DE112021005776T5

DE112021005776T5 - Elektrische Drehmaschine

Info

Publication number: DE112021005776T5
Application number: DE112021005776.6T
Authority: DE
Inventors: Yuki Takahashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2024-02-15
Also published as: WO2022092148A1; US20230283137A1; JP7533613B2; JPWO2022092148A1; CN116261821A

Abstract

Eine elektrische Drehmaschine (400) enthält ein Feldelement (410) mit einer Mehrzahl von Magnetpolen, die Polaritäten haben, die in einer Umfangsrichtung alternieren, eine Mehrphasen-Ankerwicklung (431), die eine Phasenwicklung hat, die eine Mehrzahl von Wicklungssegmente (441) für jede Phase enthält, und einen Anker (430), der zahnlos ist und einen zylindrischen Ankerkern (432) enthält. Das Wicklungssegment enthält ein Paar Zwischenleiterabschnitte (442), die in einem vorgegebenen Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen sind, und Verbindungsabschnitte (443, 444), die das Paar Zwischenleiterabschnitte in einer ringförmigen Form verbinden, und ist durch mehrfaches Wickeln leitfähiger Drahtelemente an dem Paar Zwischenleiterabschnitte und jedem Verbindungsabschnitt ausgebildet. Das Paar Zwischenleiterabschnitte ist Seite an Seite entlang einer gekrümmten Fläche an der Außenumfangsfläche oder der Innenumfangsfläche des Ankerkerns vorgesehen. Außerdem hat der Querabschnitt des Zwischenleiterabschnitts eine rechteckige Form, und die Abmessungen in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern unterscheiden sich in der Umfangsrichtung an der Endfläche in der Radialrichtung auf der Ankerkernseite.

Description

Verweis zu in Beziehung stehender Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-183988 , eingereicht am 2. November 2020. Auf den gesamten Offenbarungsgehalt aller zuvor genannten Anmeldungen wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
Technisches Gebiet
Die Offenbarung in dieser Beschreibung betrifft eine elektrische Drehmaschine.
Stand der Technik
Eine konventionelle bekannte elektrische Drehmaschine enthält ein Feldelement mit einer Mehrzahl von Magnetpolen, die Polaritäten aufweisen, die in einer Umfangsrichtung alternieren, und einen Anker mit einer mehrphasigen Ankerwicklung. Zusätzlich verwendet in einem Anker eine bekannte Konfiguration einen Ankerkern mit einer zahnlosen Struktur, die keinen Zahn beinhaltet und derart konfiguriert ist, um eine Ankerwicklung in Bezug auf den Ankerkern anzuordnen bzw. zu montieren (siehe z. B. Patentliteratur 1).
Literatur des Standes der Technik
Patentliteratur 1: JP-6669203-B2
Zusammenfassung der Erfindung
Bei einem Anker mit zahnloser Struktur ist eine Ankerwicklung entlang einer Außenumfangsfläche oder einer Innenumfangsfläche eines Ankerkerns angeordnet. In diesem Fall ist in dem spulenseitigen Abschnitt der Ankerwicklung, der dem Ankerkern auf der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung zugewandt ist, die folgende Konfiguration denkbar. Das heißt, der Querschnitt der Wicklung ist für jede Phase in einer viereckigen Form ausgebildet. Des Weiteren ist die Wicklungsendfläche auf der Ankerkernseite in einer Bogenform in Übereinstimmung mit der gekrümmten Fläche auf der Außenumfangsfläche oder der Innenumfangsfläche des Ankerkerns ausgebildet. Es scheint jedoch Raum für Verbesserungen vom Standpunkt der Wärmeableitung der Ankerwicklung bei der bestehenden Technik für eine Konfiguration zu geben, bei der die einander zugewandten Oberflächen des Zwischenleiterabschnitts und des Ankerkerns in engen Kontakt miteinander in der Form gekrümmter Flächen gebracht werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der zuvor beschriebenen Umstände gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, Wärme in einem Anker in einer elektrischen Drehmaschine, die den Anker mit einer zahnlosen Struktur enthält, geeignet abzuleiten.
Eine Mehrzahl von in dieser Beschreibung offenbarter Ausführungsbeispiele verwenden voneinander verschiedene technische Maßnahmen, um jeweilige Aufgaben zu lösen. Gegenstände, Merkmale und nützliche Vorteile, auf die in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, werden in Bezug auf die folgende ausführliche Erläuterung oder die zugehörigen Zeichnungen klarer.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst eine elektrische Drehmaschine:

ein Feldelement mit einer Mehrzahl von Magnetpolen, die Polaritäten haben, die in einer Umfangsrichtung alternieren; und
einen Anker, der eine Ankerwicklung und einen Ankerkern enthält, wobei die Ankerwicklung mehrphasig ist und eine Phasenwicklung mit einer Mehrzahl von Wicklungssegmenten für jede Phase enthält, wobei der Ankerkern zahnlos in einer zylindrischen Form ist, und dem Feldelement in einer Radialrichtung der Ankerwicklung gegenüberliegt.

