus dem Vorhandensein des Spiels zwischen jedem Magneten und dem Magnethalter ergeben.
Der Zwischenraum zwischen den in der Umfangsrichtung benachbarten q-Achsen-Endflächen ist mit dem magnetischen Element gefüllt, wodurch der Streufluss des magnetischen Flusses von den q-Achsen-Endflächen reduziert wird und die sich aus dem Vorhandensein des Zwischenraums zwischen den Magneten ergebenden nachteiligen Auswirkungen verringert werden.
Figurenliste
Der oben beschriebene Gegenstand und andere Gegenstände, Merkmale oder vorteilhafte Vorteile in dieser Offenbarung werden aus den beigefügten Zeichnungen oder der folgenden ausführlichen Diskussion ersichtlich sein.
In den Zeichnungen ist bzw. sind

1 eine perspektivische Ansicht, die einen Gesamtaufbau einer drehenden elektrischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine Draufsicht auf eine drehende elektrische Maschine;
3 eine Längsschnittansicht einer drehenden elektrischen Maschine;
4 eine Querschnittsansicht einer drehenden elektrischen Maschine;
5 eine Explosionsdarstellung einer drehenden elektrischen Maschine;
6 eine Schnittdarstellung eines Rotors;
7 eine Teil-Querschnittsansicht einer Schnittstruktur einer Magneteinheit;
8 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer Dichte des magnetischen Flusses in Magneten gemäß einer Ausführungsform darstellt;
9 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer Dichte des magnetischen Flusses in Magneten in einem Vergleichsbeispiel darstellt;
10 eine perspektivische Ansicht einer Statoreinheit;
11 eine Längsschnittansicht einer Statoreinheit;
12 eine aus einer ersten axialen Richtung betrachtete perspektivische Darstellung einer Kernbaugruppe;
13 eine aus einer zweiten axialen Richtung betrachtete perspektivische Darstellung einer Kernbaugruppe;
14 eine Querschnittsansicht einer Kernbaugruppe;
15 eine Explosionsdarstellung einer Kernbaugruppe;
16 ein Schaltplan, der die Verbindungen von Wicklungssegmenten einer Dreiphasenwicklung zeigt;
17 eine Seitenansicht, die ein erstes Spulenmodul und ein zweites Spulenmodul zeigt, das der Einfachheit des Vergleichs halber neben dem ersten Spulenmodul angeordnet ist;
18 eine Seitenansicht, die ein erstes Wicklungssegment und ein zweites Wicklungssegment zeigt, das der Einfachheit des Vergleichs halber neben dem ersten Wicklungssegment angeordnet ist;
19(a) und 19(b) Ansichten, die den Aufbau eines ersten Spulenmoduls darstellen;
20 eine Schnittansicht entlang der Linie 20-20 in der 19(a);
21(a) und 21(b) perspektivische Ansichten, die den Aufbau einer Isolierabdeckung zeigen;
22(a) und 22(b) Ansichten, die den Aufbau eines zweiten Spulenmoduls darstellen;
23 eine Schnittansicht entlang der Linie 23-23 in der 22(a);
24(a) und 24(b) perspektivische Ansichten, die den Aufbau einer Isolierabdeckung zeigen;
25 eine Ansicht, die eine Überlappung von Folienelementen in einer umlaufenden Anordnung von Spulenmodulen zeigt;
26 eine Draufsicht, die die Anbringung eines ersten Spulenmoduls an einer Kernbaugruppe darstellt;
27 eine Draufsicht, die die Anbringung eines ersten Spulenmoduls und eines zweiten Spulenmoduls an einer Kernbaugruppe darstellt;
28(a) und 28(b) Längsschnittansichten, die einen befestigten Zustand unter Verwendung von Befestigungsstiften darstellen;
29 eine perspektivische Ansicht eines Busmoduls;
30 eine Teil-Längsschnittansicht eines Busmoduls;
31 eine perspektivische Ansicht, die ein an einem Statorhalter angebrachtes Busmodul zeigt;
32 eine Längsansicht, die einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung eines Busmoduls zeigt;
33 eine Längsschnittansicht, die ein auf einem Gehäusedeckel montiertes Leitungselement zeigt;
34 eine perspektivische Ansicht eines Leitungselements;
35 ein elektrischer Schaltplan, der ein Steuersystem für eine drehende elektrische Maschine darstellt;
36 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das einen stromgeregelten Steuerbetrieb einer Steuervorrichtung zeigt;
37 ein funktionelles Blockdiagramm, das einen über ein Drehmoment geregelten Steuervorgang einer Steuervorrichtung zeigt;
38 eine teilweise Querschnittsansicht, die eine modifizierte Form einer Magneteinheit zeigt;
39(a) und 39(b) Ansichten, die den Aufbau einer Innenrotor-Statoreinheit darstellen;
40 eine Draufsicht, die ein an einer Kernbaugruppe angebrachtes Spulenmodul zeigt;
41 eine Schnittansicht eines Rotors in der zweiten Modifikation;
42 eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Querschnitts einer Magneteinheit in der zweiten Modifikation zeigt;
43 eine Ansicht, die magnetische Pfade in der zweiten Modifikation zeigt;
44 eine Ansicht, die die Konfiguration der Magnete in der zweiten Modifikation darstellt;
45 eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Querschnitts einer Magneteinheit in der dritten Modifikation darstellt;
46 eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Querschnitts einer Magneteinheit in einer anderen Variante zeigt;
47 eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Querschnitts einer Magneteinheit in einer anderen Variante darstellt; und
48 eine Ansicht, die die Konfiguration von Magneten in einer anderen Variante darstellt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM VORNEHMEN DER ERFINDUNG
Die Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Teile der Ausführungsformen, die einander funktionell oder strukturell entsprechen oder miteinander verbunden sind, werden mit denselben Bezugszeichen oder mit Bezugszeichen bezeichnet, die sich an der Hunderterstelle voneinander unterscheiden. Die korrespondierenden oder zugeordneten Teile können sich auf die Erklärung in den anderen Ausführungsformen beziehen.
Die drehende elektrische Maschine in den Ausführungsformen ist so konfiguriert, dass sie zum Beispiel als Leistungsquelle für Fahrzeuge verwendet werden kann. Die drehende elektrische Maschine kann jedoch allgemein für Industrie-, Automobil-, Haushalts-, Büroautomatisierungs- oder Spielanwendungen verwendet werden. In den folgenden Ausführungsformen werden die gleichen oder gleichwertigen Teile durch die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnet, und eine Erläuterung derselben im Detail wird weggelassen.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die drehende elektrische Maschine 10 in dieser Ausführungsform ist ein synchroner Mehrphasen-Wechselstrommotor mit einer äußeren Rotorstruktur (d.h. einer äußeren drehenden Struktur). Der Überblick der drehenden elektrischen Maschine 10 ist in den 1 bis 5 dargestellt. Die 1 ist eine perspektivische Längsschnittansicht der drehenden elektrischen Maschine 10. Die 2 ist eine Draufsicht auf die drehende elektrische Maschine 10. Die 3 ist eine Längsschnittansicht (d. h. eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in der 2) der drehenden elektrischen Maschine 10. Die 4 ist eine Querschnittansicht (d. h. eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in der 3) der drehenden elektrischen Maschine 10. Die 5 ist eine Explosionsdarstellung von Bauteilen der drehenden elektrischen Maschine 10. In den folgenden Ausführungen wird eine Richtung, in der sich die drehende Welle 11 der drehenden elektrischen Maschine 10 erstreckt, als axiale Richtung bezeichnet. Eine Richtung, die sich radial von der Mitte der drehenden Welle 11 erstreckt, wird als radiale Richtung bezeichnet. Eine Richtung, die sich in der Umfangsrichtung um das Zentrum der drehenden Welle 11 erstreckt, wird einfach als Umfangsrichtung bezeichnet.
Die drehende elektrische Maschine 10 hat im Allgemeinen einen Hauptkörper der drehenden elektrischen Maschine, der mit dem Rotor 20, der Statoreinheit 50 und dem Busschienenmodul 200 ausgestattet ist, das Gehäuse 241, das den Hauptkörper der drehenden elektrischen Maschine umgibt, und den Gehäusedeckel 242. Diese Teile sind koaxial mit der an dem Rotor 20 befestigten drehenden Welle 11 angeordnet und in einer bestimmten Reihenfolge von Schritten in der axialen Richtung gefertigt, wodurch die drehende elektrische Maschine 10 fertiggestellt wird. Die drehende Welle 11 wird von den Lagern 12 und 13 gehalten, die drehbar in der Statoreinheit 50 und dem Gehäuse 241 gelagert sind. Jedes der Lager 12 und 13 ist beispielsweise durch ein Radialkugellager mit einem Innenring, einem Außenring und zwischen dem Innenring und dem Außenring gehaltenen Kugeln realisiert. Durch die Drehung der drehenden Welle 11 wird z. B. eine Achse eines Fahrzeugs gedreht. Der Einbau der drehenden elektrischen Maschine 10 in das Fahrzeug kann durch die Befestigung des Gehäuses 241 an einem Rahmen einer Karosserie des Fahrzeugs erfolgen.
In der drehenden elektrischen Maschine 10 ist die Statoreinheit 50 so angeordnet, dass sie die drehende Welle 11 umgibt. Der Rotor 20 ist radial außerhalb der Statoreinheit 50 angeordnet. Die Statoreinheit 50 hat den Stator 60 und den Statorhalter 70, der an einem radial inneren Umfang des Stators 60 montiert ist. Der Rotor 20 und der Stator 60 sind so angeordnet, dass sie einander mit einem Luftspalt dazwischen radial gegenüberliegen. Die Drehung des Rotors 20 radial außerhalb des Stators 60 bewirkt, dass sich die Drehwelle 11 zusammen mit dem Rotor 20 dreht. Der Rotor 20 wirkt als Feldgenerator (d. h. als Einheit, die ein Magnetfeld erzeugt). Der Stator 60 fungiert als Anker.
Die 6 ist eine Längsschnittansicht des Rotors 20. Der in der 6 dargestellte Rotor 20 hat einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Rotorträger 21 und eine an dem Rotorträger 21 befestigte ringförmige Magneteinheit 22. Der Rotorträger 21 besteht aus einem hohlzylindrischen Teil 23 und einer Endplatte 24. Der zylindrische Abschnitt 23 hat ein erstes und ein zweites Ende, die sich in der axialen Richtung gegenüberliegen, und die Endplatte 24 ist an dem ersten Ende des zylindrischen Abschnitts 23 befestigt, so dass der zylindrische Abschnitt 23 und die Endplatte 24 einstückig miteinander verbunden sind und so den Rotorträger 21 bilden. Der Rotorträger 21 dient als Magnethalterung. Die Magneteinheit 22 ist bogenförmig an einem radial inneren Umfang des zylindrischen Abschnitts 23 angebracht. Die Endplatte 24 ist mit einer sie durchdringenden Durchgangsbohrung 24a versehen. Die drehende Welle 11 führt durch das Durchgangsloch 24a durch und ist von der Endplatte 24 mit Befestigungselementen 25, wie z. B. Schrauben, gehalten. Die drehende Welle 11 hat einen Flansch 11a, der sich von ihr in einer Richtung quer oder senkrecht zu der axialen Richtung der drehenden Welle 11 erstreckt. Der Flansch 11a hat eine Außenfläche, die mit einer Innenfläche der Endplatte 24 so verbunden ist, dass die drehende Welle 11 an dem Rotorträger 21 befestigt ist.
Die Magneteinheit 22 hat den zylindrischen Magnethalter 31, eine Vielzahl von Magneten 32, die an einer inneren Umfangsfläche des Magnethalters 31 befestigt sind, und die Endplatte 33. Die Endplatte 33 ist an dem zweiten Ende des Rotorträgers 21 befestigt, das dem ersten Ende des Rotorträgers 21 gegenüberliegt, an dem die Endplatte 24 angeordnet ist. Der Magnethalter 31 hat in der axialen Richtung die gleiche Abmessung wie die Magnete 32. Die Magnete 32 werden von dem Magnethalter 31 von radial außen umfasst. Der Magnethalter 31 und die Magnete 32 haben axiale Enden, die fest in Berührung mit der Endplatte 33 angeordnet sind.
Die 7 ist eine teilweise Querschnittansicht eines Querschnittaufbaus der Magneteinheit 22. Einfache Magnetisierungsachsen der Magnete 32 sind in der 7 durch Pfeile dargestellt.
Die Magnete 32 sind in der Magneteinheit 22 so angeordnet, dass unterschiedliche Magnetpole in einer Umfangsrichtung des Rotors 20 abwechselnd angeordnet sind. Dies führt dazu, dass die Magneteinheit 22 eine Vielzahl von Magnetpolen aufweist, die in der Umfangsrichtung des Rotors 20 angeordnet sind. Jeder Magnet 32 besteht aus einem anisotropen gesinterten Neodym-Dauermagneten, dessen Eigenkoerzitivkraft 400 oder mehr beträgt und dessen remanente Flussdichte 1,0 [T] oder mehr beträgt.
Jeder der Magnete 32 hat eine radial innere Umfangsfläche, die als die auf den Magnetfluss wirkende Fläche 34 dient, in die oder von der der Magnetfluss fließt. Jeder der Magnete 32 hat einfache Magnetisierungsachsen, die sich in ihrer Ausrichtung zwischen Bereichen nahe der d-Achse und der q-Achse voneinander unterscheiden. Insbesondere ist die einfache Magnetisierungsachse in dem Bereich nahe der d-Achse im Wesentlichen parallel zu der d-Achse ausgerichtet, während die einfache Magnetisierungsachse in dem Bereich nahe der q-Achse im Wesentlichen senkrecht zu der q-Achse ausgerichtet ist. Diese Ausrichtungen definieren einen bogenförmigen magnetischen Pfad, der sich entlang der einfachen Magnetisierungsachsen erstreckt. Mit anderen Worten ist jeder der Magnete 32 magnetisch so ausgerichtet, dass die einfache Magnetisierungsachse in dem Bereich nahe der d-Achse, der das Zentrum eines Magnetpols ist, mehr parallel zu der d-Achse verläuft als in dem Bereich nahe der q-Achse, der eine magnetische Grenze zwischen dem N-Pol und dem S-Pol ist.
Die Bogenform der magnetischen Pfade in den Magneten 32 bewirkt, dass jeder magnetische Pfad eine Länge hat, die größer als eine radiale Abmessung oder Dicke des Magneten 32 ist, wodurch die Permeanz in den Magneten 32 erhöht wird. Dies ermöglicht es den Magneten 32, im Wesentlichen die gleiche Fähigkeit wie die von Magneten aufzuweisen, deren Volumen größer als das der Magnete 32 ist.
Jeweils zwei in der Umfangsrichtung benachbarte Magnete 32 bilden ein Magnetpaar, das einen Magnetpol aufweist. Mit anderen Worten ist jeder der in der Magneteinheit 22 in der Umfangsrichtung angeordneten Magnete 32 so geformt, dass er Teilungsflächen aufweist, die mit der d-Achse und der q-Achse zusammenfallen. Die Magnete 32 sind in direktem Kontakt miteinander oder nahe beieinander angeordnet. Die Magnete 32 haben bogenförmige Magnetbahnen, wie oben beschrieben wurde. Jeweils zwei der Magnete 32, die quer zu der q-Achse in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, haben den N-Pol und den S-Pol einander zugewandt. Dies führt zu einer erhöhten Permeanz in der Nähe der q-Achse. Die Magnete 32, die auf gegenüberliegenden Seiten der q-Achse angeordnet sind, ziehen sich gegenseitig an, wodurch die Stabilität des Kontakts der Magnete 32 zueinander gewährleistet wird, was ebenfalls die Permeanz erhöht.
In der Magneteinheit 22 fließt ein magnetischer Fluss ringförmig zwischen jeweils zwei benachbarten N-Polen und S-Polen der Magnete 32 und 32, so dass jeder der magnetischen Pfade verglichen mit beispielsweise radial anisotropen Magneten eine vergrößerte Länge aufweist. Die Verteilung der magnetischen Flussdichte weist daher eine ähnliche Form auf wie die in 8 dargestellte Sinuswelle. Dies erleichtert die Konzentration des magnetischen Flusses um das Zentrum des Magnetpols im Gegensatz zu einer Verteilung der magnetischen Flussdichte eines radialen anisotropen Magneten, die in der 9 als Vergleichsbeispiel dargestellt ist, wodurch ein Grad eines von der drehenden elektrischen Maschine 10 erzeugten Drehmoments erhöht werden kann. Es hat sich auch gezeigt, dass die Magneteinheit 22 in dieser Ausführungsform eine andere Verteilung der magnetischen Flussdichte aufweist als ein typischer Halbach-Magnet. In den 8 und 9 zeigt eine horizontale Achse den elektrischen Winkel an, während eine vertikale Achse die magnetische Flussdichte anzeigt. 90° auf der horizontalen Achse steht für die d-Achse (d. h. die Mitte des Magnetpols). 0° und 180° auf der horizontalen Achse stellen die q-Achse dar.
Dementsprechend funktioniert die oben beschriebene Struktur jedes der Magnete 32, um den magnetischen Fluss davon auf der d-Achse zu verstärken und eine Änderung des magnetischen Flusses in der Nähe der q-Achse zu reduzieren. Dies ermöglicht die Herstellung von Magneten 32, die an jedem Magnetpol eine gleichmäßige Änderung des Oberflächenmagnetflusses von der q-Achse zu der d-Achse aufweisen.
Der Prozentsatz der Sinuswellenanpassung in der Verteilung der magnetischen Flussdichte wird vorzugsweise auf z.B. 40% oder mehr eingestellt. Dies verbessert die Menge des magnetischen Flusses um das Zentrum einer Wellenform der Verteilung der magnetischen Flussdichte im Vergleich zu einem radial ausgerichteten Magneten oder einem parallel ausgerichteten Magneten, bei dem der Prozentsatz der Sinuswellenanpassung etwa 30 % beträgt. Durch Einstellen des Prozentsatzes der Sinuswellenanpassung auf 60 % oder mehr wird die Menge des magnetischen Flusses um die Mitte der Wellenform im Vergleich zu einer Anordnung mit konzentriertem magnetischem Fluss, wie der Halbach-Anordnung, verbessert.
In dem in der 9 gezeigten radial anisotropen Magneten ändert sich die magnetische Flussdichte in der Nähe der q-Achse stark. Je stärker sich die magnetische Flussdichte ändert, desto mehr steigt der in der Statorwicklung 61 des Stators 60 erzeugte Wirbelstrom. Der magnetische Fluss in der Nähe der Statorwicklung 61 ändert sich ebenfalls stark. Im Gegensatz dazu weist die Verteilung der magnetischen Flussdichte in dieser Ausführungsform eine Wellenform auf, die sich einer Sinuswelle annähert. Eine Änderung der magnetischen Flussdichte in der Nähe der q-Achse ist daher geringer als die des radial anisotropen Magneten in der Nähe der q-Achse. Dies minimiert die Erzeugung des Wirbelstroms.
Benachbarte Ecken der radial äußeren Oberflächen der Magnete 32 sind jeweils geschnitten, um die Aussparung 35 in einem Bereich mit der entsprechenden d-Achse auszubilden. Jeder der Magnete 32 hat die Aussparung 36, die in der radialen Innenfläche davon ausgebildet ist und einen Bereich einnimmt, der die entsprechende q-Achse hat. Die Richtungen der oben genannten einfachen Magnetisierungsachsen des Magneten 32 bewirken, dass die magnetischen Pfade in der Nähe jeder d-Achse und der radialen Außenfläche kürzer sind. In ähnlicher Weise bewirken die Richtungen der obigen einfachen Magnetisierungsachsen des Magneten 32, dass die magnetischen Pfade in der Nähe der q-Achse und der radial inneren Oberfläche kürzer sind. Jeder Magnet 32 ist daher so konfiguriert, dass einige Abschnitte, die aufgrund der kürzeren magnetischen Pfade schwächere magnetische Flüsse aufweisen, bereits eliminiert wurden, da jeder der eliminierten Abschnitte Schwierigkeiten hat, eine ausreichende Menge an magnetischem Fluss zu erzeugen.
Die Magneteinheit 22 kann so ausgelegt sein, dass sie so viele Magnete 32 wie Magnetpole aufweist. Zum Beispiel kann jeder der Magnete 32 so geformt sein, dass er eine Größe hat, die jeweils zwei in der Umfangsrichtung benachbarte Magnetpole zwischen den benachbarten d-Achsen einnimmt, von denen jeder in der Mitte des Magnetpols liegt. In diesem Fall fällt die Mitte des Umfangs jedes der Magnete 32 mit der q-Achse zusammen. Jeder der Magnete 32 hat Teilungsflächen, die jeweils mit der d-Achse zusammenfallen. Jeder der Magnete 32 kann alternativ so geformt sein, dass sein Mittelpunkt auf der d-Achse und nicht auf der q-Achse liegt. Anstelle von doppelt so vielen Magneten 32 oder so vielen Magneten 32 wie Magnetpolen kann auch ein kreisförmiger durchgehender Magnet verwendet werden.
Die drehende Welle 11 hat in ihrer axialen Richtung gegenüberliegende erste und zweite Enden; das erste Ende der drehenden Welle 11 ist mit dem Rotorträger 21 verbunden, der in der 3 das untere Ende der drehenden Welle 11 ist. Der Resolver 41 ist auf dem zweiten Ende der drehenden Welle 11 montiert, das in der 3 das obere Ende der drehenden Welle 11 ist. Der Resolver 41 dient als Rotationssensor. Der Resolver 41 hat einen Resolverrotor, der an der drehenden Welle 11 befestigt ist, und einen Resolverstator, der radial außerhalb des Resolverrotors angeordnet ist und dem Resolverrotor gegenüberliegt. Der Resolverrotor hat die Form einer Ringscheibe und ist koaxial um die drehende Welle 11 montiert. Der Resolverstator hat einen Statorkern und eine Statorspule und ist an dem Gehäusedeckel 242 befestigt.
Im Folgenden wird der Aufbau der Statoreinheit 50 beschrieben. Die 10 ist eine perspektivische Ansicht der Statoreinheit 50. Die 11 ist eine entlang der gleichen Linie wie in der 3 längsgeschnittene Ansicht der Statoreinheit 50.
Die Statoreinheit 50 besteht schematisch aus dem Stator 60 und dem Statorhalter 70, der radial innerhalb des Stators 60 angeordnet ist. Der Stator 60 hat die Statorwicklung 61 und den Statorkern 62. Der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 sind als Kernbaugruppe CA einstückig miteinander verbunden. Die Statorwicklung 61 besteht aus einer Vielzahl von Wicklungssegmenten 151, die in der Kernbaugruppe CA angeordnet sind. Die Statorwicklung 61 dient als Ankerwicklung. Der Statorkern 62 dient als Ankerkern. Der Statorhalter 70 dient als Ankerhalter. Die Kernbaugruppe CA dient als Halterung.
Im Folgenden wird zunächst die Kernbaugruppe CA beschrieben. Die 12 ist eine von einer Seite in der axialen Richtung betrachtete perspektivische Ansicht der Kernbaugruppe CA. Die 13 ist eine von der anderen Seite der axialen Richtung aus betrachtete perspektivische Ansicht der Kernbaugruppe CA. Die 14 ist eine Querschnittansicht der Kernbaugruppe CA. Die 15 ist eine Explosionsschnittdarstellung der Kernbaugruppe CA.
Wie oben beschrieben wurde, besteht die Kernbaugruppe CA, aus dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70, der an dem radialen Innenumfang des Statorkerns 61 montiert ist. Mit anderen Worten ist der Statorkern 62 einstückig mit der äußeren Umfangsfläche des Statorhalters 70 verbunden.
Der Statorkern 62 besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von Kernblechen 62a, von denen jedes aus einem magnetischen Stahlblech hergestellt ist, das in der axialen Richtung in Form eines Hohlzylinders mit einer bestimmten Dicke in der radialen Richtung gestapelt ist. Die Statorwicklung 61 ist auf der äußeren, dem Rotor 20 zugewandten Umfangsfläche des Statorkerns 62 montiert. Der Statorkern 62 weist an seiner äußeren Umfangsfläche keine Unregelmäßigkeiten auf. Der Statorkern 62 fungiert als hinteres Joch. Der Statorkern 62 besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von Kernblechen 62a, die in der axialen Richtung gestapelt sind. Jedes Kernblech 62a wurde so ausgestanzt, dass es eine ringförmige, plattenartige Form aufweist. Für einen eine schneckenförmige Konfiguration aufweisenden Statorkern 62 kann der Statorkern 62 aus länglichen Blechen bestehen, die schneckenförmig gewickelt und in der axialen Richtung gestapelt sind, damit er insgesamt eine hohlzylindrische Form aufweist.
Der Stator 60 ist so entworfen, dass er eine schlitzlose Struktur ohne Zähne zur Definition von Schlitzen aufweist. Insbesondere weist der Stator 60 eine der folgenden Strukturen auf:

(A) Der Stator 60 hat Zwischenleiterelemente, von denen jedes in der Umfangsrichtung zwischen Leiterabschnitten (später beschriebene Zwischenleiterabschnitte 152) angeordnet ist. Als Zwischenleiterelemente wird magnetisches Material verwendet, das die Beziehung Wt x Bs ≤ Wm x Br erfüllt. Dabei ist Wt eine Breite der Zwischenleiterelemente in der Umfangsrichtung innerhalb eines Magnetpols, Bs die Sättigungsmagnetflussdichte der Zwischenleiterelemente, Wm eine Breite der Magnete 32 ist, die einem Magnetpol in der Umfangsrichtung entspricht, und Br die remanente Flussdichte in dem Magneten 32.
(B) Der Stator 60 hat die Zwischenleiterelemente, von denen jedes zwischen den Leiterabschnitten (Zwischenabschnitten 152) in der Umfangsrichtung angeordnet ist. Die Zwischenleiterelemente sind jeweils aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt.
(C) Der Stator 60 hat kein Zwischenleiterelement, das zwischen den Leiterabschnitten (d.h. den Zwischenabschnitten 152) in der Umfangsrichtung angeordnet ist.

Wie in der 15 dargestellt ist, hat der Statorhalter 70 ein äußeres zylindrisches Element 71 und ein inneres zylindrisches Element 81. Das äußere und das innere zylindrische Element 71 und 81 sind einstückig miteinander verbunden, während das innere zylindrische Element 81 radial innerhalb des äußeren zylindrischen Elements 71 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das äußere zylindrische Element 71 radial außerhalb des inneren zylindrischen Elements 81 angeordnet. Jedes der äußeren und inneren zylindrischen Elemente 71 und 81 besteht beispielsweise aus einem Metall, wie Aluminium oder Gusseisen, oder aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK).
Das äußere zylindrische Element 71 hat eine hohlzylindrische Form, wobei die Krümmung jeder seiner äußeren und inneren Umfangsflächen ein exakter Kreis ist. Der äußere zylindrische Flansch 72 hat in seiner axialen Richtung ein erstes und ein zweites Ende, die einander gegenüberliegen, und der ringförmige Flansch 72 erstreckt sich von seinem ersten Ende radial nach innen. Der Flansch 72 weist Vorsprünge 73 auf, die in seiner Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind (siehe die 13). Das äußere zylindrische Element 71 hat die axial zugewandten Flächen 74 und 75, die an seinem ersten und zweiten Ende axial einander gegenüberliegen und dem inneren zylindrischen Element 81 in der axialen Richtung zugewandt sind. Die axial zugewandten Flächen 74 und 75 weisen darin ausgebildet ringförmige Nuten 74a und 75a auf.
Das innere zylindrische Element 81 hat einen Außendurchmesser, der kleiner als der des äußeren zylindrischen Elements 71 ist. Das innere zylindrische Element 81 hat eine hohlzylindrische Form, wobei die Krümmung der äußeren Umfangsfläche des Elements ein exakter Kreis ist. Das innere zylindrische Element 81 hat ein erstes und ein zweites Ende, die sich in der axialen Richtung gegenüberliegen, und einen ringförmigen Außenflansch 82, der sich von seinem zweiten Ende radial nach außen erstreckt. Das innere zylindrische Element 81 ist mit dem äußeren zylindrischen Element 71 zusammengebaut, während es in Berührung mit den axial zugewandten Oberflächen 74 und 75 des äußeren zylindrischen Elements 71 ist. Wie aus der 13 ersichtlich ist, sind das innere und das äußere zylindrische Element 71 und 81 mit Hilfe von Befestigungselementen 84, wie z. B. Schrauben, aneinander befestigt. Das innere zylindrische Element 81 weist insbesondere eine Vielzahl von Vorsprüngen 83 auf, die an seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet sind. Die Vorsprünge 83 sind in einem regelmäßigen Abstand voneinander in der Umfangsrichtung des inneren zylindrischen Elements 81 angeordnet und ragen radial nach innen. Die Vorsprünge 83 weisen axiale Endflächen auf, die so angeordnet sind, dass sie die Vorsprünge 73 des äußeren zylindrischen Teils 71 überlappen. Die Vorsprünge 73 und 83 sind mit Hilfe der Verbindungselemente 84 miteinander verbunden.
Das äußere und das innere zylindrische Element 71 und 81 sind einstückig miteinander verbunden, wie aus der 14 ersichtlich ist. Die innere Umfangsfläche des äußeren zylindrischen Elements 71 und die äußere Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 sind so angeordnet, dass sie einander mit einem ringförmigen Zwischenraum dazwischen gegenüberliegen. Der ringförmige Zwischenraum dient als Kühlmittelpfad 85, durch den Kühlmittel, wie z. B. Wasser, zugeführt wird. Der Kühlmittelpfad 85 ist so ausgebildet, dass er in der Umfangsrichtung des Statorhalters 70 ringförmig ausgebildet ist. Genauer gesagt, weist das innere zylindrische Element 81 die Pfadbildungswand 88 auf, die von der inneren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 vorsteht. In der Pfadbildungswand 88 sind ein Einlasspfad 86 und ein Auslasspfad 87 ausgebildet. Jeder der Pfade 86 und 87 mündet an der äußeren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81. Das innere zylindrische Element 81 hat eine Trennwand 89, die an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist, um den Kühlmittelpfad 85 in eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite zu unterteilen. Dies ermöglicht es einem Kühlmittel, das durch den Einlasspfad 86 in den Eingangspfad eintritt, den Kühlmittelpfad 85 in der Umfangsrichtung zu durchströmen und danach aus dem Auslasspfad 87 auszuströmen.
Der Einlasspfad 86 und der Auslasspfad 87 haben jeweils ein erstes und ein zweites Ende, die sich in ihrer Längsrichtung gegenüberliegen. Das erste Ende des Einlasspfads 86 und des Auslasspfads 87 erstreckt sich radial und öffnet sich an der äußeren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81. Das zweite Ende des Einlasspfads 86 und des Auslasspfads 87 erstreckt sich axial und mündet an einem axialen Ende des zylindrischen Innenelements 81. Die 12 zeigt die Einlassöffnung 86a, die mit dem Einlasspfad 86 in Verbindung steht, und die Auslassöffnung 87a, die mit dem Auslasspfad 87 in Verbindung steht. Der Einlasspfad 86 und der Auslasspfad 87 stehen mit der Einlassöffnung 244 und der Auslassöffnung 245 des Gehäusedeckels 242 (siehe Die 1) in Verbindung, so dass das Kühlmittel in die Einlassöffnung 244 und aus der Auslassöffnung 245 fließt.
Das Dichtungselement 101 ist zwischen dem zweiten Ende des äußeren zylindrischen Elements 71 und dem zweiten Ende des inneren zylindrischen Elements 81 angeordnet, das mit dem zweiten Ende des äußeren zylindrischen Elements 71 verbunden ist. Das Dichtungselement 102 ist zwischen dem ersten Ende des äußeren zylindrischen Elements 71 und dem ersten Ende des inneren zylindrischen Elements 81, das mit dem ersten Ende des äußeren zylindrischen Elements 71 verbunden ist, angeordnet (siehe die 15). Insbesondere ist das Dichtungselement 101, das beispielsweise ein O-Ring ist, in der Ringnut 74a des äußeren zylindrischen Elements 71 angeordnet, während es durch das innere zylindrische Element 81 zusammengedrückt wird. In ähnlicher Weise ist das Dichtungselement 102, das beispielsweise ein O-Ring ist, in der Ringnut 75a des äußeren zylindrischen Elements 71 angeordnet, während es durch das innere zylindrische Element 81 zusammengedrückt ist.
Wie aus der 12 ersichtlich ist, hat das innere zylindrische Element 81 an seinem zweiten Ende eine ringförmige Endplatte 91. Eine Nabe 92, die eine hohlzylindrische Form aufweist, ist an einer Außenfläche der Endplatte 91 angebracht und erstreckt sich von dieser in der axialen Richtung nach außen. Die Nabe 92 erstreckt sich um das Durchgangsloch 93, durch das die Drehwelle 11 durchgeht. Die Nabe 92 hat eine Vielzahl von Befestigungselementen 94 für die Befestigung des Gehäusedeckels 242. Auf der Endplatte 91 sind mehrere Stangen 95 angeordnet, die sich radial außerhalb der Nabe 92 befinden und sich in der axialen Richtung erstrecken. Die Stangen 95 dienen, wie später im Detail beschrieben wird, als Halterungen für die Befestigung des Busschienenmoduls 200. Die Nabe 92 dient als Lagerhalterung, die das Lager 12 festhält. Insbesondere ist das Lager 12 fest in der Lagerhalterung 96 montiert, die in einem inneren Teil der Nabe 92 ausgebildet ist (siehe die 3).
Wie aus den 12 und 13 deutlich ersichtlich ist, haben das äußere zylindrische Element 71 und das innere zylindrische Element 81 Aussparungen 105 und 106 zur Verwendung bei der Befestigung einer Vielzahl von später beschriebenen Spulenmodulen 150.
Wie aus der 12 deutlich ersichtlich ist, sind die Aussparungen 105 insbesondere in einem axialen Ende des inneren zylindrischen Elements 81, d.h. einem axialen äußeren Ende der Endplatte 91 um die Nabe 92, ausgebildet. Die Aussparungen 105 sind in der Umfangsrichtung der Endplatte 91 in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Wie aus der 13 deutlich ersichtlich ist, sind die Aussparungen 106 in einem axialen Ende des äußeren zylindrischen Teils 71, d. h. einem axialen äußeren Ende des Flansches 72, ausgebildet. Die Aussparungen 106 sind in der Umfangsrichtung des Flansches 72 in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Die Aussparungen 105 und 106 sind auf einem imaginären Kreis angeordnet, der koaxial zu der Kernbaugruppe CA definiert ist. Die Aussparungen 105 fluchten mit den Aussparungen 106 in der axialen Richtung. Die Aussparungen 105 und 106 sind in Anzahl und Abstand zueinander identisch.
Der Statorhalter 70 wird an den Statorkern 62 montiert, während der Statorkern 62 eine radiale Druckkraft auf den Statorhalter 70 ausübt, um eine ausreichende Kraft zu gewährleisten, um den Statorhalter 70 und den Statorkern 62 aneinander zu montieren. Insbesondere ist der Statorhalter 70 durch Schrumpf- oder Presspassung mit einem vorbestimmten Maß an Übermaß fest in den Statorkern 62 eingepasst. Dies führt dazu, dass der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 zusammengebaut werden, während einer der beiden Teile, der Statorkern 62 oder der Statorhalter 70, eine radiale Spannung auf den jeweils anderen Teil ausübt. Zu der Erzielung eines hohen Drehmoments der drehenden elektrischen Maschine 10 wird beispielsweise der Stator 60 vergrößert, was zu einer größeren Kraft des Statorkerns 62 führt, die den Statorhalter 70 an den Statorkern 62 anspannt, um den Statorkern 62 fest mit dem Statorhalter 70 zu verbinden. Eine Erhöhung der Druckspannung des Statorkerns 62, d.h. der Eigenspannung des Statorkerns 62, kann dazu führen, dass die Gefahr besteht, dass der Statorkern 62 zerbricht.
In Anbetracht des obigen Missstands ist die Struktur in dieser Ausführungsform, in der der Statorhalter 79 in den Statorkern 62 mit einem bestimmten Maß an Übermaß dazwischen eingepasst ist, so ausgelegt, dass sie einen Anschlag aufweist, der in einander radial zugewandten Abschnitten des Statorkerns 62 und des Statorhalters 70 angeordnet ist und dazu dient, einen Eingriff des Statorkerns 62 und des Statorhalters 70 zu erreichen, um den Statorkern 62 daran zu hindern, sich in dessen Umfangsrichtung zu bewegen. Insbesondere sind mehrere Eingriffselemente 111, wie aus den 12 bis 14 ersichtlich ist, zwischen dem Statorkern 62 und dem äußeren zylindrischen Element 71 des Statorhalters 70 angeordnet. Die Eingriffselemente 111 sind in einem bestimmten Abstand voneinander in der Umfangsrichtung angeordnet und fungieren als Anschlag, um eine Fehlausrichtung zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 in der Umfangsrichtung zu kontrollieren. Beispielsweise können der Statorkern 62 oder das äußere zylindrische Element 71 Aussparungen aufweisen, in die die Eingriffselemente 111 eingepasst sind.
Anstelle der Eingriffselemente 111 können an einem der Statorkerne 62 und dem äußeren zylindrischen Element 71 alternativ die in die Aussparungen passende Vorsprünge ausgebildet sein.
Die obige Struktur dient daher dazu, das Risiko einer Fehlausrichtung zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 (d.h. dem äußeren zylindrischen Element 71) in der Umfangsrichtung zu beseitigen sowie einen Festsitz zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 (d.h. dem äußeren zylindrischen Element 71) sicherzustellen. Dies gewährleistet daher die Stabilität der Ausrichtung zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70, selbst wenn das Ausmaß des Übermaßes an Übermaß zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 relativ gering ist, und beseitigt auch das Risiko einer Beschädigung des Statorkerns 62, das normalerweise durch eine Zunahme des Ausmaßes an Übermaß zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 entsteht.
Das innere zylindrische Element 81 weist eine ringförmige Innenkammer auf, die radial innerhalb des Elements um die drehende Welle 11 herum ausgebildet ist. In der ringförmigen Innenkammer können elektrische Bauteile, wie z.B. ein als Stromrichter dienender Wechselrichter, eingebaut werden. Zu den elektrischen Bauteilen gehören beispielsweise ein oder mehrere elektrische Module, in denen jeweils Halbleiterschalter und Kondensatoren untergebracht sind. Die elektrischen Bauteile sind so angeordnet, dass sie mit der inneren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 81 in Berührung stehen. Die Kühlung der elektrischen Module durch das in dem Kühlmittelpfad 85 fließende Kühlmittel kann durch die Anordnung der elektrischen Module in Berührung mit der inneren Umfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 81 erreicht werden. Das Volumen der inneren Kammer, die sich innerhalb des inneren Umfangs des inneren zylindrischen Elements 81 befindet, kann vergrößert werden, indem die Vorsprünge 83 an dem inneren Umfang des inneren zylindrischen Elements 81 beseitigt oder die Höhe der Vorsprünge 83 verringert werden.
Im Folgenden wird der Aufbau der in der Kernbaugruppe CA eingebauten Statorwicklung 61 im Detail beschrieben. Die in der Kernbaugruppe CA montierte Statorwicklung 61 ist in den 10 und 11 dargestellt. Insbesondere sind die Wicklungssegmente 151, die die Statorwicklung 61 bilden, in der Umfangsrichtung radial außerhalb der Kernbaugruppe CA, d. h. des Statorkerns 62, angeordnet.
Die Statorwicklung 61 besteht aus mehrphasigen Wicklungen, die in einer vorbestimmten Reihenfolge in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Anordnung der mehrphasigen Wicklungen, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, hat eine hohlzylindrische Form, d. h. eine Ringform. Die Statorwicklung 61 hat in dieser Ausführungsform dreiphasige Wicklungen: eine U-Phasenwicklung, eine V-Phasenwicklung und eine W-Phasenwicklung.
Wie aus der 11 ersichtlich ist, hat der Stator 60 einen axialen Innenabschnitt, der als Spulenseite CS dient und der Magneteinheit 22 des Rotors 20 radial zugewandt ist, und axiale Außenabschnitte, die als Spulenenden CE dienen und sich axial außerhalb der Spulenseite CS befinden. Der Statorkern 62 ist innerhalb der Spulenseite CS so angeordnet, dass die axiale Länge des Statorkerns 62 die axiale Länge der Spulenseite CS einnimmt.
Jede Phasenwicklung in der Statorwicklung 61 hat eine Vielzahl von Wicklungssegmenten 151 (siehe Die 16), und jedes der Wicklungssegmente 151 bildet das Spulenmodul 150. Mit anderen Worten besteht das Spulenmodul 150 jeder Phasenwicklung aus einem modularisierten Wicklungssegment 151 der entsprechenden Phasenwicklung. Die Statorwicklung 61 besteht aus einer vorgegebenen Anzahl von Spulenmodulen 150, die auf der Grundlage der Anzahl der Magnetpole der drehenden elektrischen Maschine bestimmt ist. Die Anordnung der Spulenmodule 150 der mehrphasigen Wicklungen in der vorgegebenen Reihenfolge in der Umfangsrichtung führt dazu, dass die Leiterabschnitte der mehrphasigen Wicklungen in der vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind; die angeordneten Leiterabschnitte der mehrphasigen Wicklungen bilden die Spulenseite CS der Statorwicklung 61. Die 10 stellt die vorbestimmte Reihenfolge der Anordnung der Leiterabschnitte der U-, V- und W-Phasenwicklungen in der Spulenseite CS der Statorwicklung 61 dar. Die Anzahl der Magnetpole der drehenden elektrischen Maschine ist auf 24 festgelegt, kann aber optional sein.
Die Wicklungssegmente 151 der Spulenmodule 150 jeder Phasenwicklung sind parallel oder in Reihe zueinander geschaltet und bilden so die entsprechende Phasenwicklung. Die 16 zeigt die elektrischen Verbindungen zwischen den Wicklungssegmenten 151 jeder der U-, V- und W-Phasenwicklungen. In der 16 sind die Wicklungssegmente 151 jeder der U-, V- und W-Phasenwicklungen parallel zueinander geschaltet.
Wie aus der 11 ersichtlich ist, sind die Spulenmodule 150 an der radialen Außenseite des Statorkerns 62 befestigt. Die Spulenmodule 150 sind an dem Statorkern 62 befestigt, während beide Endabschnitte der Spulenmodule 150 in der axialen Richtung aus dem Statorkern 62 herausragen, d.h. in Richtung der jeweiligen Spulenenden CE in der axialen Richtung vorstehen. Insbesondere hat die Statorwicklung 61 einen axialen Innenabschnitt, der als die Spulenseite CS dient, und axiale Außenabschnitte, die als die Spulenenden CE dienen, die sich auf der axialen Außenseite der Spulenseite CS befinden.
Die Spulenmodule 150 haben einen ersten Typ von Spulenmodulen 150 und einen zweiten Typ von Spulenmodulen 150. Die Konfiguration jedes Spulenmoduls 150, das zum ersten Typ gehört, unterscheidet sich von der Konfiguration jedes Spulenmoduls 150, das zum zweiten Typ gehört. Das Wicklungssegment 151 jedes Spulenmoduls 150 des ersten Typs hat gegenüberliegende erste und zweite Enden in der axialen Richtung des Statorkerns 62, und jedes der ersten und zweiten Enden des Wicklungssegments 151 jedes Spulenmoduls 150, das ein entsprechendes der Spulenenden CE bildet, ist radial innerhalb des Statorkerns 62 gebogen. Im Gegensatz dazu hat das Wicklungssegment 151 jedes Spulenmoduls 150, das zum zweiten Typ gehört, in der axialen Richtung des Statorkerns 62 gegenüberliegende erste und zweite Enden, und jedes der ersten und zweiten Enden des Wicklungssegments 151 jedes Spulenmoduls 150, das ein entsprechendes der Spulenenden CE ausbildet, erstreckt sich in der axialen Richtung des Statorkerns 62 linear, ohne gebogen zu sein. In der folgenden Abhandlung wird das Wicklungssegment 151, dessen erstes und zweites Ende radial innerhalb des Statorkerns 62 gebogen sind, der Einfachheit halber als ein erstes Wicklungssegment 151A bezeichnet, und das Spulenmodul 150, das das erste Wicklungssegment 151A hat, wird als ein erstes Spulenmodul 150A bezeichnet. In ähnlicher Weise wird das Wicklungssegment 151, dessen erste und zweite Enden sich in der axialen Richtung des Statorkerns 62 erstrecken, ohne gebogen zu sein, als ein zweites Wicklungssegment 151B bezeichnet, und das Spulenmodul 150, das das zweite Wicklungssegment 151B hat, wird als ein zweites Spulenmodul 150B bezeichnet.
Die 17 ist eine Seitenansicht des ersten Spulenmoduls 150A und des zweiten Spulenmoduls 150B, die zur besseren Vergleichbarkeit nebeneinander angeordnet sind. Die 18 ist eine Seitenansicht des ersten Wicklungssegments 151A und des zweiten Wicklungssegments 151B, die zur besseren Vergleichbarkeit nebeneinander angeordnet sind. Wie aus den 17 und 18 ersichtlich ist, hat jedes der ersten und zweiten Spulenmodule 150A und 150B in der axialen Richtung des Statorkerns 62 eine Länge, und die axiale Länge des ersten Spulenmoduls 150A unterscheidet sich von der des zweiten Spulenmoduls 150B. In ähnlicher Weise hat jedes der ersten und zweiten Wicklungssegmente 151A und 151B in der axialen Richtung des Statorkerns 62 eine Länge, und die axiale Länge des ersten Wicklungssegments 151A unterscheidet sich von der des zweiten Wicklungssegments 151B. Außerdem unterscheidet sich die Form des ersten und zweiten Endes des ersten Spulenmoduls 150A von der des entsprechenden ersten und zweiten Endes des zweiten Spulenmoduls 150B. In ähnlicher Weise unterscheidet sich die Form des ersten und zweiten Endes des ersten Wicklungssegments 151A von der Form des entsprechenden ersten und zweiten Endes des zweiten Wicklungssegments 151B. Das erste Wicklungssegment 151A hat von der Seite gesehen eine im Wesentlichen C-Form, und das zweite Wicklungssegment 151B hat von der Seite gesehen eine im Wesentlichen I-Form. Isolierabdeckungen 161 und 162, von denen jede als erste Isolierabdeckung dient, sind an den jeweiligen ersten und zweiten Enden des ersten Wicklungssegments 151A in der axialen Richtung angebracht. In ähnlicher Weise sind Isolierabdeckungen 163 und 164, die jeweils als zweite Isolierabdeckung dienen, an den jeweiligen ersten und zweiten Enden des zweiten Wicklungssegments 151B in der axialen Richtung angebracht.
Im Folgenden wird die Konfiguration von jedem der Spulenmodule 150A und 150B im Detail beschrieben.
Zunächst wird im Folgenden die Konfiguration des ersten Spulenmoduls 150A beschrieben. Die 19(a) ist eine perspektivische Ansicht des ersten Spulenmoduls 150A, und die 19(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht von Bauteilen des ersten Spulenmoduls 150A. Die 20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 20-20 aus der 19(a).
Wie aus den 19(a) und 19(b) ersichtlich ist, hat das erste Spulenmodul 150A das erste Wicklungssegment 151A und die Isolierabdeckungen 161 und 162. Das Wicklungssegment 151A besteht aus einem leitenden Drahtelement CR, das mehrfach gewickelt ist. Die Isolierabdeckungen 161 und 162 sind in der axialen Richtung an den jeweiligen ersten und zweiten Enden des ersten Wicklungssegments 151A angebracht. Jede der Isolierabdeckungen 161 und 162 ist aus einem isolierenden Material gegossen, wie z.B. einem Kunstharzmaterial.
Das erste Wicklungssegment 151A besteht aus einem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 und einem Paar von Verbindungsabschnitten 153A. Die Zwischenleiterabschnitte 152 sind so angeordnet, dass sie sich linear und parallel zueinander erstrecken. Jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 hat gegenüberliegende erste und zweite axiale Enden, die jeweils den ersten und zweiten axialen Enden des ersten Wicklungssegments 151A entsprechen. Einer der Verbindungsabschnitte 153A verbindet die ersten axialen Enden der jeweiligen Zwischenleiterabschnitte 152 miteinander, und der andere der Verbindungsabschnitte 153A verbindet die zweiten axialen Enden der jeweiligen Zwischenleiterabschnitte 152 miteinander. Die Anordnung der Zwischenleiterabschnitte 152 und der Verbindungsabschnitte 153A bildet das erste Wicklungssegment 151A mit einer ringförmigen Form. Die Zwischenleiterabschnitte 152 sind in einer vorbestimmten Anzahl von Spulenabständen zueinander angeordnet. Diese Anordnung der Zwischenleiterabschnitte 152 jeder Phasenwicklung ermöglicht es, dass mindestens ein Zwischenleiterabschnitt 152 von mindestens einer anderen Phasenwicklung zwischen den Zwischenleiterabschnitten 152 der entsprechenden Phasenwicklung angeordnet werden kann. Die Zwischenleiterabschnitte 152 jeder Phasenwicklung sind in dieser Ausführungsform zwei Spulenabstände voneinander entfernt angeordnet. Diese Anordnung der Zwischenleiterabschnitte 152 jeder Phasenwicklung ermöglicht es, dass zwei Zwischenleiterabschnitte 152 der jeweils anderen Phasenwicklung zwischen den Zwischenleiterabschnitten 152 der entsprechenden Phasenwicklung angeordnet werden können.
Jeder der Verbindungsabschnitte 153A hat die gleiche Form. Jeder der Verbindungsabschnitte 153A bildet das entsprechende der Spulenenden CE (siehe die 11). Insbesondere ist jeder der Verbindungsabschnitte 153A so gebogen, dass er sich senkrecht zu den Zwischenleiterabschnitten 152, d.h. zu der axialen Richtung, erstreckt.
Wie aus der 18 deutlich ersichtlich ist, hat jedes der ersten Wicklungssegmente 151A, axial gegenüberliegende Enden, die die Verbindungsabschnitte 153A ausbilden. Jedes der zweiten Wicklungssegmente 151B hat axial gegenüberliegende Enden, die die Verbindungsabschnitte 153B ausbilden. Die Verbindungsabschnitte 153A und 153B der Wicklungssegmente 151A und 151B sind unterschiedlich gestaltet. Zur leichteren Unterscheidung zwischen den Verbindungsabschnitten 151A und 153B werden die Verbindungsabschnitte 153A der ersten Wicklungssegmente 151A im Folgenden auch als die ersten Verbindungsabschnitte 153A bezeichnet. Die Verbindungsabschnitte 153B der zweiten Wicklungssegmente 151B werden im Folgenden auch als die zweiten Verbindungsabschnitte 153B bezeichnet.
Die Zwischenleiterabschnitte 152 jedes der Wicklungssegmente 151A und 151B dienen als spulenseitige Leiterabschnitte, die in der Umfangsrichtung voneinander entfernt angeordnet sind und die Spulenseite CS bilden. Jeder der Verbindungsabschnitte 153A und 153B dient als Spulenendverbindungsabschnitt, der zwei der Zwischenleiterabschnitte 152, die sich an unterschiedlichen Umfangspositionen befinden, mit einer entsprechenden gleichen Phase miteinander verbindet; jeder der Verbindungsabschnitte 153A bildet das entsprechende der Spulenenden CE.
Wie aus der 20 ersichtlich ist, besteht das erste Wicklungssegment 151A aus dem mehrfach gewickelten leitenden Drahtelement CR, um dadurch in seinem Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Form aufzuweisen. Aus der 20 ist der Querschnitt der Zwischenleiterabschnitte 152 dargestellt. Wie aus der 20 ersichtlich ist, ist das leitende Drahtelement CR mehrfach gewickelt, so dass Teile des mehrfach gewickelten leitenden Drahtelements CR in jedem Zwischenleiterabschnitt 152 sowohl in der Umfangsrichtung als auch in der radialen Richtung angeordnet sind. Die angeordneten Teile des mehrfach gewickelten leitenden Drahtelements CR in jedem Zwischenleiterabschnitt 152 des ersten Wicklungssegments 151A sowohl in der Umfangs- als auch in der radialen Richtung führen dazu, dass der entsprechende Zwischenleiterabschnitt 152 eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist. In jedem der ersten Verbindungsabschnitte 153A sind Teile des mehrfach gewickelten leitenden Drahtelements CR so gebogen, dass die gebogenen Teile des mehrfach gewickelten leitenden Drahtelements CR sowohl in der axialen als auch in der radialen Richtung in einem radialen Ende des entsprechenden der ersten Verbindungsabschnitte 153A angeordnet sind. Insbesondere ist das leitende Drahtelement CR in dieser Ausführungsform konzentrisch gewickelt, um dadurch das erste Wicklungssegment 151A zu bilden. Die Art und Weise, wie das leitende Drahtelement CR gewickelt ist, ist jedoch optional. Zum Beispiel kann das leitende Drahtelement CR mehrfach in Form einer Alphaspule gewickelt sein.