Das Feldelement und der Anker sind in der Radialrichtung einander zugewandt. Jedes der Wicklungssegmente enthält ein Paar Zwischenleiterabschnitte und Verbindungsabschnitten. Das Paar Zwischenleiterabschnitte ist in einem vorgegebenen Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen. Die Verbindungsabschnitte sind an einer Endseite und einer anderen Endseite des Paares Zwischenleiterabschnitte in einer Axialrichtung in einer ringförmigen Form vorgesehen, und verbinden das Paar Zwischenleiterabschnitte. Das Paar Zwischenleiterabschnitte und die Verbindungsabschnitte enthalten ein leitfähiges Drahtelement, das mehrfach gewickelt ist. Das Paar Zwischenleiterabschnitte ist Seite an Seite entlang einer gekrümmten Fläche einer Außenumfangsfläche des Ankerkerns oder einer gekrümmten Fläche einer Innenumfangsfläche des Ankerkerns vorgesehen. Jeder des Paars Zwischenleiterabschnitte hat einen rechteckigen Querschnitt. Eine Abmessung zwischen einer Endfläche des Zwischenleiterabschnitts, die sich auf einer Seite des Ankerkerns in der Radialrichtung befindet, und dem Ankerkern in der Radialrichtung unterscheidet sich in der Umfangsrichtung.
Bei der elektrischen Drehmaschine dieser Einrichtung hat der Anker eine zahnlose Struktur, und eine Mehrzahl von Wicklungssegmenten, welche die Ankerwicklung bilden, sind auf der Innenseite oder der Außenseite eines zylindrischen Ankerkerns in Radialrichtung angeordnet bzw. montiert. Die Wicklungssegmente sind Seite an Seite in der Umfangsrichtung entlang einer Außenumfangsfläche oder einer Innenumfangsfläche des Ankerkerns angeordnet. Der Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts ist rechteckig, und die Abmessungen in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern unterscheiden sich in der Umfangsrichtung an der Endfläche in der Radialrichtung auf der Ankerkernseite. Mit dieser Konfiguration kann die für die elektrische Drehmaschine erforderliche Wärmeableitungsfähigkeit verbessert werden. Das heißt, in der zuvor beschriebenen Konfiguration unterscheiden sich die Abmessungen in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern in der Umfangsrichtung. Mit anderen Worten umfasst die Endfläche des Zwischenleiterabschnitts in der Radialrichtung einen Abschnitt nahe dem Ankerkern und einen Abschnitt entfernt von dem Ankerkern. In diesem Fall können die Wicklungssegmente in einem Zustand angeordnet bzw. montiert sein, in dem diese sich nahe an dem Ankerkern befinden, der das hintere Joch in dem Anker mit einer zahnlosen Struktur ist. Gleichzeitig kann ein Wärmeableitungsabschnitt sichergestellt werden, der in den Wicklungssegmenten zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern erzeugte Wärme abführt. Als Ergebnis kann in der elektrischen Drehmaschine, die den Anker mit einer zahnlosen Struktur enthält, Wärme in dem Anker geeignet abgeführt werden.
Es wird die Konfiguration betrachtet, bei welcher der Zwischenleiterabschnitt, der einen rechteckigen Querschnitt hat, auf der gekrümmten Fläche des Ankerkerns angeordnet ist. Falls die Größen der Wicklungssegmente einander gleich sind, ist der Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern (der Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung und beiden Enden in der Umfangsrichtung) umso größer, je kleiner der Radius (Kernradius) der gekrümmten Fläche des Ankerkerns ist, mit anderen Worten, je größer die Krümmung der gekrümmten Fläche ist. Zum Beispiel bei einer elektrischen Drehmaschine, bei welcher der Kernradius des Ankers klein und die Anzahl der Magnetpole klein ist, d.h. bei einer elektrischen Drehmaschine, bei der die Anzahl der Wicklungssegmente klein ist, wird ein Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern signifikant. In diesem Fall wird angenommen, dass der Anker mit einem kleinen Kernradius eine geringere Wärmekapazität hat als der Anker mit einem großen Kernradius. Jedoch wird der Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern erhöht, so dass die Wärmeableitung verbessert werden kann.
In einem zweiten Aspekt gemäß einem ersten Aspekt ist die Endfläche des Zwischenleiterabschnitts, die sich auf der Seite des Ankerkerns in der Radialrichtung befindet, orthogonal bzw. senkrecht zu einer geraden Linie, die durch eine Mittelposition des Zwischenleiterabschnitts in der Umfangsrichtung und eine axiale Mitte der elektrischen Drehmaschine verläuft. Eine Abmessung, die zwischen einem Mittelabschnitt der Endfläche in der Umfangsrichtung und dem Ankerkern in der Radialrichtung liegt, unterscheidet sich von einer Abmessung, die zwischen jedem der Enden der Endfläche in der Umfangsrichtung und dem Ankerkern in der Radialrichtung liegt.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration ist die Endfläche in der Radialrichtung jedes Zwischenleiterabschnitts in der Richtung orthogonal zu der geraden Linie, die durch die Mittelposition Zwischenleiterabschnitts in der Umfangsrichtung und die axiale Mitte der elektrischen Drehmaschine verläuft. Dementsprechend unterscheiden sich die Abmessungen in der Radialrichtung zwischen dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung und beiden Enden in der Umfangsrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt und dem Ankerkern. Insbesondere in der Konfiguration, in der die Ankerwicklung auf der Außenseite des Ankerkerns in der Radialrichtung angeordnet ist (z.B. eine elektrische Drehmaschine vom Außenrotortyp), ist die Abmessung in der Radialrichtung grö-ßer an beiden Enden in der Umfangsrichtung als an dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung. Dagegen ist in der Konfiguration, in der die Ankerwicklungen auf der Innenseite des Ankerkerns in der Radialrichtung angeordnet sind (z.B. eine elektrische Drehmaschine vom Innenrotortyp), die Abmessung in der Radialrichtung größer an dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung als an beiden Enden in der Umfangsrichtung. In diesem Fall können in der Ankerwicklung die entlang der gekrümmten Fläche des Ankerkerns angeordneten Zwischenleiterabschnitte in Bezug auf den Ankerkern im gleichen Zustand angeordnet werden.
In einem dritten Aspekt gemäß dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt ist ein Dichtungselement mit Isoliereigenschaften zwischen dem Ankerkern und der Endfläche des Zwischenleiterabschnitts in der Radialrichtung angeordnet. Eine Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements ist höher als eine Wärmeleitfähigkeit eines Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration ist ein Dichtungselement mit Isoliereigenschaften zwischen der Endfläche in der Radialrichtung jedes Zwischenleiterabschnitts und dem Ankerkern angeordnet. Mit dieser Anordnung kann Wärme durch das Dichtungselement abgeführt werden und der Zwischenleiterabschnitt kann durch Verwendung des Dichtungselements befestigt werden. Da zusätzlich die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements höher gemacht wird als die Wärmeleitfähigkeit des Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements, wird die Wärmeableitungsfähigkeit jedes Wicklungssegments verbessert.
In einem vierten Aspekt gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts enthalten die Wicklungssegmente eine innere gebogene Wicklung, bei der zumindest einer der Verbindungsabschnitte an beiden Enden in der Axialrichtung nach innen in der Radialrichtung gebogen ist. In der inneren gebogenen Wicklung enthält jeder der Verbindungsabschnitte ein Paar Basisendabschnitte, die sich in der Radialrichtung erstrecken, und einen Anschlussabschnitt, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Basisendabschnitte erstreckt. Ein Mittelabschnitt des Anschlussabschnitts ist gekrümmt, um nach außen in der Radialrichtung vorzustehen oder um in der Axialrichtung vorzustehen.
In der Konfiguration, welche die innere gebogene Wicklung enthält, in welcher der Verbindungsabschnitt in der Radialrichtung als das Wicklungssegment nach innen gebogen ist, wird davon ausgegangen, dass, wenn die inneren gebogenen Wicklungen in der Umfangsrichtung benachbart sind, eine Beeinträchtigung zwischen den Verbindungsabschnitten der jeweiligen inneren gebogenen Wicklung leicht auftreten kann. Diesbezüglich ist in dem Verbindungsabschnitt der inneren gebogenen Wicklung der Anschlussabschnitt, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Basisendabschnitte erstreckt, so gekrümmt, dass der Mittelabschnitt davon in der Radialrichtung nach außen vorsteht oder in der Axialrichtung vorsteht. Mit dieser Konfiguration kann verhindert werden, dass sich die Verbindungsabschnitte der jeweiligen inneren gebogenen Wicklung in der Umfangsrichtung gegenseitig beinträchtigen bzw. interferieren. Außerdem ist der sich in der Umfangsrichtung erstreckende Anschlussabschnitt in dem Verbindungsabschnitt gekrümmt. Der gekrümmte Abschnitt dient als Abstandseinstellabschnitt, der einen Abstand zwischen den sich erstreckenden Enden des Paares Basisendabschnitten einstellt. Somit trägt der gekrümmte Abschnitt dazu bei, zu verhindern, dass die Verbindungsabschnitte in der Umfangsrichtung einander beinträchtigen bzw. interferieren. Da insbesondere in diesem Fall der Anschlussabschnitt so gekrümmt ist, um nach außen in der Radialrichtung vorzustehen oder in der Axialrichtung vorzustehe, kann ein verfügbarer Raum auf der Innenseite des Ankers in der Radialrichtung erweitert werden. Ferner kann eine Beeinträchtigung mit der Drehwelle oder dergleichen der elektrischen Drehmaschine verhindert werden, indem der Betrag des Vorsprungs in Richtung zu der Innenseite in der Radialrichtung reduziert wird.
Gemäß einem fünften Aspekt umfasst eine elektrische Drehmaschine:

Das Feldelement und der Anker sind in der Radialrichtung einander zugewandt. Jedes der Wicklungssegmente enthält ein Paar Zwischenleiterabschnitte und Verbindungsabschnitte. Das Paar Zwischenleiterabschnitte ist in einem vorgegebenen Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen. Die Verbindungsabschnitte sind an einer Endseite und einer anderen Endseite in einer Axialrichtung in einer ringförmigen Form vorgesehen, und verbinden das Paar Zwischenleiterabschnitte. Das Paar Zwischenleiterabschnitte und die Verbindungsabschnitte enthalten ein leitfähiges Drahtelement, das mehrfach gewickelt ist. In dem Paar Zwischenleiterabschnitte ist ein Abstand zwischen den leitfähigen Drahtelementen, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, auf der Außenseite in der Radialrichtung breiter als auf der Innenseite in der Radialrichtung.