Das leitende Drahtelement CR weist beide Enden 154 und 155 auf, die einander gegenüberliegen. Die als Wicklungsenden 154 und 155 bezeichneten Enden 154 und 155 des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR werden aus den jeweiligen Enden eines der ersten Verbindungsabschnitte 153A herausgezogen, der sich an dem zweiten Ende (oberes Ende) des ersten Wicklungssegments 151A aus der 19(b) befindet. Eines der Wicklungsenden 154 und 155 stellt den Beginn der Wicklung des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR dar, und das andere Ende stellt das Ende der Wicklung des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR dar. Eines der Wicklungsenden 154 und 155 ist mit einem Stromeingangs-/-Ausgangs- (E/A bzw. I/O) -Anschlussverbunden, und das andere der Wicklungsenden 154 und 155 ist mit dem Neutralpunkt verbunden.
Jeder Zwischenleiterabschnitt 152 des ersten Wicklungssegments 151A ist mit einem blattartigen Isoliermantel 157 bedeckt. Die 19(a) zeigt das erste Spulenmodul 150A, in dem die Zwischenleiterabschnitte 152 mit den Isoliermänteln 157 bedeckt sind, mit anderen Worten, die Zwischenleiterabschnitte 152 sind innerhalb der Isoliermäntel 157 angeordnet, jedoch wird der Einfachheit halber eine Kombination aus jedem der Zwischenleiterabschnitte 152 und einem entsprechenden der Isoliermäntel 157 mit der Ziffer 152 bezeichnet. Dasselbe gilt für Die 22(a), auf die später noch eingegangen wird.
Jeder Isoliermantel 157 besteht aus einem Folienelement FM, das eine vorbestimmte Länge aufweist, die einer axialen Länge eines Abschnitts des Zwischenleiterabschnitts 152 entspricht. Der Abschnitt sollte mit einem isolierenden Material bedeckt sein. Das Folienelement FM ist um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt. Das Folienelement FM besteht zum Beispiel aus Polyethylennaphthalat (PEN). Das Folienelement FM besteht insbesondere aus einem Folienträger mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche, die sich gegenüberliegen, und einer schäumbaren Haftschicht, die auf der ersten Oberfläche des Folienträgers angebracht ist. Das Folienelement FM wird mit Hilfe der Haftschicht um eine äußere Umfangsfläche des Zwischenleiterteils 152 gewickelt und daran befestigt. Die Klebeschicht kann aus einem nicht schäumbaren Klebstoff bestehen.
Wie aus der 20 ersichtlich ist, sind Teile des mehrfach gewickelten leitenden Drahtelements CR in jedem Zwischenleiterabschnitt 152 sowohl in der Umfangsrichtung als auch in der radialen Richtung angeordnet. Dies führt dazu, dass jeder Zwischenleiterabschnitt 152 in seinem Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist. Das Folienelement FM ist um die äußere Umfangsfläche jedes Zwischenleiterabschnitts 152 gewickelt, wobei die beiden Umfangsenden des Folienelements FM einander überlappen, so dass der Isoliermantel 157 auf dem Zwischenleiterabschnitt 152 angeordnet ist. Das Folienelement FM besteht aus einem rechteckigen Blatt, das in der Längsrichtung eine vorbestimmte Länge hat, die länger als eine einzelne Umschlingungslänge jedes Zwischenleiterabschnitts 152 ist, und eine vorbestimmte Länge in Querrichtung hat, die länger ist als die des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152. Das rechteckige Folienelement FM wird um die äußere Umfangsfläche jedes Zwischenleiterabschnitts 152 gewickelt, während es entlang der jeweiligen Seiten des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 gefaltet wird. Der aus der Haftschicht hergestellte Schaumstoff wird in einen Zwischenraum zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 152 und dem darum gewickelten Folienelement FM gefüllt. Die Klebeschicht eines der überlappenden Umfangsenden des Folienelements FM wird mit der Klebeschicht des anderen der überlappenden Umfangsenden des Folienelements FM verbunden.
Genauer gesagt hat jeder Zwischenleiterabschnitt 152 ein Paar erster und zweiter einander gegenüberliegender Umfangsseiten, von denen sich jede in einer entsprechenden Umfangsrichtung des Statorkerns 62 erstreckt, und ein Paar erster und zweiter einander gegenüberliegender Radialseiten, von denen sich jede in einer entsprechenden radialen Richtung des Statorkerns 62 erstreckt. Der Isoliermantel 157 ist um jeden Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt, um alle Seiten davon zu bedecken. Die erste Umfangsseite jedes Zwischenleiterabschnitts 152 einer Phasenwicklung liegt der ersten Umfangsseite eines in der Umfangsrichtung benachbarten Zwischenleiterabschnitts 152 einer anderen Phasenwicklung gegenüber. Die überlappenden Umfangsenden des Filmteils FM werden auch als überlappender Abschnitt OL bezeichnet. Der überlappende Abschnitt OL des um jeden Zwischenleiterabschnitt 152 einer Phasenwicklung gewickelten Filmteils FM befindet sich auf der ersten Umfangsseite des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 der einen Phasenwicklung. Das heißt, in dem ersten Wicklungssegment 151A befindet sich der überlappende Abschnitt OL des Filmteils FM auf derselben ersten Umfangsseite jedes der Zwischenleiterabschnitte 152.
In dem ersten Wicklungssegment 151A erstreckt sich der um jeden Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelte Isoliermantel 157 zwischen einem Teil des unterseitigen Verbindungsabschnitts 153A und einem Teil des oberseitigen Verbindungsabschnitts 153A; der Teil des unterseitigen Verbindungsabschnitts 153A ist mit der Isolierabdeckung 162 und der Teil des oberseitigen Verbindungsabschnitts 153A ist mit der Isolierabdeckung 161 abgedeckt. Mit anderen Worten, der Teil des unteren Verbindungsabschnitts 153A befindet sich innerhalb der Isolierabdeckung 162 und der Teil des oberen Verbindungsabschnitts 153A befindet sich innerhalb der Isolierabdeckung 161. Aus der 17 stellt das Bezugszeichen AX1 einen Teil des ersten Spulenmoduls 150A dar, der durch die Isolierabdeckungen 161 und 162 nicht abgedeckt ist. Der Isoliermantel 157 ist vorgesehen, um einen erweiterten Abschnitt des ersten Spulenmoduls 150A abzudecken, der axial breiter als der Abschnitt AX1 des ersten Spulenmoduls 150A ist.
Im Folgenden wird die Konfiguration von jeder der Isolierabdeckungen 161 und 162 beschrieben.
Die Isolierabdeckung 161 ist so montiert, dass sie den ersten Verbindungsabschnitt 153A, der an dem zweiten Ende des ersten Wicklungssegments 151A angeordnet ist, in der axialen Richtung abdeckt. Die Isolierabdeckung 162 ist so montiert, dass sie den ersten Verbindungsabschnitt 153A, der an dem ersten Ende des ersten Wicklungssegments 151A angeordnet ist, in der axialen Richtung abdeckt. Die 21(a) und 21(b) sind perspektivische Ansichten, die die Isolierabdeckung 161 aus verschiedenen Richtungen zeigen.
Wie aus der 21(a) und 21(b) ersichtlich ist, hat die Isolierabdeckung 161 ein Paar Seitenwände 171, eine Außenwand 172, eine axial innere Wand 173 und eine Vorderwand 174. Die Seitenwände 171 bilden Seiten der Isolierabdeckung 161, die an verschiedenen Positionen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 62 angeordnet sind. Die Außenwand 172 bildet eine axial äußere Seite der Isolierabdeckung 161. Die Vorderwand 174 bildet eine radial innere Seite der Isolierabdeckung 161. Jede der Wände 171 bis 174 hat eine plattenartige Form und ist so aneinandergefügt, dass sie eine massive Form mit einer radial äußeren Öffnungsfläche aufweist. Jede der Seitenwände 171 ist so angeordnet, dass sie auf die Mittelachse der Kernbaugruppe CA ausgerichtet ist, an der die Statorwicklung 61 einschließlich der Seitenwände 171 montiert ist. Während die ersten Spulenmodule 150A in der Umfangsrichtung angeordnet sind, sind die Seitenwände 171 jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 einander zugewandt, wobei sie einander berühren oder aneinander angrenzen. Dadurch können die ersten Spulenmodule 150A in der Umfangsrichtung angeordnet werden, während sie voneinander elektrisch isoliert sind.
In der Außenwand 172 der Isolierabdeckung 161 ist eine Öffnung 175a ausgebildet. Durch die Öffnung 175a kann das Wicklungsende 154 des ersten Wickelsegments 151A aus dem Inneren der Isolierabdeckung 161 herausgezogen werden. Die Vorderwand 174 der Isolierabdeckung 161 weist die Öffnung 175b auf, die von der Innenseite der Isolierabdeckung 161 her durch sie hindurchgeführt ist. Die Öffnung 175b ermöglicht es, das Wicklungsende 155 des ersten Wickelsegments 151A von der Innenseite der Isolierabdeckung 161 aus durch sie hindurchzuziehen. Das Wicklungsende 154 des ersten Wicklungssegments 151A wird durch die Öffnung 175a der Außenwand 172 in einer entsprechenden radialen Richtung herausgezogen und erstreckt sich danach in der axialen Richtung. Das Wicklungsende 155 des ersten Wicklungssegments 151A wird aus dem Inneren der Isolierabdeckung 161 durch die Öffnung 175b der Vorderwand 174 in der Umfangsrichtung herausgezogen und erstreckt sich danach in einer entsprechenden radialen Richtung.
Jede der Seitenwände 171 der Isolierabdeckung 161 hat die Aussparung 177, die an einer Ecke an dem Schnittpunkt der entsprechenden Seitenwand 171 und der Vorderwand 174 angeordnet ist. Die Aussparung 177 jeder Seitenwand 171 erstreckt sich in der axialen Richtung und hat in ihrem Querschnitt eine halbkreisförmige Form. Die Isolierabdeckung 161 hat eine Mittellinie entlang einer entsprechenden radialen Richtung. Eine Seite der Isolierabdeckung 161 relativ zu der Mittellinie in der Umfangsrichtung und die andere Seite der Isolierabdeckung 161 relativ zu der Mittellinie in der Umfangsrichtung sind symmetrisch zueinander um die Mittellinie. Die Außenwand 172 der Isolierabdeckung 161 weist ein Paar Vorsprünge 178 auf, die an entsprechenden Positionen angeordnet sind, die zueinander um die Mittellinie in der Umfangsrichtung symmetrisch sind. Jeder Vorsprung 178 erstreckt sich in der axialen Richtung.
Im Folgenden werden zusätzliche Informationen über die Aussparungen 177 der Isolierabdeckung 161 beschrieben. Wie aus der 20 ersichtlich ist, haben die ersten Verbindungsabschnitte 153A des ersten Wicklungssegments 151A eine vertiefte Form, die zu der radialen Innenseite, d. h. zu der Kernbaugruppe CA hin, konvex ist. Dies führt dazu, dass zwischen den in der Umfangsrichtung benachbarten ersten Verbindungsabschnitten 153A jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares von ersten Spulenmodulen 150A ein umlaufender Zwischenraum gebildet wird, der in dem Maße breiter wird, wie er sich der Kernbaugruppe CA nähert. Bei dieser Ausführungsform werden die Umfangsräume verwendet, um die Aussparungen 177 in den Seitenwänden 171 der Isolierabdeckung 161 zu bilden, d.h. außerhalb des gekrümmten Abschnitts des ersten Verbindungsabschnitts 153A.
Ein Temperatursensor, wie z. B. ein Thermistor, kann an dem ersten Wicklungssegment 151A angebracht sein. In dieser Modifikation weist die Isolierabdeckung 161 vorzugsweise eine durchgehende Öffnung auf. Durch die Öffnung können die von dem Temperatursensor ausgehenden Signalleitungen aus dem Inneren der Isolierabdeckung 161 herausgeführt werden. Durch diese Modifikation kann der Temperatursensor effizient in die Isolierabdeckung 161 eingebaut werden.
Obwohl dies nicht im Detail anhand von Zeichnungen beschrieben ist, hat die Isolierabdeckung 162 im Wesentlichen die gleiche Struktur wie die Isolierabdeckung 161. Insbesondere hat die Isolierabdeckung 162, wie die Isolierabdeckung 161, ein Paar Seitenwände 171, die Außenwand 172, die axial innere Wand 173 und die Vorderwand 174. Die Seitenwände 171 bilden Seiten der Isolierabdeckung 162, die an verschiedenen Positionen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 62 angeordnet sind. Die Außenwand 172 stellt eine axial äußere Seite der Isolierabdeckung 162 dar. Die Vorderwand 174 bildet eine radial innere Seite der Isolierabdeckung 162. Jede der Seitenwände 171 der Isolierabdeckung 162 hat eine Aussparung 177, die an einer Ecke an dem Schnittpunkt der entsprechenden Seitenwand 171 und der Vorderwand 174 angeordnet ist. Die Aussparung 177 jeder Seitenwand 171 erstreckt sich in der axialen Richtung und hat in ihrem Querschnitt eine halbkreisförmige Form. An der Außenwand 172 der Isolierabdeckung 162 ist ein Paar von Vorsprüngen 178 angebracht. Die Isolierabdeckung 162 weist als unterschiedlichen Punkt zu der Isolierabdeckung 161 keine Öffnungen auf, durch die die Wicklungsenden 154 und 155 aus dem Inneren der Isolierabdeckung herausgezogen werden können.
Jede der Isolierabdeckungen 161 und 162 hat in der axialen Richtung eine vorbestimmte Höhe W11, W12. Insbesondere hat die Isolierabdeckung 161 die Höhe W11 (d.h. die Breite eines Teils der Isolierabdeckung 161, der durch die Seitenwände 171 und die Vorderwand 174 in der axialen Richtung gebildet wird). In ähnlicher Weise hat die Isolierabdeckung 162 die Höhe W12 (d. h. die Breite eines Abschnitts der Isolierabdeckung 162, der von den Seitenwänden 171 und der Vorderwand 174 in der axialen Richtung gebildet wird). Wie aus der 17 ersichtlich ist, ist die Höhe W11 der Isolierabdeckung 161 größer als die Höhe W12 der Isolierabdeckung 162, was durch die Beziehung W11 W12 ausgedrückt wird. Das heißt, wenn das Wicklungssegment 151A aus dem mehrfach gewickelten leitenden Drahtelement CR besteht, besteht das mehrfach gewickelte leitende Drahtelement CR aus vielen Windungen des leitenden Drahtelements CR, während die Windungen in einer Richtung senkrecht zu der Wickelrichtung jeder Windung verschoben sind. Dies kann dazu führen, dass die axiale Breite der Windungen des leitenden Drahtelements CR größer wird. Außerdem deckt die Isolierabdeckung 161 den ersten Verbindungsabschnitt 153A ab, der den Beginn der Wicklung des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR und das Ende der Wicklung des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR hat. Dies kann dazu führen, dass die Anzahl der überlappenden Teile des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR in dem ersten Verbindungsabschnitt 153A größer ist, was dazu führt, dass die axiale Breite der Windungen des Leiterdrahtelements CR größer wird. Unter diesem Gesichtspunkt wird die Höhe W11 der Isolierabdeckung 161 größer als die Höhe W12 der Isolierabdeckung 162 gewählt. Dies verhindert eine Begrenzung der Windungszahl des Leiterdrahtelements CR im Vergleich mit einem Fall, in dem die Isolierabdeckungen 161 und 162 die gleiche Höhe haben.
Im Folgenden wird die Konfiguration des zweiten Spulenmoduls 150B beschrieben.
Die 22(a) ist eine perspektivische Ansicht des Spulenmoduls 150B, und die 22(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht von Bauteilen des ersten Spulenmoduls 150B. Die 23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 23-23 aus der 22(a).
Wie aus den 22(a) und 22(b) ersichtlich ist, hat das zweite Spulenmodul 150B das zweite Wicklungssegment 151B und die Isolierabdeckungen 163 und 164, was dem ersten Spulenmodul 150A ähnlich ist. Das zweite Wicklungssegment 151B besteht aus einem leitenden Drahtelement CR, das mehrfach gewickelt ist. Die Isolierabdeckungen 163 und 164 sind in der axialen Richtung an den jeweiligen ersten und zweiten Enden des zweiten Wicklungssegments 151B angebracht. Jede der Isolierabdeckungen 163 und 164 ist durch ein isolierendes Material, wie z.B. ein Kunstharzmaterial, in die entsprechende Form gegossen.
Das zweite Wicklungssegment 151B besteht aus einem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 und dem Paar von zweiten Verbindungsabschnitten 153B. Die Zwischenleiterabschnitte 152 sind so angeordnet, dass sie sich linear und parallel zueinander erstrecken. Jeder der Zwischenleiterabschnitte 152 hat gegenüberliegende erste und zweite axiale Enden, die jeweils den ersten und zweiten axialen Enden des zweiten Wicklungssegments 151B entsprechen. Einer der zweiten Verbindungsabschnitte 153B verbindet die ersten axialen Enden der jeweiligen Zwischenleiterabschnitte 152 miteinander, und der andere der zweiten Verbindungsabschnitte 153B verbindet die zweiten axialen Enden der jeweiligen Zwischenleiterabschnitte 152 miteinander. Die Anordnung der Zwischenleiterabschnitte 152 und der zweiten Verbindungsabschnitte 153B bildet das ringförmige Wicklungssegment 151B. Die Konfiguration jedes Zwischenleiterabschnitts 152 des zweiten Wicklungssegments 151B ist die gleiche wie die des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 des ersten Wicklungssegments 151A. Im Gegensatz dazu ist die Konfiguration jedes der zweiten Verbindungsabschnitte 153B anders als die des entsprechenden ersten Verbindungsabschnitts 153A. Insbesondere erstreckt sich jeder der zweiten Verbindungsabschnitte 153B von dem Zwischenleiterabschnitt 152 linear in der axialen Richtung, ohne radial gebogen zu sein. in der 18 sind das erste Wicklungssegment 151A und das zweite Wicklungssegment 151B im Vergleich zueinander dargestellt.
Das leitende Drahtelement CR hat beide Enden 154 und 155, die einander gegenüberliegen. Die als Wicklungsenden 154 und 155 bezeichneten Enden 154 und 155 des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR werden aus den jeweiligen Enden eines der zweiten Verbindungsabschnitte 153B herausgezogen, der sich an dem zweiten Ende (oberes Ende) des zweiten Wicklungssegments 151B aus der 22(b) befindet. Eines der Wicklungsenden 154 und 155 stellt den Beginn der Wicklung des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR dar, und das andere Ende stellt das Ende der Wicklung des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR dar. Eines der Wicklungsenden 154 und 155 ist mit dem Stromeingangs-/-Ausgangs- (E/A bzw. I/O) -Anschluss verbunden, und das andere der Wicklungsenden 154 und 155 ist mit dem Neutralpunkt verbunden.
Jeder Zwischenleiterabschnitt 152 des zweiten Wicklungssegments 151B ist mit dem blattartigen Isoliermantel 157 bedeckt, der dem ersten Wicklungssegment 151A ähnlich ist. Der Isoliermantel 157 besteht aus einem Folienelement FM, das eine vorbestimmte Länge hat, die einer axialen Länge eines Abschnitts des Zwischenleiterabschnitts 152 entspricht. Der Abschnitt sollte mit einem Isoliermaterial bedeckt sein. Das Folienelement FM wird um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt.
Die Konfiguration des Isoliermantels 157 des zweiten Wicklungssegments 151B ist im Wesentlichen identisch mit der des Isoliermantels 157 des ersten Wicklungssegments 151A. Wie aus der 23 ersichtlich ist, ist insbesondere das Folienelement FM um die äußere Umfangsfläche jedes Zwischenleiterabschnitts 152 gewickelt, während die beiden Umfangsenden des Folienelements FM einander überlappen. Genauer gesagt hat jeder Zwischenleiterabschnitt 152 ein Paar einander gegenüberliegende erste und zweite Umfangsseiten, die sich jeweils in einer entsprechenden Umfangsrichtung des Statorkerns 62 erstrecken, und ein Paar einander gegenüberliegende erste und zweite radiale Seiten, die sich jeweils in einer entsprechenden radialen Richtung des Statorkerns 62 erstrecken. Der Isoliermantel 157 ist um jeden Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt, um alle Seiten davon zu bedecken. Die erste Umfangsseite jedes Zwischenleiterabschnitts 152 einer Phasenwicklung liegt der ersten Umfangsseite eines in der Umfangsrichtung benachbarten Zwischenleiterabschnitts 152 einer anderen Phasenwicklung gegenüber. Die überlappenden Abschnitte OL des Filmteils FM, die um jeden Zwischenleiterabschnitt 152 einer Phasenwicklung gewickelt sind, befinden sich an der ersten Umfangsseite des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 der einen Phasenwicklung. Das heißt, in dem zweiten Wicklungssegment 151B befindet sich der überlappende Abschnitt OL des Filmteils FM auf derselben ersten Umfangsseite jedes der Zwischenleiterabschnitte 152.
Im zweiten Wicklungssegment 151B erstreckt sich der um jeden Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelte Isoliermantel 157 zwischen einem Teil des unterseitigen Verbindungsabschnitts 153B und einem Teil des oberseitigen Verbindungsabschnitts 153B; der Teil des unterseitigen Verbindungsabschnitts 153B ist mit der Isolierabdeckung 164 und der Teil des oberseitigen Verbindungsabschnitts 153B ist mit der Isolierabdeckung 163 abgedeckt. Mit anderen Worten befindet sich der Teil des unteren Verbindungsabschnitts 153B innerhalb der Isolierabdeckung 164 und der Teil des oberen Verbindungsabschnitts 153B befindet sich innerhalb der Isolierabdeckung 163. In der 17 stellt das Bezugszeichen AX2 einen Teil des zweiten Spulenmoduls 150B dar, der durch die Isolierabdeckungen 163 und 164 nicht abgedeckt ist. Der Isoliermantel 157 ist vorgesehen, um einen erweiterten Abschnitt des zweiten Spulenmoduls 150B abzudecken, der axial breiter als der Abschnitt AX2 des zweiten Spulenmoduls 150B ist.
Der Isoliermantel 157 des Wicklungssegments 151A erstreckt sich so, dass er einen Teil jedes der Verbindungsabschnitte 153A abdeckt, und der Isoliermantel 157 des Wicklungssegments 151B erstreckt sich in ähnlicher Weise so, dass er einen Teil jedes der Verbindungsabschnitte 153B abdeckt. Insbesondere ist jeder Isoliermantel 157 des ersten Wicklungssegments 151A so angeordnet, dass er (i) einen entsprechenden der Zwischenleiterabschnitte 152 und (ii) einen Teil jedes Verbindungsabschnitts 153A abdeckt, der sich kontinuierlich linear von dem entsprechenden der Zwischenleiterabschnitte 152 erstreckt. Da die axiale Länge des Wicklungssegments 151A sich von der des Wicklungssegments 151B unterscheidet, unterscheidet sich auch der axiale Bereich des Wicklungssegments 151A, das mit dem Isoliermantel 157 bedeckt ist, von dem axialen Bereich des Wicklungssegments 151B, das mit dem Isoliermantel 157 bedeckt ist.
Im Folgenden wird die Konfiguration der beiden Isolierabdeckungen 163 und 164 beschrieben.
Die Isolierabdeckung 163 ist so montiert, dass sie den zweiten Verbindungsabschnitt 153B, der an dem zweiten Ende des zweiten Wicklungssegments 151B angeordnet ist, in der axialen Richtung abdeckt. Die Isolierabdeckung 164 ist so montiert, dass sie den an dem ersten Ende des zweiten Wicklungssegments 151B angeordneten zweiten Verbindungsabschnitt 153B in der axialen Richtung abdeckt. Die 24(a) und 24(b) sind perspektivische Ansichten, die die Isolierabdeckung 163 aus verschiedenen Richtungen zeigen.
Wie aus den 24(a) und 24(b) ersichtlich ist, hat die Isolierabdeckung 163 ein Paar von Seitenwänden 181, die Außenwand 182, die radial innere Vorderwand 183 und die Rückwand 184. Die Seitenwände 181 bilden Seiten der Isolierabdeckung 163, die an verschiedenen Positionen in der Umfangsrichtung des Statorkerns 62 angeordnet sind. Die Außenwand 182 stellt eine axial äußere Seite der Isolierabdeckung 163 dar. Die Vorderwand 183 bildet eine radial innere Seite der Isolierabdeckung 163. Die Rückwand 184 bildet eine radial äußere Seite der Isolierabdeckung 163. Jede der Wände 181 bis 184 hat eine plattenartige Form und ist so aneinandergefügt, dass sie eine massive Form mit einer axial inneren Öffnungsfläche aufweist. Jede der Seitenwände 181 ist so angeordnet, dass sie auf die Mittelachse der Kernbaugruppe CA ausgerichtet ist, an der die Statorwicklung 61 einschließlich der Seitenwände 181 montiert ist. Während die zweiten Spulenmodule 150B in der Umfangsrichtung angeordnet sind, sind die Seitenwände 181 jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 163 einander zugewandt, wobei sie einander berühren oder aneinander angrenzen. Dadurch können die zweiten Spulenmodule 150B in der Umfangsrichtung angeordnet werden, während sie elektrisch voneinander isoliert sind.
Die Vorderwand 183 der Isolierabdeckung 163 weist eine Öffnung 185a auf, die von der Innenseite der Isolierabdeckung 163 her durch sie hindurchgeführt ist. Die Öffnung 185a ermöglicht es, das Wicklungsende 154 des zweiten Wickelsegments 151B von der Innenseite der Isolierabdeckung 163 aus durch sie hindurch zu ziehen. Die Außenwand 182 der Isolierabdeckung 163 weist eine Öffnung 185b auf, die von der Innenseite der Isolierabdeckung 163 her durch sie hindurchgeht. Die Öffnung 185b ermöglicht es, das Wicklungsende 155 des zweiten Wickelsegments 151B von der Innenseite der Isolierabdeckung 163 aus durch sie hindurch zu ziehen.
Die Vorderwand 183 der Isolierabdeckung 163 weist den Vorsprung 186 auf, der von der Vorderwand 183 radial nach innen ragt. Der Vorsprung 186 ist in der Mitte zwischen den Seitenwänden 181 in der Umfangsrichtung angeordnet und ist so konfiguriert, dass er radial weiter als jeder zweite Verbindungsabschnitt 153B nach innen ragt. Das heißt, die vorspringende Länge des Vorsprungs 186 ist größer als die vorspringende Länge jedes zweiten Verbindungsabschnitts 153B. Der Vorsprung 186 hat eine sich verjüngende Form, die sich von oben gesehen radial nach innen verjüngt. Der Vorsprung 186 hat ein sich erstreckendes Ende und das Durchgangsloch 187, das durch das sich erstreckende Ende ausgebildet ist. Das Durchgangsloch 187 erstreckt sich in der axialen Richtung. Die Konfiguration des Vorsprungs 186 kann frei gestaltet werden, solange