Bei der elektrischen Drehmaschine dieser Einrichtung hat der Anker eine zahnlose Struktur, und eine Mehrzahl von Wicklungssegmenten, welche die Ankerwicklung bilden, sind auf der Innenseite oder der Außenseite eines zylindrischen Ankerkerns in Radialrichtung angeordnet bzw. montiert. Die Wicklungssegmente sind Seite an Seite in der Umfangsrichtung entlang einer Außenumfangsfläche oder einer Innenumfangsfläche des Ankerkerns angeordnet. In dem Zwischenleiterabschnitt ist der Abstand zwischen den in der Umfangsrichtung angeordneten leitfähigen Drahtelementen auf der Außenseite in der Radialrichtung breiter als auf der Innenseite in der Radialrichtung. Mit dieser Konfiguration kann die für die elektrische Drehmaschine erforderliche Wärmeableitungsfähigkeit verbessert werden. Das heißt, die zuvor beschriebene Konfiguration wurde im Hinblick auf die Tatsache vorgenommen, dass die Umfangslängen der Ankerwicklung zwischen der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung liegen. In dem Zwischenleiterabschnitt sind die leitfähigen Drahtelemente auf der Innenseite in der Radialrichtung dicht in Umfangsrichtung angeordnet, wohingegen die leitfähigen Drahtelemente auf der Innenseite in der Radialrichtung grob in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Mit dieser Konfiguration kann der Wärmeableitungsabschnitt, der die in jedem Wicklungssegment erzeugte Wärme ableitet, zwischen den leitfähigen Drahtelementen sichergestellt bzw. befestigt werden. Als Ergebnis kann in der elektrischen Drehmaschine, die den Anker mit einer zahnlosen Struktur enthält, Wärme in dem Anker geeignet abgeführt werden.
In einem sechsten Aspekt gemäß dem fünften Aspekt ist in jedem der Wicklungssegmente das leitfähige Drahtelement ein Vierkantdraht mit einem viereckigen Querschnitt, und der Vierkantdraht ist mehrfach gewickelt, so dass Seitenflächen einander in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung zugewandt sind. In jedem der Zwischenleiterabschnitte ist eine Mehrzahl der leitfähigen Drahtelemente in jeder der Richtungen, Radialrichtung und Umfangsrichtung, angeordnet, die Seitenflächen des Vierkantdrahts sind in der Radialrichtung einander eng zugewandt, und die Seitenflächen des Vierkantdrahts sind in der Umfangsrichtung weiter auseinander als in der Radialrichtung einander zugewandt.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration sind die Seitenflächen der Vierkantdrähte einander in der Radialrichtung zugewandt, und die Seitenflächen der Vierkantdrähte sind weiter auseinander in der Umfangsrichtung als in der Radialrichtung zugewandt. Daher ist die Dicke des Zwischenleiterabschnitts in der Radialrichtung eine vorgegebene Dicke in Übereinstimmung mit der Anzahl von Windungen des Vierkantdrahts (leitfähiges Drahtelement). Ferner unterscheiden sich die Breiten des Zwischenleiterabschnitts in der Umfangsrichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung in Übereinstimmung mit dem Trennungsabstand zwischen den Vierkantdrähten. In diesem Fall wird nur die Breitenabmessung in der Umfangsrichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite der Radialrichtung eingestellt, während die Dicke in der Radialrichtung des Zwischenleiterabschnitts konstant in der Umfangsrichtung ist.
In einem siebten Aspekt gemäß dem fünften Aspekt und dem sechsten Aspekt ist ein Dichtungselement, das Isoliereigenschaften hat, zwischen den leitfähigen Drahtelementen in jedem der Zwischenleiterabschnitte angeordnet. Eine Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements ist höher als eine Wärmeleitfähigkeit eines Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration ist ein Dichtungselement mit Isoliereigenschaften zwischen den leitfähigen Drahtelementen in den Zwischenleiterabschnitten angeordnet. Mit dieser Anordnung kann Wärme durch das Dichtungselement abgeführt werden und das leitfähige Drahtelement kann durch Verwendung des Dichtungselements befestigt werden. Da zusätzlich die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements höher gemacht wird als die Wärmeleitfähigkeit des Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements, wird die Wärmeableitungsfähigkeit jedes Wicklungssegments verbessert.
In einem achten Aspekt gemäß einem des ersten Aspekts bis siebten Aspekts ist die Ankerwicklung eine Dreiphasen- bzw. Drehstromwicklung. In jedem der Wicklungssegmente ist das Paar Zwischenleiterabschnitte voneinander entfernt in einem Abstand einer Vollteilungswicklung bzw. vollen Wicklungssteigung vorgesehen, wobei einer der Zwischenleiterabschnitte des Wicklungssegments einer anderen von zwei Phasen und einer der Zwischenleiterabschnitte des Wicklungssegments einer anderen der zwei Phasen zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte vorgesehen sind, und der Verbindungsabschnitt von zumindest einem der zwei Wicklungssegmente, in dem die Verbindungsabschnitte einander in der Umfangsrichtung überlappen, in der Radialrichtung gebogen ist, um Beeinträchtigungen zwischen den beiden Wicklungssegmenten zu vermeiden. Ein Befestigungsabschnitt ist an einer Innenseite eines gekrümmten Abschnitts des Verbindungsabschnitts vorgesehen, der in der Radialrichtung gebogen ist und sich in der Radialrichtung erstreckt, um das Wicklungssegment an dem Ankerkern oder an einem integrierten Objekt, das mit dem Ankerkern integriert ist, zu befestigen.