(1) Der Vorsprung 186 weiter als jeder zweite Verbindungsabschnitt 153B radial nach innen ragt;
(2) das vorstehende Ende des Vorsprungs 186 von einer Durchgangsbohrung 187 durchsetzt ist, die in der Umfangsrichtung in gewissen Abständen zu den Seitenwänden 181 angeordnet ist.

Insbesondere weist das sich erstreckende Ende des Vorsprungs 186 eine geringere axiale Dicke als eine axiale Dicke des übrigen Teils des Vorsprungs auf. Das sich erstreckende Ende des Vorsprungs 186, das eine geringere Dicke aufweist, ist als Abschnitt 186a mit geringer Höhe definiert. Der Abschnitt 186a mit geringer Höhe des Vorsprungs 186 ist von einem Durchgangsloch 187 durchzogen. Die axiale Höhe des Abschnitts 186a mit geringer Höhe des Vorsprungs 186 jedes zweiten Spulenmoduls 150B relativ zu der Endfläche des ersten Endes des inneren zylindrischen Elements 81 ist geringer als die axiale Höhe des oberen Verbindungsabschnitts 153B des entsprechenden zweiten Spulenmoduls 150B, während die zweiten Spulenmodule 150B an der Kernbaugruppe CA montiert sind.
Wie aus der 23 ersichtlich ist, weist der verbleibende Teil des Vorsprungs 186 ein Paar von Durchgangslöchern 188 auf, die durch ihn hindurch ausgebildet sind. Die Durchgangslöcher 188 des Vorsprungs 186 ermöglichen das Auftragen von Klebstoff durch die Durchgangslöcher 188, während die Isolierabdeckungen 161 und 163 axial übereinanderliegen. Dies führt dazu, dass der aufgetragene Klebstoff zwischen die axial überlappenden Isolierabdeckungen 161 und 163 gefüllt wird.
Obwohl dies aus den Zeichnungen nicht ersichtlich ist, hat die Isolierabdeckung 164 im Wesentlichen die gleiche Struktur wie die Isolierabdeckung 163. Insbesondere hat die Isolierabdeckung 164, wie die Isolierabdeckung 163, ein Paar Seitenwände 181, die Außenwand 182, die radial innere Vorderwand 183 und die Rückwand 184. Die Seitenwände 181 bilden Seiten der Isolierabdeckung 164 aus, die in der Umfangsrichtung des Statorkerns 62 an verschiedenen Positionen angeordnet sind. Die Außenwand 182 stellt eine axial äußere Seite der Isolierabdeckung 164 dar. Die Vorderwand 183 bildet eine radial innere Seite der Isolierabdeckung 164. Die Rückwand 184 bildet eine radial äußere Seite der Isolierabdeckung 164. Die Vorderwand 183 der Isolierabdeckung 164 hat einen Vorsprung 186, der von der Vorderwand 183 aus radial nach innen ragt. Der Vorsprung 186 hat ein durchgehendes Loch 187, das durch das sich erstreckende Ende ausgebildet ist. An anderen Stellen der Isolierabdeckung 164 als an der Isolierabdeckung 163 sind in der Isolierabdeckung 164 keine Öffnungen zum Herausziehen der Wicklungsenden 154 und 155 des zweiten Wicklungssegments 151B aus dem Inneren derselben ausgebildet.
Jede Seitenwand 181 der Isolierabdeckung 163 hat eine vorbestimmte radiale Breite W21, und jede Seitenwand 181 der Isolierabdeckung 164 hat eine vorbestimmte radiale Breite W22. Wie aus der 17 ersichtlich ist, ist insbesondere die radiale Breite W21 der Isolierabdeckung 163 größer als die radiale Breite W22 der Isolierabdeckung 164, was durch die folgende Beziehung „W21 > W22“ ausgedrückt ist. Das heißt, wenn das Wicklungssegment 151B aus dem mehrfach gewickelten leitenden Drahtelement CR besteht, deckt die Isolierabdeckung 163 den zweiten Verbindungsabschnitt 153B ab, der den Beginn der Wicklung des mehrfach gewickelten leitenden Drahtelements CR und das Ende der Wicklung des mehrfach gewickelten leitenden Drahtelements CR hat. Dies kann dazu führen, dass die Anzahl der überlappenden Teile des mehrfach gewickelten Leiterdrahtelements CR in dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B größer ist, was dazu führt, dass die axiale Breite der Windungen des Leiterdrahtelements CR größer ist. Unter diesem Gesichtspunkt ist die radiale Breite W21 der Isolierabdeckung 163 größer als die radiale Breite W22 der Isolierabdeckung 164 eingestellt. Dies verhindert eine Begrenzung der Windungszahl des Leiterdrahtelements CR im Vergleich zu einem Fall, in dem die Isolierabdeckungen 163 und 164 die gleiche radiale Breite haben.
Die 25 ist eine Ansicht, die zeigt, wie die überlappenden Abschnitte OL der jeweiligen Folienelemente FM angeordnet sind, während die Spulenmodule 150A und 150B in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Wie oben beschrieben wurde, ist das Folienelement FM um die äußere Umfangsfläche jedes Zwischenleiterteils 152 jedes Spulenmoduls 150A, 150B gewickelt, wobei

(1) beide Umfangsenden des Folienelementes FM einander als der überlappende Abschnitt OL überlappen;
(2) der überlappende Abschnitt OL des Filmteils FM sich an der ersten Umfangsseite des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 befindet; die erste Umfangsseite dem Zwischenleiterabschnitt 152 einer anderen Phase zugewandt ist (siehe die 20 und 23).

Dies führt dazu, dass der überlappende Abschnitt OL jedes Filmteils FM auf derselben Seite, d. h. auf der rechten Seite aus der 25, des entsprechenden Zwischenleiterabschnitts 152 in der Umfangsrichtung angeordnet ist. Dies führt daher dazu, dass der überlappende Abschnitt OL des Filmelements FM des Zwischenleiterabschnitts 152 eines einphasigen Wicklungssegments 151A und der überlappende Abschnitt OL des Filmelements FM des Zwischenleiterabschnitts 152 eines anderen einphasigen Wicklungssegments 151B, das in der Umfangsrichtung an das einphasige Wicklungssegment 151A angrenzt, in der Umfangsrichtung nicht miteinander überlappen. Zwischen dem in der Umfangsrichtung benachbarten Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 befinden sich höchstens drei Teile der Filmteile FM.
Im Folgenden wird die Konfiguration der Spulenmodule 150A und 150B beschrieben, die mit der Kernbaugruppe CA zusammengebaut werden.
Die axiale Länge des Spulenmoduls 150A unterscheidet sich von der des Spulenmoduls 150B, und die Konfiguration der einzelnen Verbindungsabschnitte 153A des Spulenmoduls 150A unterscheidet sich von der des entsprechenden Verbindungsabschnitts 153B des Spulenmoduls 150B. Die Spulenmodule 150A und 150B sind an der Kernbaugruppe CA montiert, wobei die ersten Verbindungsabschnitte 153A jedes Spulenmoduls 150A radial näher an der Kernbaugruppe CA und die zweiten Verbindungsabschnitte 153B jedes Spulenmoduls 150B radial weiter von der Kernbaugruppe CA entfernt angeordnet sind. Die Isolierabdeckungen 161 bis 164 sind an der Kernbaugruppe CA befestigt, wobei die Isolierabdeckungen 161 und 163 an dem zweiten Ende der Kernbaugruppe CA axial übereinanderliegen und die Isolierabdeckungen 162 und 164 an dem ersten Ende der Kernbaugruppe CA axial übereinanderliegen.
Die 26 ist eine Draufsicht, die zeigt, dass die Isolierabdeckungen 161 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, während die ersten Spulenmodule 150A an der Kernbaugruppe CA montiert sind. Die 27 ist eine Draufsicht, die zeigt, dass die Isolierabdeckungen 161 und 163 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, während die ersten und zweiten Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA montiert sind. Die 28(a) ist eine Längsschnittansicht, die zeigt, dass die Spulenmodule 150A und 150B an der Kernbaugruppe CA montiert sind, bevor die Isolierabdeckungen 161 und 163 mit Hilfe von Befestigungsstiften 191 an der Kernbaugruppe CA befestigt werden. Die 28(b) ist eine Längsschnittansicht, die zeigt, dass die Spulenmodule 150A und 150B nach der Befestigung der Isolierabdeckungen 161 und 163 an der Kernbaugruppe CA unter Verwendung der Befestigungsstifte 191 an der Kernbaugruppe CA montiert werden.
Wie aus der 26 ersichtlich ist, sind die Isolierabdeckungen 161 beim Zusammenbau der ersten Spulenmodule 150 mit der Kernbaugruppe CA in der Umfangsrichtung so angeordnet, dass die Seitenwände 171 jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 einander zugewandt sind, wobei sie einander berühren oder aneinander angrenzen. Jedes in der Umfangsrichtung benachbarte Paar der Isolierabdeckungen 161 ist so angeordnet, dass eine Grenzlinie LB, die sich entlang der einander zugewandten Seitenwände 171 erstreckt, axial mit einer entsprechenden der Aussparungen 105 ausgerichtet ist, die in der Außenfläche der Endplatte 91 des inneren zylindrischen Elements 81 ausgebildet sind. Da die Seitenwände 171 jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 miteinander in Berührung stehen oder aneinander angrenzen, bilden die Aussparungen 177 jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 ein Durchgangsloch, das sich in der axialen Richtung erstreckt. Das in jedem in der Umfangsrichtung benachbarten Paar der Isolierabdeckungen 161 gebildete Durchgangsloch ist axial mit der entsprechenden der Aussparungen 105 der Endplatte 91 des inneren zylindrischen Elements 81 ausgerichtet.
Wie aus der 27 ersichtlich ist, werden die zweiten Spulenmodule 150B mit der Baugruppe aus den ersten Spulenmodulen 150A und der Kernbaugruppe CA zusammengebaut. Dieser Zusammenbau der zweiten Spulenmodule 150B mit der Kernbaugruppe CA führt dazu, dass die Seitenwände 181 jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 163 einander zugewandt sind und miteinander in Berührung sind oder nebeneinander liegen. Diese Montage der zweiten Spulenmodule 150B an der Kernbaugruppe CA führt auch dazu, dass sich die Verbindungsabschnitte 153A und 153B auf einem virtuellen Kreis schneiden, entlang dessen die Zwischenleiterabschnitte 152 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, während die Montage der Spulenmodule 150A und 150B und der Kernbaugruppe CA von oben betrachtet wird. Jede Isolierabdeckung 163 ist so angeordnet, dass

(1) der Vorsprung 186 axial mit einer Begrenzung eines entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 überlappt ist;
(2) die Durchgangsbohrung 187 axial mit der Durchgangsbohrung ausgerichtet ist, die durch die Aussparungen 177 eines entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 definiert ist.
(3)

Wenn die zweiten Spulenmodule 150B mit der Baugruppe aus den ersten Spulenmodulen 150A und der Kernbaugruppe CA zusammengebaut werden, wird der Vorsprung 186 jeder Isolierabdeckung 163 durch die Vorsprünge 178 eines entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paares von Isolierabdeckungen 161 geführt. Dies führt dazu, dass das Durchgangsloch 187 des Vorsprungs 186 jeder Isolierabdeckung 163 axial ausgerichtet ist mit

(1) dem von den Aussparungen 177 eines entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paares von Isolierabdeckungen 161 definierten Durchgangsloch;
(2) einer entsprechenden der Aussparungen 105 der Endplatte 91 des inneren zylindrischen Elements 81.

Wenn die Spulenmodule 150B mit der Baugruppe aus der Kernbaugruppe CA und den Spulenmodulen 150A zusammengebaut werden, befindet sich das durch die Aussparungen 177 jedes in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 definierte Durchgangsloch im Inneren. Daher kann es schwierig sein, das Durchgangsloch 187 des Vorsprungs 186 jeder Isolierabdeckung 163 axial mit dem Durchgangsloch auszurichten, das durch die Aussparungen 177 eines entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 definiert ist. Diesbezüglich wird der Vorsprung 186 jeder Isolierabdeckung 163 durch die Vorsprünge 178 eines entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paares von Isolierabdeckungen 161 geführt. Dies ermöglicht eine einfache axiale Ausrichtung der Durchgangsbohrung 187 des Vorsprungs 186 jeder Isolierabdeckung 163 mit der Durchgangsbohrung, die durch die Aussparungen 177 eines entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paares der Isolierabdeckungen 161 definiert ist.
Die Verbindung der Isolierabdeckung 161 und der Isolierabdeckung 613 wird, wie aus der 28(a) und 28(b) ersichtlich ist, durch den Befestigungsstift 191 an einer Überlappung der Isolierabdeckung 161 mit dem Vorsprung 186 der Isolierabdeckung 163 erreicht. Konkret wird eine solche Verbindung dadurch erreicht, dass die Aussparung 105 des inneren zylindrischen Elements 81, die Aussparung 177 der Isolierabdeckung 161 und das Durchgangsloch 187 der Isolierabdeckung 163 aufeinander ausgerichtet werden und dann der Befestigungsstift 191 in sie eingeführt wird, wodurch die Isolierabdeckungen 161 und 163 fest mit dem inneren zylindrischen Element 81 verbunden werden. Dadurch wird jeweils ein in der Umfangsrichtung benachbartes Spulenmodul 150A und 150B mit der Kernbaugruppe CA an dem Spulenende CE über den gemeinsamen Befestigungsstift 191 verbunden. Es ist ratsam, dass jeder der Befestigungsstifte 191 aus einem hoch wärmeleitenden Material, wie z.B. Metall, hergestellt wird.
Wie aus der 28(b) ersichtlich ist, ist der Befestigungsstift 191, der in seiner axialen Richtung gegenüberliegende obere und untere Enden aufweist, für jede Isolierabdeckung 163 durch den Abschnitt 186a mit geringer Höhe der entsprechenden Isolierabdeckung 163 hindurch montiert. In diesem Zustand ist das obere Ende des Befestigungsstifts 191 so angeordnet, dass es über den Abschnitt mit geringer Höhe 186a hinausragt, während es axial niedriger als eine Außenfläche, d. h. eine obere Fläche, der Außenwand 182 der Isolierabdeckung 163 ist. Der Befestigungsstift 191 hat in seiner axialen Richtung eine Länge, und die Länge des Befestigungsstifts 191 ist größer als der axial überlappende Abschnitt des Abschnitts 186a mit geringer Höhe des Vorsprungs 186 und der Isolierabdeckung 161, so dass das obere Ende des Befestigungsstifts 191, das über den Abschnitt mit geringer Höhe 186a hinausragt, als Rand dient. Der Rand des Befestigungsstifts 191 ermöglicht es, dass beim Einführen jedes Befestigungsstifts 191 durch das entsprechende Durchgangsloch 187 und das entsprechende, durch die Aussparungen 177 gebildete Durchgangsloch in die entsprechende Aussparung 105 der entsprechende Befestigungsstift 191 einfach durch das entsprechende Durchgangsloch 187 und das entsprechende, durch die Aussparungen 177 gebildete Durchgangsloch in die entsprechende Aussparung 105 eingeführt werden kann. Das obere Ende des Befestigungsstifts 191 ist axial tiefer als die Außenfläche 173 angeordnet, d.h. als die Oberseite, der Isolierabdeckung 163. Dadurch wird eine Vergrößerung der axialen Länge des Stators 60 durch die vorstehenden Befestigungsstifte 191 verhindert.
Nachdem die Isolierabdeckungen 161 und 163 mit den Befestigungsstiften 191 an der Kernbaugruppe CA befestigt worden sind, wird durch die Durchgangslöcher 188 der Isolierabdeckung 163 Klebstoff aufgetragen, so dass der aufgetragene Klebstoff zwischen die axial überlappenden Isolierabdeckungen 161 und 163 gefüllt wird. Dies führt dazu, dass die axial überlappenden Isolierabdeckungen 161 und 163 fest miteinander verbunden sind. Der Einfachheit halber sind aus den 28(a) und 28(b) die Durchgangslöcher 188 so dargestellt, dass sie durch den verbleibenden Teil des Vorsprungs 186 mit Ausnahme des Abschnitts 186a mit geringer Höhe der Isolierabdeckung 163 zwischen der Außenfläche (Oberseite) der Außenwand 182 und einer Außenfläche, d. h. einer Unterseite, einer Bodenwand der Isolierabdeckung 163 ausgebildet sind; die Bodenwand liegt der Außenwand 182 gegenüber. Tatsächlich können die Durchgangslöcher 188 durch einen dünneren Teil des Vorsprungs 186 gebildet werden; der dünnere Teil des Vorsprungs 186 hat eine geringere axiale Dicke als der übrige Teil des Vorsprungs 186.
Wie aus der 28(b) ersichtlich ist, erfolgt die Befestigung der Isolierabdeckungen 161 und 163 mit dem Befestigungsstift 191 an der axialen Endfläche des Statorhalters 70, die sich radial innerhalb des Statorkerns 62 befindet (d.h. auf der linken Seite der Zeichnung). Die Isolierabdeckungen 161 und 163 sind mit Hilfe des Befestigungsstifts 191 an dem Statorhalter 70 befestigt. Mit anderen Worten sind die ersten Verbindungsabschnitte 153A an den axialen Enden des Statorhalters 70 befestigt. Im Statorhalter 70 befindet sich der Kühlmittelpfad 85, so dass die von den ersten Wicklungssegmenten 151A erzeugte Wärme direkt von den ersten oberen Verbindungsabschnitten 153A auf den Kühlmittelpfad 85 des Statorhalters 70 oder einen Bereich des Statorhalters 70 um den Kühlmittelpfad 85 herum übertragen wird. Zusätzlich ist jeder Befestigungsstift 191 in einer entsprechenden Aussparung 105 des Statorhalters 70 angeordnet, wodurch die Übertragung von Wärme auf den Statorhalter 70 durch den entsprechenden Befestigungsstift 191 erleichtert wird. Die obige Konfiguration der drehenden elektrischen Maschine 10 hat daher eine höhere Leistung der Kühlung der Statorwicklung 61.
Achtzehn Isolierabdeckungen 161 und achtzehn Isolierabdeckungen 163 sind so angeordnet, dass sie einander axial überlappen. Die axial überlappenden Isolierabdeckungen 161 und 173 bilden das Spulenende CE. Achtzehn Aussparungen 105 sind in der Außenfläche des Statorhalters 70 ausgebildet. Die achtzehn Isolierabdeckungen 161 und die achtzehn Isolierabdeckungen 163 sind an der Kernbaugruppe CA an den jeweiligen achtzehn Aussparungen 105 und achtzehn Befestigungsstiften 191 befestigt.
Die Art und Weise, wie die Isolierabdeckungen 162 und 164 an dem ersten Ende der Kernbaugruppe CA in der axialen Richtung montiert werden, ist zwar nicht ersichtlich, ist aber ähnlich dazu, wie die Isolierabdeckungen 161 und 163 in der axialen Richtung an dem zweiten Ende der Kernbaugruppe CA montiert werden. Insbesondere wird die Befestigung der ersten Spulenmodule 150A zunächst dadurch erreicht, dass die Seitenwände 171 der jeweiligen in der Umfangsrichtung benachbarten Isolierabdeckungen 162 in Berührung mit oder nahe beieinander platziert werden, um ein sich axial erstreckendes Durchgangsloch durch die Aussparungen 177 der Isolierabdeckungen 162 zu definieren. Das sich axial erstreckende Durchgangsloch ist mit einer entsprechenden in dem axialen Ende des äußeren zylindrischen Elements 71 ausgebildeten Aussparung 106 ausgerichtet. Die Befestigung jedes zweiten Spulenmoduls 150B erfolgt so, dass die Durchgangsbohrung 187 der Isolierabdeckung 164 mit der Durchgangsbohrung der Isolierabdeckung 163 und der Aussparung 106 des äußeren zylindrischen Elements 71 ausgerichtet ist. Der Befestigungsstift 191 wird in die Aussparungen 106 und 177 und die Durchgangsbohrung 187 eingeführt, wodurch die Isolierabdeckungen 162 und 164 fest mit dem äußeren zylindrischen Element 71 verbunden werden.
Bevorzugt werden alle Spulenmodule 150A an der äußeren Umfangsfläche der Kernbaugruppe CA montiert, und danach werden alle Spulenmodule 150B an der äußeren Umfangsfläche der Kernbaugruppe CA montiert und die Isolierabdeckungen 161 bis 164 mit den Befestigungsstiften 191 an der Kernbaugruppe CA befestigt. Alternativ wird ein erster Schritt ausgeführt, ein Paar aus einem ersten Spulenmodul 150A und einem zweiten Spulenmodul 150B unter Verwendung eines Befestigungsstifts 191 aneinander zu befestigen. Als nächstes wird ein zweiter Schritt ausgeführt, das erste Spulenmodul 150A und das zweite Spulenmodul 150B, die durch den Befestigungsstift 191 aneinander befestigt sind, an der äußeren Umfangsfläche der Kernbaugruppe CA zu befestigen. Dann werden der erste Schritt und der zweite Schritt wiederholt ausgeführt.
Im Folgenden wird das Busschienenmodul 200 beschrieben.
Das Busschienenmodul 200 ist elektrisch mit den Wicklungssegmenten 151 der Spulenmodule 150 verbunden, so dass

(1) erste Enden der Wicklungssegmente 151 für die U-Phase parallel zueinander geschaltet sind,
(2) erste Enden der Wicklungssegmente 151 für die V-Phase parallel zueinander geschaltet sind,
(3) erste Enden der Wicklungssegmente 151 für die W-Phase parallel zueinander geschaltet sind,
(4) zweite Enden der Wicklungssegmente 151 für alle Phasen, die den ersten Enden gegenüberliegen, an einem neutralen Punkt miteinander verbunden sind. Die 29 ist eine perspektivische Ansicht des Busschienenmoduls 200. Die 30 ist eine Längsschnittansicht eines Teils des Busschienenmoduls 200.