In der Dreiphasen-Ankerwicklung ist ein Zwischenleiterabschnitt für jedes der Wicklungssegmente der anderen zwei Phasen zwischen einem Paar Zwischenleiterabschnitte in dem Wicklungssegment angeordnet. Der Verbindungsabschnitt von zumindest einem Wicklungssegment ist in der Radialrichtung zwischen den Wicklungssegmenten gebogen, in denen sich die Verbindungsabschnitte in der Umfangsrichtung einander überlappen, so dass die Zwischenleiterabschnitte Seite an Seite in der Umfangsrichtung entlang der Umfangsfläche des Ankerkerns unter Vermeidung einer gegenseitigen Beeinträchtigung bzw. Interferenz der Wicklungssegmente angeordnet sein können. Außerdem ist im Hinblick auf die Konfiguration, bei welcher der Verbindungsabschnitt in der Radialrichtung gebogen ist, das Wicklungssegment an dem Ankerkern oder einem integrierten Objekt davon auf der Innenseite des gekrümmten Abschnitts des Verbindungsabschnitts befestigt, so dass das Wicklungssegment in geeigneter Weise in dem Anker befestigt werden kann, der eine zahnlose Struktur hat.
In einem neunten Aspekt gemäß dem ersten Aspekt bis achten Aspekt ist das Feldelement ein Oberflächen-Permanentmagnettyp und enthält Magnete, deren Anzahl einer Anzahl von Polen in der Umfangsrichtung entspricht. Der Durchmesser der Ankerwicklung ist „φ40 mm bis φ100 mm“ × n, wobei eine Anzahl der Magnetpole der elektrischen Drehmaschine 4n ist, eine Anzahl der Wicklungssegmente 6n ist, und n eine natürliche Zahl ist.
In der elektrischen Drehmaschine vom Oberflächen-Permanentmagnettyp sind Magnete, deren Anzahl der Anzahl von Polen entspricht, Seite an Seite in der Umfangsrichtung in dem Feldelement angeordnet. Die Spezifikation des Magneten für jeden Magnetpol wird in Übereinstimmung dem Durchmesser (Spulendurchmesser) der Ankerwicklung und der Anzahl der Pole bestimmt. Wenn in diesem Fall der Spulendurchmesser in Bezug auf die Anzahl der Pole zu klein ist, wird die Breite des Magneten in der Umfangsrichtung an jedem Magnetpol klein, und es gibt Bedenken hinsichtlich einer Abnahme der magnetischen Belastung. Wenn dagegen der Spulendurchmesser in Bezug auf die Anzahl der Pole zu groß ist, nimmt die Breite des Magneten in der Umfangsrichtung zu, und es kann erwartet werden, dass die magnetische Belastung zunimmt, aber es kann nicht erwartet werden, dass die elektrische Belastung so stark zunimmt. Daher gibt es Bedenken, dass der Drehmomenterhöhungseffekt mit der Zunahme der Größe der elektrischen Drehmaschine nicht erwartet werden kann.
In dieser Hinsicht hat der Offenleger der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass es einen geeigneten Bereich des Spulendurchmessers in Bezug auf die Anzahl der Pole gibt, um ein Gleichgewicht zwischen magnetischer Belastung und elektrischer Belastung zu finden. Der Offenbarer der vorliegenden Anmeldung legt den Durchmesser der Ankerwicklung auf „φ40 mm bis φ100 mm“ × n fest, wenn die Anzahl der Magnetpole 4n beträgt und die Anzahl der Wicklungssegmente 6n in der elektrischen Drehmaschine beträgt. Als Ergebnis kann das Drehmoment in der elektrischen Drehmaschine optimiert werden.
In einem zehnten Aspekt gemäß dem ersten Aspekt bis neunten Aspekt ist das Feldelement ein Oberflächen-Permanentmagnettyp und enthält Magnete, deren Anzahl einer Anzahl von Polen in der Umfangsrichtung entspricht. W/Lg = 2,5 bis 7 ist erfüllt, wobei Weine Breite des Magneten eines Pols in der Umfangsrichtung repräsentiert, und Lg einen Abstand zwischen einem der Magnete und dem Ankerkern in der Radialrichtung repräsentiert.
In der zahnlosen Drehmaschine vom Oberflächen-Permanentmagnettyp hat „W/Lg“ eine Korrelation mit der Drehmomentkonstante [Nm/A], die das Drehmoment pro Windung der Ankerwicklung angibt. „W/Lg“ ist ein Verhältnis einer Breite W in der Umfangsrichtung des Magneten für einen Pol zu einem Abstand Lg in der Radialrichtung zwischen dem Magneten und dem Ankerkern. Jedoch variiert in diesem Fall die Steigung der Erhöhung der Drehmomentkonstante in Bezug auf die Erhöhung von „W/Lg“ in Abhängigkeit von der Größe von „W/Lg“. Insbesondere gibt es eine in 66 dargestellte Korrelation zwischen „W/Lg“ und der Drehmomentkonstante, und in der Korrelation gibt es einen Wendepunkt, an dem sich die Steigung der Drehmomentkonstante in Bezug auf „W/Lg“ ändert. In diesem Fall können die magnetische Belastung und die elektrische Belastung gut ausgeglichen werden, indem „W/Lg“ innerhalb eines Bereichs A am oder nahe dem Wendepunkt bestimmt wird. Das heißt, in einem Fall, in dem „W/Lg“ kleiner als der Bereich A ist, gibt es Bedenken hinsichtlich einer Verringerung des Drehmoments aufgrund einer zu geringen magnetischen Belastung, aber in einem Fall, in dem „W/Lg“ größer als der Bereich A ist, kann eine Erhöhung der Drehmomentkonstante nicht erwartet werden, selbst wenn „W/Lg“ erhöht wird. Daher wird „W/Lg“ am oder nahe dem Wendepunkt angenommen und wird insbesondere so festgelegt, dass „W/Lg = 2,5 bis 7“ erfüllt ist. In der Beziehung von 66 wird ein gesinterter Neodym-Magnet als der Magnet verwendet, und die Magnetdicke ist auf 1/2 der Polteilung bzw. Polabstand festgelegt.