Das Busschienenmodul 200 hat einen ringförmigen Ring 201, eine Vielzahl von Anschlussklemmen 202 und drei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse (E/A-Anschlüsse) 203 für die jeweiligen Phasenwicklungen. Die Anschlussklemmen 202 erstrecken sich von dem ringförmigen Ring 201. Der ringförmige Ring 201 besteht aus einem isolierenden Element, wie z. B. Harz, in einer kreisförmigen Form.
Wie aus der 30 ersichtlich ist, hat der ringförmige Ring 201 mehrere, d.h. in dieser Modifikation fünf, im Wesentlichen ringförmige Platten 204, die in der gleichen axialen Richtung gestapelt sind. Die ringförmigen Platten 204 werden auch als im Wesentlichen ringförmig gestapelte Platten 204 bezeichnet. Das Busschienenmodul 200 hat außerdem vier Busschienen 211 bis 214. Jede der Busschienen 211 bis 214 ist an einem entsprechenden, axial benachbarten Paar ringförmig gestapelter Platten 204 angehaftet. Jede der Busschienen 211 bis 214 hat eine ringförmige Form. Die Busschienen 211 bis 214 umfassen eine U-Phasen-Busschiene 211, eine V-Phasen-Busschiene 212, eine W-Phasen-Busschiene 213 und eine Neutralpunkt-Busschiene 214. Diese Busschienen 211 bis 214 sind in der axialen Richtung des Ringes 201 ausgerichtet, wobei ihre Hauptflächen einander gegenüberliegen. Jede der Busschienen 211 bis 214 ist an einem entsprechenden axial benachbarten Paar von ringförmigen Stapelplatten 204 angehaftet. Zum Beispiel werden vorzugsweise Klebefolien verwendet, um jede der Busschienen 211 bis 214 an einem entsprechenden axial benachbarten Paar ringförmiger Stapelplatten 204 anzuhaften. Halbflüssiger Klebstoff oder Flüssigklebstoff kann alternativ auf gegenüberliegende Hauptflächen jeder gestapelten Platte 204 aufgetragen werden, um jede der Busschienen 211 bis 214 mit einem entsprechenden axial benachbarten Paar ringförmiger gestapelter Platten 204 zu verkleben. Erste Enden der Anschlussklemmen 202 sind jeweils mit einer entsprechenden der Busschienen 211 bis 214 in dem ringförmigen Ring 201 verbunden, und zweite Enden der Anschlussklemmen 202 ragen radial aus dem ringförmigen Ring 201 heraus.
An einer oberen Fläche des ringförmigen Rings 201, d.h. an der äußersten der fünf gestapelten Platten 204, ist der der sich ringförmig erstreckende Vorsprung 201a ausgebildet.
Das Busschienenmodul 200 kann so gestaltet sein, dass die Busschienen 211 bis 214 in den Ringförmigen Ring 201 eingebettet sind. Beispielsweise können der Ringförmigen Ring 201 und die in regelmäßigen Abständen angeordneten Busschienen 211 bis 214 einstückig umspritzt sein. Die Busschienen 211 bis 214 des Busschienenmoduls 200 sind zwar in der axialen Richtung ausgerichtet, wobei die Schienenoberfläche jeder Busschiene 211 bis 214 senkrecht zu der axialen Richtung steht, aber die Anordnung der Busschienen 211 bis 214 kann beliebig gewählt werden. Beispielsweise sind die Busschienen 211 bis 214 des Busschienenmoduls 200 in der radialen Richtung ausgerichtet. Alternativ können zwei der Busschienen 211 bis 214 in der axialen Richtung und die restlichen zwei in der radialen Richtung ausgerichtet sein. Die Busschienen 211 bis 214 können sich in die jeweiligen Richtungen erstrecken.
Wie aus der 29 ersichtlich ist, sind die Anschlussklemmen 202 in der Umfangsrichtung des ringförmigen Rings 201 ausgerichtet. Jede der Anschlussklemmen 202 erstreckt sich in der axialen Richtung des ringförmigen Rings 201 radial außerhalb des Busschienenmoduls 200. Die Anschlussklemmen 202 umfassen Anschlussklemmen, die mit der U-Phasen-Busschiene 211 verbunden sind, Anschlussklemmen, die mit der V-Phasen-Busschiene 212 verbunden sind, Anschlussklemmen, die mit der W-Phasen-Busschiene 213 verbunden sind, und Anschlussklemmen, die mit der Neutralpunkt-Busschiene 214 verbunden sind. Die Anzahl der Anschlussklemmen 202 ist identisch mit der Anzahl der Wicklungsenden 154 und 155 der Wicklungssegmente 151 der Spulenmodule 150, so dass die Anschlussklemmen 202 jeweils mit den Wicklungsenden 154 und 155 verbunden sind. Dies führt dazu, dass das Busschienenmodul 200 mit jedem der U-Phasen-Wicklungssegmente 151, der V-Phasen-Wicklungssegmente 151 und der W-Phasen-Wicklungssegmente 151 verbunden ist.
Die E/A-Anschlüsse 203 bestehen z.B. aus einem Busschienenmaterial und erstrecken sich in der axialen Richtung. Die E/A-Anschlüsse 203 umfassen einen U-Phasen-E/A-Anschluss 203U, einen V-Phasen-E/A-Anschluss 203V und einen W-Phasen-E/A-Anschluss 203W. Der U-Phasen-E/A-Anschluss 203U, der V-Phasen-E/A-Anschluss 203V und der W-Phasen-E/A-Anschluss 203W sind mit der jeweiligen U-Phasen-Busschiene 211, der V-Phasen-Busschiene 212 und der W-Phasen-Busschiene 213 in dem Ring 201 verbunden. Jeder Phasenwicklung der Statorwicklung 61 wird von einem nicht dargestellten Wechselrichter über eine der entsprechenden E/A-Anschlüsse 203 elektrische Energie zugeführt. Elektrische Leistung wird von einem nicht dargestellten Wechselrichter über einen entsprechenden der E/A-Anschlüsse 203 an den nicht dargestellten Wechselrichter von jeder Phasenwicklung der Statorwicklung 61 ausgegeben.
In das Busschienenmodul 200 können Stromsensoren zur Messung eines U-Phasen-Stroms, eines V-Phasen-Stroms bzw. eines W-Phasen-Stroms integriert sein. In diesem Fall können Strommessanschlüsse für das Busschienenmodul 200 vorgesehen sein. Von jedem Stromsensor gemessene elektrische Strominformationen können über einen entsprechenden der Strommessanschlüsse an eine nicht dargestellte Steuerung ausgegeben werden.
Der ringförmige Ring 201 hat eine innere Umfangsfläche und Vorsprünge 205, die sich von der inneren Umfangsfläche radial nach innen erstrecken. Jeder der Vorsprünge 205 dient als Halterung, die an dem Statorhalter 70 befestigt wird. Jeder der Vorsprünge 205 hat ein sich erstreckendes Ende und das Durchgangsloch 206, das durch das sich erstreckende Ende desselben gebildet wird. Die Durchgangsbohrung 206 jedes Vorsprungs 205 erstreckt sich in der axialen Richtung des Ringes 201.
Die 31 ist eine perspektivische Ansicht, die das an dem Statorhalter 70 montierte Busschienenmodul 200 zeigt. Die 32 ist eine Längsschnittansicht, die zeigt, wie das Busschienenmodul 200 an dem Statorhalter 70 befestigt ist.
Die Konfiguration des Statorhalters 70 vor der Montage des Busschienenmoduls 200 an dem Statorhalter 70 ist aus der 12 ersichtlich.
Wie aus der 31 ersichtlich ist, ist das Busschienenmodul 200 auf der Endplatte 91 montiert und umgibt den Nabe 92 des inneren zylindrischen Elements 81. Das Busschienenmodul 200 ist an die Stangen 95 (siehe 12) montiert, so dass das Busschienenmodul 200 positioniert ist. Das Busschienenmodul 200 wird dann mit Hilfe von Befestigungselementen 217, wie z. B. Schrauben, an das innere zylindrische Element 81 des Statorhalters 70 montiert.
Wie aus der 32 ersichtlich ist, sind die Stangen 95 an der Endplatte 91 des inneren zylindrischen Elements 81 angebracht und befinden sich radial außerhalb der Nabe 92. Jede der Stangen 95 erstreckt sich von der Endplatte 91 in der axialen Richtung der Endplatte 91. Das Busschienenmodul 200 ist durch die Befestigungselemente 217 an den Stangen 95 befestigt, wobei die Stangen 95 in die in den Vorsprüngen 205 ausgebildeten Durchgangslöcher 206 eingeführt werden. In dieser Ausführungsform ist die Befestigung des Busschienenmoduls 20 mit Hilfe von Halteplatten 220 aus einem metallischem Material, wie z. B. Eisen, erreicht. Jede der Halteplatten 220 hat einen passenden Befestigungsabschnitt 222, einen Pressabschnitt 223 und die Biegung 224. In dem passenden Befestigungsabschnitt 222 ist die Durchgangsbohrung 221 ausgebildet, durch die das Befestigungselement 217 geführt ist. Der Pressabschnitt 223 drückt auf die Oberseite des ringförmigen Rings 201 des Busschienenmoduls 200. Die Biegung 224 befindet sich zwischen dem Befestigungsabschnitt 222 und dem Pressabschnitt 223.
Jede der Halteplatten 220 ist auf dem ringförmigen Ring 201 angeordnet, wobei das Befestigungselement 217 in das Durchgangsloch 221 der Halteplatte 220 eingesetzt ist und mit den Stäben 95 des inneren zylindrischen Elements 81 in Gewindeeingriff steht. Der Pressabschnitt 223 der Halteplatte 220 ist in Berührung mit der oberen Fläche des Ringförmigen Rings 201 des Busschienenmoduls 200 gebracht. Das Einschrauben der Befestigungselemente 217 in die Stangen 95 bewirkt, dass die Halteplatten 220 nach unten gedrückt werden, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, so dass der ringförmige Ring 201 durch die Druckabschnitte 223 nach unten gedrückt wird. Der nach unten gerichtete Druck, der durch das Eindrehen jedes der Befestigungselemente 217 erzeugt wird, wird durch die Biegung 224 auf den Pressabschnitt 223 übertragen, so dass der Ring 201 durch den Pressabschnitt 223 mit Hilfe des elastischen Drucks, der durch die Biegung 224 erzeugt wird, gedrückt wird.
Wie oben beschrieben, hat der ringförmige Ring 201 den ringförmigen Vorsprung 201a, der auf seiner oberen Fläche angeordnet ist. Der Kopf (d.h. der Druckteil 223) jeder der Halteplatten 220 ist mit dem ringförmigen Vorsprung 201a in Berührung bringbar. Dadurch wird das Risiko beseitigt, dass der von der Halteplatte 220 erzeugte Abwärtsdruck radial nach außen verteilt wird, wodurch die Stabilität bei der Übertragung des Drucks, der durch das Anziehen der Befestigungselemente 217 erzeugt wird, auf die Pressabschnitte 223 gewährleistet ist.
Nachdem das Busschienenmodul 200 an dem Statorhalter 70 befestigt wurde, sind die E/A-Anschlüsse 203, wie aus der 31 ersichtlich ist, so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung 180 Grad gegenüber der Einlassöffnung 86a und der Auslassöffnung 87a liegen, die mit dem Kühlmittelpfad 85 in Verbindung stehen. Die E/A-Anschlüsse 203 und die Einlass- und Auslassöffnungen 86a und 87a können alternativ auch so angeordnet sein, dass sie nahe beieinanderliegen.
Im Folgenden wird ein Zuleitungselement 230 beschrieben, das die E/A-Anschlüsse 203 des Busschienenmoduls 200 mit einem externen Gerät der drehenden elektrischen Maschine 10 elektrisch verbindet.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist die drehende elektrische Maschine 10 so konfiguriert, dass die E/A-Anschlüsse 203 des Busschienenmoduls 200 so angeordnet sind, dass sie aus dem Gehäusedeckel 242 nach außen ragen. Die E/A-Anschlüsse 203 sind mit dem Leitungselement 230 außerhalb des Gehäusedeckels 242 verbunden. Das Leitungselement 230 ist so konfiguriert, dass es die E/A-Anschlüsse 203 für die jeweiligen, sich von dem Busschienenmodul 200 erstreckenden Phasen mit Stromleitungen für die jeweiligen Phasen verbindet, die sich von einem externen Gerät erstrecken, wie z. B. von einem Wechselrichter.
Die 33 ist eine Längsschnittansicht, die den Gehäusedeckel 242 zeigt, an dem das Leitungselement 230 befestigt ist. Die 34 ist eine perspektivische Ansicht des Leitungselements 230. Wie aus der 34 ersichtlich ist, ist der Gehäusedeckel 242 mit Durchgangslöchern 242a versehen. Durch die Durchgangslöcher 242a können die E/A-Anschlüsse 203 aus dem Inneren des Gehäusedeckels 242 herausgezogen werden.
Das Zuleitungselement 230 hat die an dem Gehäusedeckel 242 befestigte Basis 231 und den in die Durchgangslöcher 242a des Gehäusedeckels 242 passenden Anschlussstecker 232. In dem Anschlussstecker 232 sind drei Durchgangslöcher 233 ausgebildet, durch die die drei E/A-Anschlüsse 203 für die jeweiligen Phasen führen. Die Durchgangslöcher 233 sind so geformt, dass sie längliche Abschnitte aufweisen, die im Wesentlichen miteinander fluchten.
Auf dem Sockel 231 sind drei Leitungs-Busschienen 234 für die jeweiligen Phasen montiert. Jede der Leitungs-Busschienen 234 ist L-förmig gebogen und mit dem Befestigungselement 235, beispielsweise einem Bolzen, an der Basis 231 befestigt. Jede der Leitungs-Busschienen 234 ist außerdem mit dem Befestigungselement 236, z. B. einer Kombination aus einer Schraube und einer Mutter, mit dem Kopf der E/A-Klemme 203 verbunden, die in einer entsprechenden Durchgangsbohrung 233 des Anschlusssteckers 232 angeordnet ist.
An das Leitungselement 230 können nicht dargestellte dreiphasige Stromleitungen angeschlossen werden. Auf diese Weise kann Strom in jeden der dreiphasigen E/A-Anschlüsse 203 eingespeist oder davon abgegeben werden.
Im Folgenden wird die Konfiguration eines Steuersystems zu der Steuerung des Betriebs der drehenden elektrischen Maschine 10 beschrieben. Die 35 ist ein elektrischer Schaltplan des Steuerungssystems für die drehende elektrische Maschine 10. Die 36 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die von der Steuerung 270 durchgeführten Steuerungsschritte darstellt.
wie aus der 35 ersichtlich ist, besteht die Statorwicklung 61 aus einer U-Phasenwicklung, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung. Die Statorwicklung 61 ist mit einem Wechselrichter 260 verbunden, der als Stromrichter arbeitet. Der Wechselrichter 260 besteht aus einer Brückenschaltung, die so viele obere und untere Arme wie die Phasen der Statorwicklung 61 hat. Der Wechselrichter 260 ist mit einem in Reihe geschalteten Teil ausgestattet, der aus dem Oberarmschalter 261 und dem Unterarmschalter 262 für jede Phase besteht. Jeder der Schalter 261 und 262 wird durch eine entsprechende Antriebsschaltung 263 ein- oder ausgeschaltet, um eine der Phasenwicklungen zu erregen oder zu entregen. Jeder der Schalter 261 und 262 besteht z. B. aus einem Halbleiterschalter wie einem MOSFET oder einem IGBT. Der Kondensator 264 ist ebenfalls mit jedem der in Reihe geschalteten Teile verbunden, die aus den Schaltern 261 und 262 bestehen, um die elektrische Ladung abzugeben, die für die Schaltvorgänge der Schalter 261 und 262 erforderlich ist.
Zwischenverbindungen der Oberarmschalter 261 und der Unterarmschalter 262 sind mit den Enden der U-Phasen-Wicklung, der V-Phasen-Wicklung und der W-Phasen-Wicklung verbunden. Die U-Phasen-Wicklung, die V-Phasen-Wicklung und die W-Phasen-Wicklung sind in Form einer Sternschaltung (d.h. einer Y-Schaltung) verbunden. Die anderen Enden der U-Phasen-Wicklung, der V-Phasen-Wicklung und der W-Phasen-Wicklung sind an einem neutralen Punkt miteinander verbunden.
Das Steuergerät 270 dient als Steuerung und hat einen Mikrocomputer, der mit einer CPU und Speichern ausgestattet ist. Die Steuervorrichtung 270 analysiert Informationen über Parameter, die in der drehenden elektrischen Maschine 10 erfasst werden, oder eine Anforderung für einen Motormodus oder einen Generatormodus, in dem die drehende elektrische Maschine 10 arbeitet, um Schaltvorgänge der Schalter 261 und 262 zu steuern, um die Statorwicklung 61 zu erregen oder zu entregen. Zu den Parametern, die von der drehenden elektrischen Maschine 10 abgeleitet werden, gehören eine Winkelposition (d. h. ein elektrischer Winkel) des Rotors 20, die von einem Winkeldetektor, z. B. einem Resolver, gemessen wird, die Spannung an einer Stromversorgung (d. h. die in den Wechselrichter eingegebene Spannung), die von einem Spannungssensor gemessen wird, und/oder der Erregerstrom für jede Phasenwicklung, der von einem Stromsensor gemessen wird. Die Steuervorrichtung 270 führt beispielsweise einen PWM-Betrieb mit einer bestimmten Schaltfrequenz (d. h. Trägerfrequenz) oder einen Betrieb mit einer Rechteckwelle durch, um die Schalter 261 und 262 ein- oder auszuschalten. Die Steuervorrichtung 270 kann als eine in der drehenden elektrischen Maschine 10 eingebaute Steuerung oder als eine externe Steuerung außerhalb der drehenden elektrischen Maschine 10 ausgeführt sein.
Die drehende elektrische Maschine 10 hat in dieser Ausführungsform eine verringerte elektrische Zeitkonstante, weil die drehende elektrische Maschine 10 eine nutenlose Struktur (d.h. eine zahnlose Struktur) aufweist, so dass der Stator 60 eine verringerte Induktivität hat. Im Hinblick auf die verringerte elektrische Zeitkonstante ist es vorzuziehen, die Schaltfrequenz (d. h. die Trägerfrequenz) zu erhöhen, um die Schaltgeschwindigkeit in der drehenden elektrischen Maschine 10 zu verbessern. Im Hinblick auf solche Anforderungen ist der Kondensator 264, der als Ladungsversorgungskondensator dient, parallel zu dem in Reihe geschalteten Teil geschaltet, der aus den Schaltern 261 und 262 für jede Phase der Statorwicklung 61 besteht, wodurch die Verdrahtungsinduktivität verringert wird, die mit elektrischen Überspannungen fertig wird, selbst wenn die Schaltgeschwindigkeit erhöht wird.
Der Wechselrichter 260 ist mit einem Anschluss mit hohem Potential mit einem positiven Anschluss der Gleichstromversorgung 265 und mit einem Anschluss mit niedrigem Potential mit einem negativen Anschluss (d.h. Masse) der Gleichstromversorgung 265 verbunden. Die Gleichstromversorgung 265 besteht beispielsweise aus einer Anordnung mehrerer elektrischer Zellen, die in Reihe miteinander verbunden sind. Der Glättungskondensator 266 ist parallel zu der Gleichstromversorgung 265 an den Hoch- und Niederspannungsanschluss des Wechselrichters 260 angeschlossen.
Die 36 ist ein Blockdiagramm, das einen stromgeregelten Steuervorgang zur Steuerung der an die U-Phasen-Wicklung, die V-Phasen-Wicklung und die W-Phasen-Wicklung gelieferten elektrischen Ströme darstellt.
Aus der 36 verwendet der Stromanweisungsermittler 271 ein Drehmomentdq-Kennfeld, um Stromanweisungswerte für die d-Achse und die q-Achse unter Verwendung eines Drehmomentanweisungswertes im Motormodus der drehenden elektrischen Maschine 10 (der auch als Drehmomentanweisungswert im Motormodus bezeichnet wird), eines Drehmomentanweisungswertes im Generatormodus der drehenden elektrischen Maschine 10 (der als Drehmomentanweisungswert im Generatormodus bezeichnet wird) und einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit co, die durch Differenzieren eines elektrischen Winkels θ in Bezug auf die Zeit abgeleitet wird, zu bestimmen. Der Drehmoment-Sollwert im Generatorbetrieb ist ein regenerativer Drehmoment-Sollwert in einem Fall, in dem die drehende elektrische Maschine 10 als Stromquelle für ein Fahrzeug verwendet wird.
Ein d-q-Wandler 272 wandelt Ströme (d.h. dreiphasige Ströme), wie sie von den für die jeweiligen Phasenwicklungen angebrachten Stromsensoren gemessen werden, in einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom um, die Bauteile in einem zweidimensionalen drehenden kartesischen Koordinatensystem sind, in dem eine d-Achse als eine Richtung einer Achse eines Magnetfeldes oder einer Feldrichtung definiert ist.
Eine d-Achsen-Stromrückführungs-Regelungseinrichtung 273 ermittelt eine Sollspannung für die d-Achse als Stellgröße, um den d-Achsen-Strom mit dem aktuellen Sollwert für die d-Achse in einem Rückführungsmodus in Übereinstimmung zu bringen. Eine q-Achsenstrom-Regelungseinrichtung 274 ermittelt eine Sollspannung für die q-Achse als Stellgröße, um den q-Achsenstrom mit dem aktuellen Sollwert für die q-Achse in einem Regelungsmodus in Übereinstimmung zu bringen. Die Regelungseinrichtungen 273 und 274 berechnen die Sollspannung in Abhängigkeit von der Abweichung des d-Achsen-Stroms und des q-Achsen-Stroms von einem entsprechenden Stromsollwert unter Verwendung von PI-Regelungsverfahren.
Der dreiphasige Wandler 275 wandelt die Sollwerte für die d-Achse und die q-Achse in Sollwerte für die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen um. Jedes der Geräte 271 bis 275 ist als Regelungsregler ausgelegt, um eine Regelungsregelung für einen Grundstrom in der d-q-Transformationstheorie durchzuführen. Die Sollspannungen für die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen sind geregelte Steuerwerte.
Der Betriebssignalgenerator 276 verwendet den bekannten Dreieckswellenträgervergleich, um Betriebssignale für den Wechselrichter 260 in Abhängigkeit von den dreiphasigen Steuerspannungen zu erzeugen. Insbesondere arbeitet der Betriebssignalgenerator 276 zu der Erzeugung von Schaltbetriebssignalen (d.h. Tastverhältnissignalen) für die oberen und unteren Arme für die dreiphasigen Wicklungen (d.h. die U-, V- und W-Phasen-Wicklungen) unter PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Vergleichs der Pegel von Signalen, die durch Normalisierung der dreiphasigen Anweisungsspannungen unter Verwendung der Stromversorgungsspannung mit einem Pegel eines Trägersignals, wie z.B. einem Dreieckswellensignal, abgeleitet werden. Die von dem Betriebssignalgenerator 276 erzeugten Schaltbetriebssignale werden an die Antriebsschaltungen 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben. Die Antriebsschaltungen 263 schalten die Schalter 261 und 262 für die Phasenwicklungen ein oder aus.
Nachfolgend wird ein Vorgang zu der Drehmomentregelung beschrieben. Dieser Vorgang dient dazu, die Leistung der drehenden elektrischen Maschine 10 zu erhöhen und den Drehmomentverlust in der drehenden elektrischen Maschine 10 zu verringern, zum Beispiel in einem Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsbereich, in dem die Ausgangsspannung des Wechselrichters 260 ansteigt. Die Steuerung 270 wählt eine der beiden Regelungsoperationen Drehmomentrückführung und Stromrückführung aus und führt die ausgewählte Operation in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der drehenden elektrischen Maschine 10 durch.
Die 37 zeigt den drehmomentgeregelten Regelbetrieb für die U-, V- und W-Phasenwicklungen.
Der Spannungsamplitudenrechner 281 arbeitet, um einen Spannungsamplitudenanweisung zu berechnen, der ein Anweisungswert eines Grades eines Spannungsvektors als eine Funktion des Motormodus-Drehmomentanweisungswertes oder des Generatormodus-Drehmomentanweisungswertes für die drehende elektrische Maschine 10 und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω ist, die durch Differenzieren des elektrischen Winkels θ in Bezug auf die Zeit abgeleitet wird.
Ein d-q-Wandler 282 wandelt wie der d-q-Wandler 272 die von den Stromsensoren für die jeweiligen Phasenwicklungen gemessenen Ströme in einen d-Achsenstrom und einen q-Achsenstrom um, die Bauteile sind. Ein Drehmomentrechner 283 berechnet einen Drehmomentwert in der U-Phase, V-Phase oder W-Phase als Funktion des von dem d-q-Wandler 282 umgewandelten d-Achsenstroms und q-Achsenstroms. Der Drehmomentrechner 283 kann so ausgelegt sein, dass er die Spannungsamplitudenanweisung unter Verwendung von Kartenauflistungsbeziehungen zwischen dem d-Achsen-Strom, dem q-Achsen-Strom und der Spannungsamplitudenanweisung berechnet.
Der Drehmoment-Regelungsregler 284 berechnet eine Spannungsphasenanweisung, der ein Anweisungswert für eine Phase des Spannungsvektors als Stellgröße ist, um den geschätzten Drehmomentwert in Übereinstimmung mit dem Drehmomentanweisungswert im Motormodus oder dem Drehmomentanweisungswert im Generatormodus im Regelungsmodus zu bringen. Insbesondere berechnet der Drehmoment-Regelungsregler 284 den Spannungsphasen-Sollwert als eine Funktion einer Abweichung des geschätzten Drehmomentwerts von dem Motorbetriebs-Drehmoment-Sollwert oder dem Generatorbetriebs-Drehmoment-Sollwert unter Verwendung von PI-Regelungstechniken.
Der Betriebssignalgenerator 285 arbeitet, um das Betriebssignal für den Wechselrichter 260 unter Verwendung der Spannungsamplitudenanweisung, der Spannungsphasenanweisung und des elektrischen Winkels θ zu erzeugen. Insbesondere berechnet der Betriebssignalgenerator 285 die Anweisungswerte für die dreiphasigen Wicklungen auf der Grundlage der Spannungsamplitudenanweisung, der Spannungsphasenanweisung und des elektrischen Winkels θ und erzeugt dann Schaltbetriebssignale für die oberen und unteren Arme für die dreiphasigen Wicklungen mittels PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Vergleichs der Pegel von Signalen, die durch Normierung der dreiphasigen Anweisungsspannungen unter Verwendung der Stromversorgungsspannung mit einem Pegel eines Trägersignals, wie z. B. einem Dreieckswellensignal, abgeleitet werden. Die von dem Betriebssignalgenerator 285 erzeugten Schaltbetriebssignale werden dann an die Antriebsschaltungen 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben. Die Antriebsschaltungen 263 schalten die Schalter 261 und 262 für die Phasenwicklungen ein oder aus.
Der Betriebssignalgenerator 285 kann alternativ dazu ausgelegt sein, die Schaltbetriebssignale unter Verwendung von Impulsmusterinformationen zu erzeugen, die Abbildungsinformationen über Beziehungen zwischen der Spannungsamplitudenanweisung, der Spannungsphasenanweisung, dem elektrischen Winkel θ und dem Schaltbetriebssignal, der Spannungsamplitudenanweisung, der Spannungsphasenanweisung und dem elektrischen Winkel θ sind.
MODIFIKATIONEN
Im Folgenden werden Modifikationen der obigen Ausführungsform beschrieben.
Die Anordnung der Magnete der Magneteinheit 22 kann auf folgende Weise modifiziert werden. Die Magnete 32 der aus der 38 dargestellten Magneteinheit 22 sind jeweils so konfiguriert, dass sie eine einfache Magnetisierungsachse aufweisen, die schräg zu der radialen Richtung der Magneteinheit 22 verläuft und entlang derer ein magnetischer Pfad erzeugt wird, der sich linear erstreckt. Diese Struktur ermöglicht auch, dass der in jedem der Magnete 32 erzeugte magnetische Pfad eine Länge hat, die größer ist als die Abmessung oder Dicke der Magnete 32 in der radialen Richtung, wodurch die Permeanz in den Magneten 32 erhöht wird.
Die Magneteinheit 22 kann alternativ so gestaltet sein, dass sie eine Halbach-Anordnung aufweist.
Jeder der Verbindungsabschnitte 151 jedes Wicklungssegments 151 kann so gebogen sein, dass er sich in Richtung radial nach innen oder radial nach außen erstreckt. Insbesondere kann jeder erste Verbindungsabschnitt 153A so gebogen sein, dass er sich näher an der Kernbaugruppe CA befindet oder weiter davon entfernt ist. Jedes zweite Glied 153B kann so lange gebogen werden, wie das gebogene zweite Glied 153B einen Teil des ersten Glieds 153A an der axial äußeren Seite des ersten Glieds 153A in der Umfangsrichtung überschneidet.
Die Wicklungssegmente 151 können nur eine der ersten Art von Wicklungssegmenten 151A und der zweiten Art von Wicklungssegmenten 151B haben. Insbesondere kann jedes Wicklungssegment 151 von der Seite betrachtet eine im Wesentlichen L- oder Z-Form haben. Wenn jedes Windungssegment 151 im Wesentlichen L-förmig geformt ist, kann einer der Verbindungsabschnitte des entsprechenden Windungssegments 151 an einem der ersten und zweiten Enden radial nach innen oder radial nach außen gebogen sein, und der andere der Verbindungsabschnitte kann sich ohne Biegung erstrecken. Wenn jedes Wicklungssegment 151 so geformt ist, dass es im Wesentlichen Z-förmig ist, kann alternativ einer der Verbindungsabschnitte des entsprechenden Wicklungssegments 151 an einem der ersten und zweiten Enden radial nach innen oder radial nach außen gebogen sein, und der andere der Verbindungsabschnitte kann in die entgegengesetzte Richtung des einen der Verbindungsabschnitte gebogen sein. In jedem Fall können die Isolierabdeckungen, von denen jede einen entsprechenden der Verbindungsabschnitte abdeckt, vorzugsweise bewirken, dass die Spulenmodule 150 an der Kernbaugruppe CA befestigt sind.
In der obigen Struktur sind alle Wicklungssegmente 151 für jede Phasenwicklung parallel zueinander geschaltet, was jedoch wie folgt modifiziert werden kann.
Insbesondere können alle Wicklungssegmente 151 für jede Phase in mehrere Parallelschaltungsgruppen unterteilt werden, in denen die Wicklungssegmente 151 parallel zueinander geschaltet sind, und die Parallelschaltungsgruppen können in Reihe zueinander geschaltet werden. Beispielsweise können alle n Wicklungssegmente 151 für jede Phase in zwei Parallelschaltungsgruppen unterteilt werden, in denen n/2 Wicklungssegmente 151 parallel zueinander geschaltet sind, und die beiden Parallelschaltungsgruppen können in Reihe miteinander verbunden werden. Als weiteres Beispiel können alle n Wicklungssegmente 151 für jede Phase in drei Parallelschaltungsgruppen unterteilt werden, in denen n/3 Wicklungssegmente 151 parallel zueinander geschaltet sind, und die drei Parallelschaltungsgruppen können in Reihe miteinander verbunden werden. Außerdem sind alle Wicklungssegmente 151 für jede Phasenwicklung in Reihe miteinander verbunden.
Die Statorwicklung 61 der drehenden elektrischen Maschine 10 kann aus zweiphasigen Wicklungen bestehen, beispielsweise einer U-Phasen-Wicklung und einer V-Phasen-Wicklung. In diesem Beispiel ist das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 jeder Phasenwicklung eine Spulenteilung voneinander entfernt angeordnet. Durch diese Anordnung des Paares von Zwischenleiterabschnitten 152 jeder Phasenwicklung kann ein Zwischenleiterabschnitt 152 der anderen Phasenwicklung zwischen dem Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 der entsprechenden Phasenwicklung angeordnet werden.
Die drehende elektrische Maschine 10 ist zwar als außenläufige oberflächenmagnetische drehende elektrische Maschine ausgebildet, kann aber auch als innenläufige oberflächenmagnetische drehende elektrische Maschine ausgebildet sein. Die 39(a) und 39(b) sind Ansichten, die den Aufbau der Statoreinheit 300 der innenläufigen oberflächenmagnetischen drehenden elektrischen Maschine zeigen; die Statoreinheit 300 besteht aus den Spulenmodulen 310A und 310B. Insbesondere ist die 39(a) eine perspektivische Ansicht des Aufbaus der Kernbaugruppe CA und der Spulenmodule 310A und 310B, die an der inneren Umfangsfläche der Kernbaugruppe CA montiert sind. Die 39(b) ist eine perspektivische Ansicht des im Spulenmodul 310A enthaltenen Wicklungssegments 311A und des im Spulenmodul 310B enthaltenen Wicklungssegments 311B. Die elektrische innenläufige oberflächenmagnetische drehende elektrische Maschine ist so konfiguriert, dass der Statorhalter 70 an der äußeren Umfangsfläche des Statorkerns 62 so montiert ist, dass die Kernbaugruppe CA aufgebaut ist. Zusätzlich werden die Spulenmodule 310A und 310B an der inneren Umfangsfläche des Statorkerns 62 montiert.
Das Wicklungssegment 311A hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie das erste Wicklungssegment 151A. Insbesondere besteht das Wicklungssegment 311A aus einem Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 und einem Paar von Verbindungsabschnitten 313A. Jeder der Verbindungsabschnitte 313A ist so gebogen, dass er sich radial nach außen in Richtung der Kernbaugruppe CA erstreckt. Das zweite Wicklungssegment 311B hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie das zweite Wicklungssegment 151B. Insbesondere besteht das Wicklungssegment 311B aus einem Paar von Zwischenleiterabschnitten 312 und einem Paar von zweiten Verbindungsabschnitten 313B. Jeder zweite Verbindungsabschnitt 313B überschneidet sich in der Umfangsrichtung mit einem Teil des entsprechenden ersten Verbindungsabschnitts 313A an der axial äußeren Seite des entsprechenden ersten Verbindungsabschnitts 313A. Die Isolierabdeckung 315 ist so angebracht, dass sie jeden Verbindungsabschnitt 313A des Wicklungssegments 311A abdeckt. Die Isolierabdeckung 316 ist so montiert, dass sie jeden Verbindungsabschnitt 313B des Wicklungssegments 311B abdeckt.
Die Isolierabdeckung 315 hat eine erste und eine zweite Umfangsseite, die einander gegenüberliegen, und die halbkreisförmige Aussparung 317, die in jeder der ersten und zweiten Umfangsseiten davon ausgebildet ist. Die Isolierabdeckung 316 hat einen Vorsprung 318, der sich radial nach außen erstreckt. Der Vorsprung 318 hat ein sich erstreckendes Ende und ein Durchgangsloch 3019, das durch das sich erstreckende Ende davon gebildet ist.
Die 40 ist eine Draufsicht, die zeigt, dass die ersten und zweiten Spulenmodule 310A und 310B an der Kernbaugruppe CA montiert sind. Der aus der 40 ersichtliche Statorhalter 70 weist eine Vielzahl von Aussparungen 105 auf, die in der Endfläche jedes der ersten und zweiten Enden in der axialen Richtung ausgebildet sind. Die Aussparungen 105 sind in der Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Der Statorhalter 70 verfügt über einen Kühlmechanismus mit flüssigem Kühlmittel oder Luft. Zum Beispiel kann der Statorhalter 70 als Luftkühlungsmechanismus eine Vielzahl von Rippen aufweisen, die an seiner äußeren Umfangsfläche angebracht sind.
Wie aus der 40 deutlich ersichtlich ist, ist jede Isolierabdeckung 316 axial mit einem entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paar von Isolierabdeckungen 315 überlappt, wobei

(1) Das Durchgangsloch 319, das als zweiter Eingriffsabschnitt dient und in der entsprechenden Isolierabdeckung 316 in deren Umfangsmitte ausgebildet ist, axial mit einem entsprechenden Paar von Aussparungen 317 ausgerichtet ist, die als zweite Eingriffsabschnitte dienen und in dem entsprechenden, in der Umfangsrichtung benachbarten Paar von Isolierabdeckungen 315 ausgebildet sind,
(2) der Befestigungsstift 321 in das Durchgangsloch 319 jeder Isolierabdeckung 316 und das entsprechende Paar vertiefter Nuten 317, die in dem entsprechenden in der Umfangsrichtung benachbarten Paar von Isolierabdeckungen 315 ausgebildet sind, so eingepasst ist, dass jede Isolierabdeckung 316 und das entsprechende in der Umfangsrichtung benachbarte Paar von Isolierabdeckungen 315 durch den Befestigungsstift 321 aneinander befestigt sind.

Wie aus der 40 zu sehen ist, wird jeder Befestigungsstift 321 durch das entsprechende Durchgangsloch 319 der entsprechenden Isolierabdeckung 316 und das entsprechende, durch die Aussparungen 317 der Isolierabdeckungen 315 gebildete Durchgangsloch gesteckt. Daraus ergibt sich

(1) Die Isolierabdeckungen 315 und 316 sind an jeder der ersten und zweiten Außenflächen des Statorhalters 70 in der axialen Richtung fest angebracht; der Statorhalter 70 befindet sich radial außerhalb des Statorkerns 62,
(2) Die Isolierabdeckungen 315 und 316 sind durch die Befestigungsstifte 321 befestigt.