In einem elften Aspekt gemäß dem ersten Aspekt bis zehnten Aspekt ist das Feldelement ein Oberflächen-Permanentmagnettyp und enthält Magnete, deren Anzahl einer Anzahl von Polen in der Umfangsrichtung entspricht. In jedem der Magnete ist eine Richtung einer leichten Magnetisierungsachse so orientiert, dass die leichte Magnetisierungsachse parallel zu einer d-Achse ist, die ein Magnetpolzentrum ist, auf einer Seite der d-Achse, verglichen mit der leichten Magnetisierungsachse auf einer Seite einer q-Achse, die eine magnetische Polgrenze ist, oder ist in Bezug auf ein Paar Wirkflächen geneigt, die Einström- und Ausströmflächen eines Magnetflusses sind und einander zugewandt sind, und deren Neigungsrichtung ist in Bezug auf die d-Achse so geneigt, dass sich die leichte Magnetisierungsachse der d-Achse auf einer Seite der Ankerwicklung nähert.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration kann der Magnetfluss an jedem Magnetpol verstärkt werden, aber es gibt Bedenken hinsichtlich einer Erhöhung des Wirbelstromverlusts. Da die Ankerwicklung durch Verwendung eines Wicklungssegments ausgebildet ist, das durch mehrfaches Wickeln von leitfähigen Drahtelementen ausgebildet ist, kann in dieser Hinsicht ein Wirbelstromverlust reduziert werden. Wenn in dem Wicklungssegment das leitfähige Drahtelement einen verdrillten Draht enthält, in dem eine Mehrzahl von Drähten verdrillt sind, kann ein weiterer Wirbelstrom-Reduktionseffekt erzielt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und vorteilhaften Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen klarer. In den Zeichnungen:

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte elektrische Drehmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 ist eine Draufsicht der elektrischen Drehmaschine;
3 ist eine Längsschnittansicht der elektrischen Drehmaschine;
4 ist eine Querschnittansicht der elektrischen Drehmaschine;
5 ist eine Einzelteil-Schnittansicht der elektrischen Drehmaschine;
6 ist eine Schnittansicht eines Rotors;
7 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die eine Schnittstruktur einer Magneteinheit darstellt;
8 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer Magnetflussdichte für einen Magneten gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
9 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer Magnetflussdichte für einen Magneten gemäß einem Vergleichsbeispiel darstellt;
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Statoreinheit;
11 ist eine Längsschnittansicht der Statoreinheit;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Kernanordnung, von einer Seite in der Axialrichtung aus gesehen;
13 ist eine perspektivische Ansicht der Kernanordnung, von der anderen Seite in der Axialrichtung aus gesehen;
14 ist eine Querschnittsansicht der Kernanordnung;
15 ist eine Einzelteil-Schnittansicht der Kernanordnung
16 ist ein Schaltplan, der einen Verbindungszustand eines Wicklungssegments in jeder Dreiphasenwicklung darstellt;
17 ist eine Seitenansicht, die ein erstes Spulenmodul und ein zweites Spulenmodul darstellt, die Seite an Seite zum Vergleich angeordnet sind;
18 ist eine Seitenansicht, die ein erstes Wicklungssegment und ein zweites Wicklungssegment darstellt, die Seite an Seite zum Vergleich angeordnet sind;
19 ist ein Satz von Ansichten, die eine Konfiguration des ersten Spulenmoduls darstellen;
20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 20-20 in (a) von 19;
21 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Isolierabdeckung darstellt;
22 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des zweiten Spulenmoduls darstellt;
23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 23-23 in (a) von 22;
24 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der Isolierabdeckung darstellt;
25 ist eine Ansicht, die eine überlappende Position des Filmelements in einem Zustand darstellt, in dem die Spulenmodule in einer Umfangsrichtung angeordnet sind;
26 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem das erste Spulenmodul an der Kernanordnung angeordnet bzw. montiert ist;
27 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem das erste Spulenmodul und das zweite Spulenmodul an der Kernanordnung angeordnet bzw. montiert ist;
28 ist eine Längsschnittansicht, die einen befestigten Zustand durch Verwendung eines Befestigungsstifts darstellt;
29 ist eine perspektivische Ansicht eines Sammelschienenmoduls;
30 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Längsschnitts des Sammelschienenmoduls darstellt;
31 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem das Sammelschienenmodul an einem Statorhalter angeordnet bzw. montiert ist;
32 ist eine Längsschnittansicht eines stationären Abschnitts, in dem das Sammelschienenmodul befestigt ist;
33 ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Leitungselement an der Gehäuseabdeckung angebracht ist;
34 ist eine perspektivische Ansicht des Leitungselements;
35 ist ein elektrischer Schaltplan, der das Steuersystem der elektrischen Drehmaschine zeigt;
36 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Stromrückkopplungssteuerung durch eine Steuerungseinrichtung darstellt;
37 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Drehmomentrückkopplungssteuerung durch die Steuerungseinrichtung darstellt;
38 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die eine Schnittstruktur der Magneteinheit in einer Abwandlung darstellt;