Der Statorhalter 70 ist mit einem Kühlmittelmechanismus ausgestattet, so dass die von den ersten Wicklungssegmenten 311A und 311B erzeugte Wärme auf den Statorhalter 70 übertragen werden kann. Die obige Konfiguration der drehenden elektrischen Maschine 10 hat daher eine höhere Kühlungsleistung der Statorwicklung 61.
Der in der drehenden elektrischen Maschine 10 vorhandene Stator 60 kann Vorsprünge, wie z.B. Zähne, aufweisen, die aus seinem hinteren Joch herausragen. In dieser Modifikation können die Spulenmodule 150 oder andere Bauteile an das hintere Joch des Stators 60 montiert sein.
Die drehende elektrische Maschine 10 weist eine sternförmige Verdrahtungsstruktur auf, kann aber alternativ auch so konfiguriert sein, dass sie eine deltaförmige Verdrahtungsstruktur (-konfiguration) aufweist.
Die drehende elektrische Maschine 10, die als eine drehende elektrische Maschine von dem Drehfeldtyp ausgebildet ist, die einen Rotor, der als Magnetfeldgenerator arbeitet, und einen Stator, der als Anker arbeitet, hat, kann jedoch als eine drehende elektrische Maschine von dem Drehankertyp ausgebildet sein, die einen Rotor, der als Anker arbeitet, und einen Stator, der als Magnetfeldgenerator dient, hat.
ZWEITE MODIFIKATION
Die Magneteinheit in jeder der ersten Ausführungsform und der oben beschriebenen ersten Modifikation kann so gestaltet sein, dass sie die unten beschriebenen Strukturen aufweist. Die folgende Diskussion wird sich hauptsächlich auf Strukturelemente der Magneteinheit 70 beziehen, die sich von denen in der ersten Ausführungsform und der ersten Modifikation unterscheiden. Die drehende elektrische Maschine 10 in der zweiten Modifikation hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie die in der ersten Ausführungsform.
Wie sie aus der 41 deutlich dargestellt ist, hat die Magneteinheit 700 den hohlzylindrischen Magnethalter 31, eine Vielzahl von Magneten 710 und 720, die fest an einem Innenumfang des Magnethalters 31 angebracht sind, und die Endplatte 33, die an einem der axial gegenüberliegenden Enden des Rotorträgers 21 befestigt ist, das von der Endplatte 24 entfernt ist. Der Magnethalter 31 hat in der axialen Richtung der Magneteinheit 700 die gleichen Abmessungen wie die Magnete 710 und 720. Die Magnete 710 und 720 haben Außenumfänge, die von dem Magnethalter 31 umgeben sind, der sich radial außerhalb der Magnete 710 und 720 befindet. Sowohl der Magnethalter 31 als auch die Magnete 710 und 720 haben ein axiales Ende, das an der Endplatte 33 befestigt ist und in direktem Kontakt mit dieser steht. Die Magneteinheit 700 wird im Folgenden einfach als Magneteinheit bezeichnet.
Wie aus der 42 zu sehen ist, sind die Magnete 710 und 720 an der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 unter Verwendung des Harzklebers 801 befestigt. In dieser Abwandlung wird der Magnethalter 31 auch als Magnethalter oder Magnethalterung bezeichnet. Die innere Umfangsfläche 31a wird auch als eine Anbringungsfläche des Magnethalters 31 bezeichnet. Die Magnete 710 und die Magnete 720 sind in der Umfangsrichtung der Magneteinheit 700 abwechselnd nebeneinander angeordnet.
Die Konfiguration der Magnete 710 und 720 wird im Folgenden erörtert. Jeder der Magnete 710 und 720 ist so geformt, dass er im Querschnitt im Wesentlichen eine Bogenform aufweist. Die Magnete 710 und 720 sind in der Umfangsrichtung nebeneinander in Form einer einzigen Kreisform angeordnet.
Jeder der Magnete 710 hat eine bogenförmige, radial innere Oberfläche, die die statornahe Umfangsfläche 711 definiert (auch als statorzugewandte Umfangsfläche oder als ankerzugewandte Umfangsfläche bezeichnet). Jeder der Magnete 710 hat auch eine bogenförmige, radial äußere Oberfläche, die dem Magnethalter 31 zugewandt ist und die statorferne Umfangsfläche 712 bildet. Jeder der Magnete 710 hat in der Umfangsrichtung gegenüberliegende flache Enden. Eines der in der Umfangsrichtung gegenüberliegenden flachen Enden, das sich nahe der d-Achse befindet, wird auch als d-Achsen-Ende oder d-Achsen-Endfläche 713a bezeichnet, während das andere Ende nahe der q-Achse auch als q-Achsen-Ende oder q-Achsen-Endfläche 713b bezeichnet wird.
In ähnlicher Weise hat jeder der Magnete 720 eine bogenförmige, radial innere Oberfläche, die die statornahe Umfangsfläche 721 definiert (auch als statorzugewandte Umfangsfläche oder als ankerzugewandte Umfangsfläche bezeichnet). Jeder der Magnete 720 hat auch eine bogenförmige, radial äußere Oberfläche, die dem Magnethalter 31 zugewandt ist und die statorferne Umfangsfläche 722 bildet. Jeder der Magnete 720 hat in der Umfangsrichtung gegenüberliegende flache Enden. Eines der in der Umfangsrichtung gegenüberliegenden flachen Enden, das sich nahe der d-Achse befindet, wird auch als d-Achsen-Ende oder d-Achsen-Endfläche 723a bezeichnet, während das andere Ende nahe der q-Achse auch als q-Achsen-Ende oder q-Achsen-Endfläche 723b bezeichnet wird.
Jeder der Magnete 710 und 720 ist so angeordnet, dass er über die d-Achse und die q-Achse von jeweils zwei benachbarten Magneten 710 und 720 getrennt ist. Jeder der Magnete 710 und ein benachbarter der Magnete 720 sind in Bezug auf die q-Achse oder die d-Achse symmetrisch angeordnet.
Die von den Magneten 710 und 720 erzeugten magnetischen Pfade werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 43 beschrieben. Jeder der Magnete 710 und 720 ist magnetisch so ausgerichtet, dass er einfache Magnetisierungsachsen hat, die sich in einem Bereich nahe der d-Achse, der die Mitte jedes Pols ist, paralleler zu der d-Achse erstrecken als in einem Bereich nahe der q-Achse, die eine magnetische Grenze zwischen den Polen ist. Die einfachen Magnetisierungsachsen definieren magnetische Pfade, die sich entlang dieser Achsen erstrecken. Insbesondere sind die einfachen Magnetisierungsachsen in jedem der Magnete 710 und 720 in einem Bereich um die d-Achse herum so ausgerichtet, dass sie sich gerade oder annähernd parallel zu der d-Achse erstrecken, während die einfachen Magnetisierungsachsen in jedem der Magnete 710 und 720 in einem Bereich um die q-Achse herum so ausgerichtet sind, dass sie sich gerade oder annähernd senkrecht zu der q-Achse erstrecken.
Genauer gesagt sind die einfachen Magnetisierungsachsen in jedem der Magnete 710 und 720, wie aus der 43 deutlich ersichtlich ist, so ausgerichtet, dass sie sich in einer Kreisform erstrecken, die an dem auf der q-Achse definierten Orientierungsmittelpunkt C10 zentriert ist. Jede der einfachen Magnetisierungsachsen ist so geformt, dass sie einem Teil eines echten Kreises oder einem Teil einer Ellipse entspricht. Der Orientierungspunkt C10 kann alternativ auch außerhalb der q-Achse definiert werden. Es ist jedoch ratsam, dass der Orientierungspunkt C10 näher an der q-Achse als an der d-Achse liegt. In dieser Modifikation wird der Orientierungspunkt C10 zwischen der Magneteinheit 700 und der Statorwicklung 61 definiert.
Die magnetischen Pfade in jedem der Magnete 710 sind so angeordnet, dass sie symmetrisch um die d-Achse zu denen in einem der Magnete 720 sind, der neben dem entsprechenden der Magnete 710 quer zu der d-Achse in der Umfangsrichtung der Magneteinheit 700 angeordnet ist. Im Folgenden werden ein erster der Magnete 710 und ein zweiter der Magnete 720, der quer zu der d-Achse in der Umfangsrichtung neben dem ersten der Magnete 710 angeordnet ist, auch als Magnetpaar 710 und 720 oder als Magnetpaar bezeichnet.
Damit die Magneteinheit 700 jeweils zwei der d-Achsen aufweist, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet und unterschiedlich gepolt sind, werden die Magnetisierungsrichtungen der Magnete 710 und 720 pro Magnetpaar vertauscht. Insbesondere sind die Magnetisierungsrichtungen der gepaarten Magnete 710 und 720, die in der d-Achse nebeneinander liegen und die positive Polarität haben (d. h., Wie aus der 43 zu sehen ist, sind die Magnetisierungsrichtungen der Magnetpaare 710 und 720, die quer zu der d-Achse mit positiver Polarität (d.h. N-Pol) nebeneinander liegen, so ausgerichtet, dass sich die Magnetflusslinien zu der d-Achse hin erstrecken, während die Magnetisierungsrichtungen der Magnetpaare 710 und 720, die quer zu der d-Achse mit negativer Polarität (d.h. S-Pol) nebeneinander liegen, so ausgerichtet sind, dass sich die Magnetflusslinien von der d-Achse weg erstrecken.
Das Herstellungsverfahren der Magnete 710 und 720 wird kurz beschrieben. Jeder der Magnete 710 und 720 wird mit Hilfe von Sintertechniken hergestellt. Konkret werden die Magnete 710 und 720 in der folgenden Reihenfolge von Schritten hergestellt. Im ersten Schritt werden Rohmaterialien wie Neodym, Bor und Eisen gelöst, um eine Legierung herzustellen. Im zweiten Schritt wird die Legierung in Partikel zerkleinert. Der dritte Schritt besteht darin, die Teilchen in eine Form zu legen und in einem Magnetfeld Druck auf die Teilchen auszuüben, um eine Magnetvorform zu bilden, die im Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist. Der vierte Schritt besteht darin, die Magnetvorform zu sintern. Im fünften Schritt wird der gesinterte Magnetvorformling thermisch behandelt. Im fünften Schritt wird der gesinterte Magnetvorformling mehrmals erhitzt oder abgekühlt. Im sechsten Schritt wird die Magnetvorform bearbeitet, d. h. geschliffen und oberflächenbehandelt. Schließlich wird im siebten Schritt die Magnetvorform magnetisiert, um jeden der Magnete 710 und 720 fertigzustellen.
Wie oben beschrieben wird, Jeder der Magnete 710 und 720 durch einen gesinterten Magneten ausgebildet, so dass seine Ecke leicht abgerundet werden kann. Die Magnete 710 und 720 können daher einer Abmessungsänderung unterzogen werden. So kann beispielsweise ein Bereich jedes der Magnete 710 und 720, der von den statorfernen Umfangsflächen 712 oder 722 eingenommen wird, sich von demjenigen unterscheiden, der von der statorzugewandten Umfangsfläche 711 oder 721 eingenommen wird. Insbesondere kann ein Winkelbereich (θa1+θa2) zwischen den in der Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden der statorfernen Umfangsfläche 712, wie aus der 44 ersichtlich ist, größer sein als ein Winkelbereich (θb1+θb2) zwischen den in der Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden der dem Stator zugewandten Umfangsfläche 711. Dies kann dazu führen, dass die d-Achsen-Endfläche 713a des Magneten 710 nicht senkrecht zu der statorzugewandten Umfangsfläche 711 oder zu der statorabgewandten Umfangsfläche 712 steht, so dass sie schräg zu der statorzugewandten Umfangsfläche 711 oder zu der statorabgewandten Umfangsfläche 712 steht. Das Gleiche gilt für die q-Achsen-Endflächen 713b der Magnete 710. Obwohl aus der 44 nicht ersichtlich ist, gilt das Gleiche auch für die Magnete 720. Die statorzugewandte Umfangsfläche 711 oder 721 oder die statorabgewandte Umfangsfläche 712 oder 722 kann auch eine andere Krümmung als die innere Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 aufweisen.
Der oben beschriebene Fall führt dazu, dass ein Luftspalt zwischen den Magneten 710 und 720 oder zwischen dem Magnethalter 31 und dem Magneten 710 oder 720 entsteht, wenn die Magnete 710 und 720 kreisförmig an dem Umfang angeordnet sind. Es ist auch möglich, die Magnete 710 und 720 so herzustellen, dass sie jeweils eine Größe haben, die größer ist als eine Konstruktionsabmessung, und sie dann zu bearbeiten (z. B. zu schleifen) oder oberflächenzubehandeln, um die Außenformen der Magnete 710 und 720 zu vervollständigen, was jedoch zusätzliche Arbeit erfordert oder erhebliche Kosten verursacht.
Die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b der Magnete 710 und 720 sind, wie aus der 42 und 43 zu sehen ist, flach geformt. Die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b sind so ausgerichtet, dass sie im Vergleich zu den Ebenen, die sich radial zu den Magneten 710 und 720 erstrecken, in der Umfangsrichtung schräg nach innen zu den Umfangsmitten der Magnete 710 bzw. 720 verlaufen. Mit anderen Worten, die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b sind im Vergleich zu Ebenen, die sich senkrecht zu den dem Stator zugewandten Umfangsflächen 711 und 721 (bzw. zu den statorfernen Umfangsflächen 712 und 722) erstrecken, in der Umfangsrichtung nach innen zu den Umfangsmitten der Magnete 710 und 720 geneigt. Anders ausgedrückt: Der aus der 44 gezeigte Winkelbereich θa2 zwischen dem Umfangsmittelpunkt der statorfernen Umfangsfläche 712 und dem q-Achsenende der statorfernen Umfangsfläche 712 um die Mitte der Magneteinheit 700 ist größer als der Winkelbereich 0b2 zwischen dem Umfangsmittelpunkt der statorzugewandten Umfangsfläche 711 und dem q-Achsenende der statorzugewandten Umfangsfläche 711. Obwohl aus der 44 nicht ersichtlich ist, gilt das Gleiche für die Magnete 720.
Die Magnete 710 und 720, die in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, sind so angeordnet, dass die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b ohne Luftspalt dazwischen in Flächenkontakt stehen. Die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b der Magnete 710 und 720, die in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, wirken als Magnetflusswirkflächen, die unterschiedliche Polaritäten aufweisen, wodurch die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b mit Hilfe der magnetischen Anziehung ohne Luftspalt in direktem Kontakt zueinander stehen. Beim Einbau der Magnete 710 und 720 in den Magnethalter 31 werden die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b parallel zu der radialen Richtung des Magnethalters 31 angeordnet oder auf diese ausgerichtet. Zusätzlich sind die q-Achsen-Enden der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 zumindest in direktem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 angeordnet.
Die dem Stator zugewandten Umfangsflächen 711 und 721 und die dem Stator abgewandten Umfangsflächen 712 und 722 sind vorzugsweise so konfiguriert, dass sie die gleiche Krümmung wie die innere Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 aufweisen, können aber auch optional sein. Insbesondere können die statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 so gestaltet sein, dass sie eine beliebige Form haben, solange die statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720, wie oben beschrieben, so angeordnet sind, dass sie der inneren Umfangsfläche 31 des Magnethalters 31 durch dazwischenliegende Spalte gegenüberliegen, wenn die Magnete 710 und 720 im Magnethalter 31 montiert sind.
Der Spalt zwischen jeder der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 ist mit dem Harzkleber 801 gefüllt, so dass die statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 durch den Harzkleber 801 fest an der inneren Umfangsfläche 31a befestigt sind.
Wie aus der 43 ersichtlich ist, können die d-Achsen-Endflächen 713a und 723a der Magnete 710 und 720, die in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, durch einen Luftspalt dazwischen voneinander entfernt angeordnet sein, sofern sie sich nicht physisch gegenseitig stören, wenn die Magnete 710 und 720 in dem Magnethalter 31 montiert sind. Darüber hinaus können die Endflächen der d-Achse 713a und 723a so gestaltet sein, dass sie eine beliebige Konfiguration aufweisen, sofern sie sich nicht physisch gegenseitig stören. Zum Beispiel können die d-Achsen-Endflächen 713a und 723a gekrümmt oder schräg zu der radialen Richtung der Magneteinheit 700 sein.
Das oben Beschriebene bietet die folgenden Vorteile.
Wenn ein Luftspalt oder ein Zwischenraum zwischen den q-Achsen-Endflächen 713b und 723b der benachbarten Magnete 710 und 720 mit den darin erzeugten bogenförmigen magnetischen Pfaden besteht, führt dies zu einem Leck des magnetischen Flusses von den q-Achsen-Endflächen 713b und 723b, was zu einer unerwünschten Abnahme der Dichte des magnetischen Flusses um die d-Achse führt. Um diesen Nachteil zu verringern, ist die Struktur in der zweiten Modifikation so gestaltet, dass die Endflächen der q-Achse 713b und 723b planar oder flach geformt sind und in Oberflächenkontakt zueinander stehen. Dies minimiert das Austreten des magnetischen Flusses aus den q-Achsen-Endflächen 713b und 723b, um die nachteiligen Auswirkungen zu beseitigen, die sich aus dem Vorhandensein eines Spiels zwischen den Magneten 710 und 720 ergeben.
Die Luftspalte zwischen der statorfernen Umfangsfläche 712 jedes Magneten 710 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 und zwischen der statorfernen Umfangsfläche 722 jedes Magneten 720 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 sind jeweils mit dem Harzkleber 801 gefüllt. Dadurch wird die Stabilität bei der Verbindung der Magnete 710 und 720 mit dem Magnethalter 31 erreicht.
Die magnetischen Pfade, die in der Nähe der q-Achsenenden der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 verlaufen, können, wie aus der 43 zu sehen ist, eine vergrößerte Länge aufweisen. Eine solche Vergrößerung der Länge der magnetischen Pfade kann daher erreicht werden, indem die q-Achsen-Enden der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 in Berührung mit der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 gebracht werden, wodurch die Dichte des magnetischen Flusses um die d-Achse erhöht wird.
Die Luftspalte zwischen der statorfernen Umfangsfläche 712 jedes Magneten 710 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 und zwischen der statorfernen Umfangsfläche 722 jedes Magneten 720 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 sind so geformt, dass sie in Richtung der d-Achse zunehmende radiale Abmessungen aufweisen. Die in den oben genannten Luftspalten angeordneten Harzklebstoffe 801 sind daher so ersichtlich ist, dass sie von der inneren Umfangsfläche 31a radial nach innen ragen. Dadurch wird erreicht, dass die gesamten Umfangsbereiche der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 mit dem Harzkleber 801 in Eingriff kommen, wodurch eine erhöhte Stabilität beim Stoppen der Bewegung der Magnete 710 und 720 in der Umfangsrichtung der Magneteinheit 700 im Vergleich dazu gewährleistet wird, wenn die Harzkleber 801 so geformt sind, dass sie eine konstante Dicke in der radialen Richtung der Magneteinheit 700 haben.
DRITTE MODIFIKATION
Die in der zweiten Modifikation beschriebene Anordnung der Magnete 710 und 720 kann auf folgende Weise geändert werden. Die folgende Abhandlung bezieht sich hauptsächlich auf die strukturellen Teile, die sich von denen der zweiten Modifikation unterscheiden.
Wenn die Magnete 710 und 720 in der Magnethalterung 31 wie in der zweiten Modifikation montiert sind, bewirkt dies, wie aus der 42 ersichtlich ist, dass die d-Achsen-Enden der dem Stator zugewandten Umfangsflächen 711 und 721 der Magnete 710 und 720 leicht in Richtung der Statorwicklung 61 hervorstehen. Mit anderen Worten, die d-Achsen-Enden der dem Stator zugewandten Umfangsflächen 711 und 721 sind näher an der Statorwicklung 61 angeordnet als die q-Achsen-Enden der dem Stator zugewandten Umfangsflächen 711 und 721, was zu einer verringerten Größe der Luftspalte zwischen den d-Achsen-Enden und der Statorwicklung 61 im Vergleich zu derjenigen zwischen den q-Achsen-Enden und der Statorwicklung 61 führt. Eine solche Verringerung der Größe der Luftspalte führt zu einer wünschenswerten Verringerung der Menge an Streumagnetfluss von den d-Achsen-Enden, führt jedoch zu einem erhöhten Risiko, dass die d-Achsen-Enden mit einem Teil des Stators 60, wie der Statorwicklung 61, in Berührung kommen können.
In der dritten Modifikation sind die statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720, wie aus der 45 zu sehen ist, in Berührung mit der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 gebracht. Insbesondere werden die Magnete 710 und 720 mit einem nicht dargestellten Harzkleber an dem Magnethalter 31 befestigt. Dadurch wird ein erforderlicher Abstand (d.h. Luftspalt) zwischen jedem der Magnete 710 und 720 und der Statorwicklung 61 erreicht.
Wie aus der 45 ersichtlich ist, führt die obige Anordnung der Magnete 710 und 720 dazu, dass sich die q-Achsen-Stirnflächen 713b und 723b der in der Umfangsrichtung benachbarten Magnete 710 und 720 durch einen Luftspalt gegenüberstehen, was zu einem Risiko des Austretens von magnetischem Fluss daraus führt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist der Luftspalt zwischen den q-Achsen-Endflächen 713b und 723b mit dem magnetischen Element 810 gefüllt, das eine höhere magnetische Permeabilität als Luft aufweist. Das magnetische Element 810 kann aus einem leitfähigen Metall bestehen, z. B. aus magnetpulverhaltigem Harz, Eisen oder Kupfer. Das magnetische Element 810 dient dazu, das Austreten des magnetischen Flusses von den q-Achsen-Endflächen 713b und 723b zu verringern.
In der dritten Modifikation ist ein Intervall oder ein Abstand zwischen den radial inneren Seiten der q-Achsen-Endflächen 713b und 723b der in der Umfangsrichtung benachbarten Magneten 710 und 720, die nahe an dem Stator 60 angeordnet sind, größer als der zwischen den radial inneren Seiten davon, die weit von dem Stator 60 entfernt sind. Mit anderen Worten, die Größe des Luftspalts zwischen den q-Achsen-Endflächen 713b und 723b ist durch zwei Abmessungen in der Umfangsrichtung der Magneteinheit 700 definiert: eine radial innere Abmessung näher an dem Stator 60 und eine radial äußere Abmessung weiter von dem Stator 60 entfernt. Die radiale Innenabmessung des Luftspalts ist größer als seine radiale Außenabmessung. Dies führt zu dem Risiko, dass die Menge des Streumagnetflusses auf der radial inneren Seite der q-Achsen-Endflächen 713b und 723b der Magnete 710 und 720 größer sein kann als die auf der radial äußeren Seite davon.
Die obige Anordnung der Magnete 710 und 720 führt jedoch dazu, dass die magnetischen Pfade in q-Achsen-nahen Bereichen der Magnete 710 und 720, wie aus der 45 zu sehen ist, auf der radial äußeren Seite länger sind als auf der radial inneren Seite. Mit anderen Worten, die Längen der magnetischen Pfade auf der radial inneren Seite sind kürzer als die auf der radial äußeren Seite. Dies führt dazu, dass die q-achsennahen Bereiche der Magnete 710 und 720 auf der radial inneren Seite leichter entmagnetisiert werden können als auf der radial äußeren Seite. Daher besteht in der Struktur von der 45 eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Menge des Streumagnetflusses von den radial inneren Seiten der q-Achsen-Endflächen 713b und 723b größer sein kann als die von den radial äußeren Seiten der q-Achsen-Endflächen 713b und 723b, aber die radial inneren Seiten können bereits entmagnetisiert worden sein und somit die Dichte des magnetischen Flusses um die d-Achse kaum beeinflussen. Die Verringerung der Dichte des magnetischen Flusses um die d-Achse kann daher durch die Verringerung der Größe eines Luftspalts zwischen den radial äußeren Seiten (d.h. den statorfernen Seiten) der q-Achse nahen Bereiche der Magnete 710 und 720 erreicht werden, wo eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass sie nicht entmagnetisiert wurden.
Wie aus der 45 ersichtlich ist, werden daher die durch den Luftspalt zwischen den Magneten 710 und 720 entstehenden nachteiligen Effekte dadurch minimiert, dass der Umfangsabstand zwischen den q-Achsen-Endflächen 713b und 723b auf der radial inneren Seite kleiner gewählt wird als auf der radial äußeren Seite.
In der dritten Modifikation sind die statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 so geformt, dass sie die gleiche Krümmung wie die innere Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 aufweisen, sie können jedoch alternativ auch eine andere Krümmung als die innere Umfangsfläche 31a aufweisen, solange jede der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 und die innere Umfangsfläche 31a ähnliche Krümmungen aufweisen, die sich in der Umfangsrichtung der Magneteinheit 700 erstrecken. In einem solchen Fall wird der Abstand zwischen jedem der Magnete 710 und 720 und der Statorwicklung 61 vorzugsweise auf einen erforderlichen Wert eingestellt. Wenn ein Luftspalt zwischen jeder der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 besteht, ist es ratsam, dass der Luftspalt mit dem Harzkleber 801 gefüllt ist.
VARIANTEN DER ZWEITEN UND DRITTEN MODIFIKATION
Die oben beschriebene zweite und dritte Modifikation kann auch auf die folgende Weise geändert werden. Die folgenden Ausführungen beziehen sich hauptsächlich auf die Konstruktionsteile, die sich von denen der zweiten und dritten Modifikation unterscheiden.
Die innere Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 in der zweiten Modifikation kann, wie aus der 46 ersichtlich ist, die konvexen Vorsprünge 901 aufweisen, die sich radial zu den Magneten 710 und 720 hin auswölben. Jeder der Vorsprünge 901 befindet sich in der Umfangsrichtung näher an der d-Achse als an der q-Achse. Die Vorsprünge 901 sind mechanisch an dem Magnethalter 31 befestigt. Die Vorsprünge 901 können beispielsweise einstückig mit dem Magnethalter 31 ausgebildet oder an diesen geschweißt sein. Jeder der Vorsprünge 901 hat im Querschnitt eine im Wesentlichen dreieckige Form mit schrägen Flächen, die sich von der Kante radial nach außen erstrecken.
Die Magnete 710 und 720 haben Umfangsflächen, die über die Harzklebstoffe 801 in die Vorsprünge 901 eingreifen. Die Vorsprünge 901 halten daher die Magnete 710 und 720 davon ab, sich in der Umfangsrichtung zu bewegen, im Vergleich zu keinen Vorsprüngen. Das Vorhandensein der Vorsprünge 901 ermöglicht es, den Luftspalt zwischen jeder der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 zu verkleinern. Dadurch kann der Luftspalt leichter mit dem Kunstharzkleber 801 gefüllt werden.
Jede der q-Achsen-Endflächen 713b und 723b der Magnete 710 und 720 in der zweiten Modifikation kann, wie aus der 48 ersichtlich ist, so ausgerichtet sein, dass sie schräg nach außen in der Umfangsrichtung der Magneteinheit 700 relativ zu einer Ebene verläuft, die so definiert ist, dass sie sich in der radialen Richtung der Magneteinheit 700 durch das Umfangszentrum eines entsprechenden der Magnete 710 und 720 erstreckt. Mit anderen Worten, der Winkelbereich θa2 zwischen dem Umfangsmittelpunkt jeder der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 und dem q-Achsenende einer entsprechenden der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 ist so gewählt, dass er kleiner ist als der Winkelbereich Θb2 zwischen dem Umfangsmittelpunkt jeder der statorzugewandten Umfangsflächen 711 und 721 und dem q-Achsenende einer entsprechenden der statorzugewandten Umfangsflächen 711 und 721.
Wie bei der zweiten Modifikation sind die q-Achsen-Endflächen 713b und 723b der in der Umfangsrichtung benachbarten Magnete 710 und 720, wie aus der 47 deutlich gezeigt, in direktem Oberflächenkontakt miteinander ohne einen Luftspalt dazwischen angeordnet. In einer solchen Anordnung kann es unmöglich sein, die q-Achsen-Enden der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 in direkten Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 zu bringen, aber jede der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 muss nur einen Teil haben, der mit der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 in Berührung ist. Wenn ein Luftspalt zwischen dem q-Achsenende jeder der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 entsteht, wird er vorzugsweise mit dem Harzkleber 801 gefüllt.
Wenn die Magnete 710 und 720 im Magnethalter 31 montiert sind, kann, wie aus der 47 ersichtlich ist, ein Luftspalt zwischen den d-Achsen-Endflächen 713a und 723a der in der Umfangsrichtung benachbarten Magnete 710 und 720 erzeugt werden, solange die d-Achsen-Endflächen 713a und 723a einander nicht berührungslos physisch stören.
In der zweiten und dritten Modifikation oder der oben beschriebenen Variante ist es ratsam, dass die dem Stator zugewandten Umfangsflächen 711 und 721 und die statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 der Magnete 710 und 720 in ihrer Krümmung identisch mit der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 sind, jedoch können solche Krümmungen jeweils optional sein. Wenn der Unterschied in der Krümmung zwischen ihnen zu einem Luftspalt zwischen jeder der statorfernen Umfangsflächen 712 und 722 und der inneren Umfangsfläche 31a des Magnethalters 31 führt, kann der Luftspalt mit dem Harzkleber 801 gefüllt werden.
Die Rotoren in der zweiten und dritten Modifikation sind von dem Typ eines Außenrotors, können aber alternativ auch so gestaltet sein, dass sie eine Innenrotorstruktur aufweisen.
In der zweiten und dritten Modifikation können die Magnete 710 und 720, die sich in der d-Achse gegenüberliegen, in direktem Kontakt zueinander stehen, ohne dass ein Luftspalt dazwischen liegt.
Die Offenbarung in dieser Anmeldung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese Offenbarung hat die obigen Ausführungsformen und Änderungen, die von Fachleuten vorgenommen werden können. Beispielsweise ist diese Offenbarung nicht auf Teile oder Kombinationen von Teilen beschränkt, auf die in den Ausführungsformen Bezug genommen wird, sondern kann mit verschiedenen Kombinationen der Teile realisiert werden. Diese Offenbarung kann zusätzliche mögliche Anordnungen oder Auslassungen der Teile in den Ausführungsformen umfassen. Diese Offenbarung kann den Austausch von Teilen zwischen den Ausführungsformen oder Kombinationen von Teilen in den Ausführungsformen einschließen. Die offengelegten technischen Bereiche sind nicht auf die Angaben in den Ausführungsbeispielen beschränkt. Es sollte gewürdigt werden, dass die offengelegten technischen Umfänge die in den beigefügten Ansprüchen spezifizierten Elemente, Äquivalente der Elemente oder alle möglichen Modifikationen der Elemente umfassen, ohne von dem Prinzip dieser Offenbarung abzuweichen.
Obwohl in dieser Offenbarung auf die bevorzugten Ausführungsformen Bezug genommen wird, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass die Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Diese Offenbarung kann eine Vielzahl von Kombinationen der Ausführungsformen, eine Kombination von verschiedenen Modifikationen der Ausführungsformen und Äquivalente davon umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019225365 [0001]
JP 2019106864 [0004]

Claims

Drehende elektrische Maschine (10), mit: einer ein Magnetfeld erzeugenden Einheit (20) mit einer Magneteinheit (22), die mit einer Vielzahl von Magnetpolen ausgestattet ist, deren Polaritäten in einer Umfangsrichtung der Magneteinheit abwechseln; einem Anker (60), der eine mehrphasige Ankerwicklung (61) hat; und einem Rotor, der entweder durch die das Magnetfeld erzeugende Einheit oder den Anker ausgebildet ist, wobei die Magneteinheit eine Vielzahl von bogenförmigen, in der Umfangsrichtung angeordneten Magneten (710, 720) und einen Magnethalter (31) hat, an dem die Magnete gesichert sind, jeder der Magnete bogenförmige einfache Magnetisierungsachsen aufweist, die sich in einem Bereich nahe der d-Achse paralleler zu einer d-Achse, die ein Zentrum des Magnetpols ist, erstrecken als diejenigen in einem Bereich nahe einer q-Achse, die eine magnetische Grenze zwischen den Polen ist, wobei die einfachen Magnetisierungsachsen bogenförmige magnetische Pfade definieren, die sich entlang davon erstrecken, die Magnete so angeordnet sind, dass sie über die d-Achse oder die q-Achse voneinander getrennt sind, jeder der Magnete eine q-Achsen-Stirnfläche (713b, 723b) aufweist, die in die Umfangsrichtung weist, wobei die q-Achsen-Stirnflächen der Magnete, die in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, in Flächenkontakt zueinanderstehen, und jeder der Magnete eine ankerferne Umfangsfläche (712, 722) aufweist, die von dem Anker weg weist, wobei jede der ankerfernen Umfangsflächen einer Anbringungsfläche (31a) des Magnethalters durch einen mit einem Harzkleber (801) gefüllten Zwischenraum zugewandt ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei an der Anbringungsfläche Vorsprünge (901) ausgebildet sind, die radial in Richtung der Magneteinheit vorstehen und von denen jeder in der Umfangsrichtung näher an der d-Achse als an der q-Achse angeordnet ist.
Drehende elektrische Maschine (10), mit: einer ein Magnetfeld erzeugenden Einheit (20) mit einer Magneteinheit (22), die mit einer Vielzahl von Magnetpolen ausgestattet ist, deren Polaritäten in einer Umfangsrichtung der Magneteinheit abwechseln; einem Anker (60), der eine mehrphasige Ankerwicklung (61) hat; und einem Rotor, der entweder durch die Magnetfeld-Erzeugungseinheit oder den Anker ausgebildet ist, wobei die Magneteinheit eine Vielzahl von in der Umfangsrichtung angeordneten, bogenförmigen Magneten (710, 720) und einen Magnethalter (31) hat, an dem die Magnete befestigt sind, jeder der Magnete bogenförmige einfache Magnetisierungsachsen aufweist, die sich in einem Bereich nahe der d-Achse paralleler zu einer d-Achse, die ein Zentrum des Magnetpols ist, erstrecken als diejenigen in einem Bereich nahe einer q-Achse, die eine magnetische Grenze zwischen den Polen ist, wobei die einfachen Magnetisierungsachsen bogenförmige magnetische Pfade definieren, die sich entlang davon erstrecken, wobei die Magnete so angeordnet sind, dass sie über die d-Achse oder die q-Achse voneinander getrennt sind, die Magnete so angeordnet sind, dass sie über die d-Achse oder die q-Achse voneinander getrennt sind, der Magnethalter eine Anbringungsfläche (31a) aufweist, an der die Magnete gesichert sind und die eine gekrümmte Form hat, jeder der Magnete eine ankerferne Umfangsfläche (712, 722) aufweist, die von dem Anker weg weist und entlang der Anbringungsfläche gekrümmt ist, wobei die ankerferne Umfangsfläche in Berührung mit der Anbringungsfläche angeordnet ist, und jeder der Magnete eine q-Achsen-Endfläche (713b, 723b) aufweist, die in die Umfangsrichtung weist, wobei die q-Achsen-Endflächen der Magnete, die in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, durch einen mit einem magnetischen Element (810) gefüllten Zwischenraum voneinander entfernt angeordnet sind.