39 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration der Statoreinheit mit einer Innenrotorstruktur darstellt;
40 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Spulenmodule an der Kernanordnung angeordnet bzw. montiert sind;
41 ist eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte elektrische Drehmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
42 ist eine Draufsicht der elektrischen Drehmaschine;
43 ist eine Längsschnittansicht der elektrischen Drehmaschine;
44 ist eine Querschnittansicht der elektrischen Drehmaschine;
45 ist eine Querschnittansicht der elektrischen Drehmaschine;
46 ist eine Einzelteil-Schnittansicht der elektrischen Drehmaschine;
47 ist eine perspektivische Einzelteilansicht der Statoreinheit;
48 ist eine perspektivische Einzelteilansicht einer Statoreinheit;
49 ist eine perspektivische Einzelteilansicht der Statoreinheit;
50 ist eine Einzelteil-Schnittansicht der Statoreinheit;
51 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des Wicklungssegments darstellt;
52 ist eine perspektivische Einzelteilansicht, welche die Isolierabdeckung in dem Wicklungssegment darstellt;
53 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des Wicklungssegments darstellt;
54 ist eine perspektivische Einzelteilansicht, welche die Isolierabdeckung in dem Wicklungssegment darstellt;
55 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Wicklungssegmente Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet sind;
56 ist eine Querschnittsansicht des Statorhalters;
57 ist eine perspektivische Ansicht der Statoreinheit, von der Seite eines Verdrahtungsmoduls aus gesehen;
58 ist eine Einzelteil-Schnittansicht, welche die elektrische Drehmaschine darstellt, die in den stationären Abschnitt und einen Drehabschnitt unterteilt ist;
59 ist eine Ansicht, die Richtungen von Magnetpfaden jedes Magneten darstellt;
60 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Wicklungssegmente auf der Außenseite eines Statorkerns in der Radialrichtung angeordnet sind;
61 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Zwischenleiterabschnitts;
62 ist eine schematische Ansicht, die den Rotor und den Stator in planar abgewickelter Weise darstellt;
63 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen des Wicklungssegments;
64 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Wicklungssegmente auf der Außenseite des Statorkerns in der Radialrichtung angeordnet sind;
65 ist ein Satz von Ansichten, einschließlich (a) einer perspektivischen Ansicht, die eine Statorwicklung in dem Fall von vier Polen darstellt, und (b) einer perspektivischen Ansicht, welche die Statorwicklung in dem Fall von acht Polen darstellt;
66 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen W/Lg und einer Drehmomentkonstante darstellt;
67 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Zwischenleiterabschnitts;
68 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Zwischenleiterabschnitts;
69 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen des Wicklungssegments;
70 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Zwischenleiterabschnitts; und
71 ist eine Vorderansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Wicklungssegmente an dem Statorkern angeordnet bzw. montiert sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Ausführungsbeispiele werden nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Funktionell und/oder strukturell einander entsprechende und/oder einander zugeordnete Teile der Ausführungsbeispiele werden mit gleichen Bezugszeichen oder mit an Hunderterstellen voneinander verschiedenen Bezugszeichen bezeichnet. Die entsprechenden und/oder zugehörigen Teile können sich auf die Erläuterung in den anderen Ausführungsbeispielen beziehen.
Die elektrische Drehmaschine gemäß den Ausführungsbeispielen ist so konfiguriert, um zum Beispiel als eine Leistungsquelle für Fahrzeuge verwendet zu werden. Die elektrische Drehmaschine kann jedoch allgemein für Industrie-, Automobil-, Luft-, Haushalts-, Büroautomatisierungs- oder Spielanwendungen verwendet werden. In den folgenden Ausführungsbeispielen werden dieselben oder korrespondierende Teile in den Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine ausführliche Erläuterung davon wird weggelassen.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine elektrische Drehmaschine 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein synchroner Mehrphasen-Wechselstrom(AC)-Motor und hat eine äußere Rotorstruktur (äußere Drehstruktur). Ein Schema der elektrischen Drehmaschine 10 ist in den 1 bis 5 dargestellt. 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die gesamte elektrische Drehmaschine 10 darstellt. 2 ist eine Draufsicht der elektrischen Drehmaschine 10. 3 ist eine Längsschnittansicht der elektrischen Drehmaschine 10 (eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 2). 4 ist eine Querschnittsansicht der elektrischen Drehmaschine 10 (eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in 3). 5 ist eine Einzelteil-Schnittansicht, die Komponenten der elektrischen Drehmaschine 10 in einer Art Explosionsdarstellung darstellt. In der folgenden Beschreibung ist in der elektrischen Drehmaschine 10 eine Richtung, in der sich eine Drehwelle 11 erstreckt, als eine Axialrichtung definiert, eine Richtung, die sich radial von einer Mitte der Drehwelle 11 erstreckt, ist als eine Radialrichtung definiert, und eine Richtung, die sich in Umfangsrichtung um die Drehwelle 11 herum erstreckt, ist als eine Umfangsrichtung definiert.
In einer breiten Klassifizierung enthält die elektrischen Drehmaschine 10: einen Körper einer elektrischen Drehmaschine, der einen Rotor 20, eine Statoreinheit 50 und ein Sammelschienenmodul 200 umfasst; und ein Gehäuse 241 und eine Gehäuseabdeckung 242, die beide derart vorgesehen sind, um den Körper der elektrischen Drehmaschine zu umgeben. Jedes dieser Elemente ist koaxial mit der Drehwelle 11 angeordnet, die einstückig bzw. integral in dem Rotor 20 vorgesehen ist, und ist in der Axialrichtung in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet bzw. montiert, um die elektrische Drehmaschine 10 auszubilden. Die Drehwelle 11 wird durch ein Paar Lager 12 und 13 gelagert, die in der Statoreinheit 50 und dem Gehäuse 241 vorgesehen sind, und ist in diesem Zustand drehbar. Die Lager 12 und 13 sind zum Beispiel Radialkugellager mit einem Innenring, einem Außenring und einer Mehrzahl dazwischen angeordneter Kugeln. Die Drehung der Drehwelle 11 bewirkt zum Beispiel, dass sich die Achse eines Fahrzeugs dreht. Die elektrische Drehmaschine 10 kann an einem Fahrzeug montiert werden, indem das Gehäuse 241 an einem Fahrzeugkarosserierahmen oder dergleichen befestigt wird.
In der elektrischen Drehmaschine 10 ist die Statoreinheit 50 so vorgesehen, um die Drehwelle 11 zu umgeben, und der Rotor 20 ist an der Außenseite der Statoreinheit 50 in der Radialrichtung angeordnet. Die Statoreinheit 50 enthält einen Stator 60 und einen Statorhalter 70, der an der Innenseite des Stators 60 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert ist. Der Rotor 20 und der Stator 60 sind so angeordnet, um einander in der Radialrichtung mit einem dazwischen angeordneten Luftspalt zugewandt zu sein. Der Rotor 20 dreht sich einstückig bzw. integral so mit der Drehwelle 11, dass sich der Rotor 20 auf der Außenseite des Stators 60 in der Radialrichtung dreht. Der Rotor 20 entspricht einem „Feldelement“ und der Stator 60 entspricht einem „Anker“.
6 ist eine Längsschnittansicht des Rotors 20. Wie in 6 dargestellt, enthält der Rotor 20 einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorträger 21 und eine ringförmige Magneteinheit 22, die an dem Rotorträger 21 befestigt ist. Der Rotorträger 21 enthält einen Zylinder 23 mit einer zylindrischen Form und einen Endplattenabschnitt 24, der an einem Ende des Zylinders 23 in der Axialrichtung vorgesehen ist. Der Zylinder 23 und der Endplattenabschnitt 24 sind integriert, um den Rotorträger 21 auszubilden. Der Rotorträger 21 dient als eine Magnethalteeinrichtung, und die Magneteinheit 22 ist an der Innenseite des Zylinders 23 in der Radialrichtung in einer ringförmigen Form befestigt. Ein Durchgangsloch 24a ist in dem Endplattenabschnitt 24 ausgebildet. Die Drehwelle 11 ist an dem Endplattenabschnitt 24 durch Verwendung eines Befestigungselements 25 wie beispielsweise einer Schraube befestigt, während die Drehwelle 11 durch das Durchgangsloch 24a eingesetzt ist. Die Drehwelle 11 hat einen Flansch 11a, der sich in einer Richtung erstreckt, welche die Axialrichtung schneidet (orthogonal bzw. senkrecht dazu). Der Rotorträger 21 ist an der Drehwelle 11 befestigt, während der Flansch 11a und der Endplattenabschnitt 24 oberflächenverbunden sind.
Die Magneteinheit 22 enthält einen zylindrischen Magnethalter 31, eine Mehrzahl von Magneten 32, die an einer Innenumfangsfläche des Magnethalters 31 befestigt sind, und eine Endplatte 33, die an einer gegenüberliegenden Seite des Endplattenabschnitts 24 des Rotorträgers 21 über beide Seiten in der Axialrichtung befestigt ist. Der Magnethalter 31 hat in der Axialrichtung die gleiche Längenabmessung wie der Magnet 32. Der Magnet 32 ist in einem Zustand vorgesehen, in dem er durch den Magnethalter 31 von der Außenseite in der Radialrichtung umgeben ist. Der Magnethalter 31 und der Magnet 32 sind fixiert, während diese in Kontakt mit der Endplatte 33 an dem Ende auf einer Seite in der Axialrichtung sind. Die Magneteinheit 22 entspricht einer „Magneteinheit“.
7 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die eine Schnittstruktur der Magneteinheit 22 darstellt. In 7 ist die Richtung der leichten Magnetisierungsachse des Magneten 32 durch einen Pfeil angezeigt.
In der Magneteinheit 22 sind die Magnete 32 Seite an Seite derart vorgesehen, dass sich die Polaritäten abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Rotors 20 ändern. Somit hat die Magneteinheit 22 eine Mehrzahl von Magnetpolen in der Umfangsrichtung. Der Magnet 32 ist ein polarer anisotroper Permanentmagnet und wird durch Verwendung eines gesinterten Neodym-Magneten mit einer intrinsischen Koerzitivkraft von 400 [kA/m] oder mehr und einer Remanenanzflussdichte Br von 1,0 [T] oder mehr ausgebildet.
Eine Umfangsfläche des Magneten 32 auf der Innenseite in der Radialrichtung (Seite des Stators 60) ist eine Magnetflusswirkfläche 34, auf der ein Magnetfluss übertragen und empfangen wird. Die Magneteinheit 22 erzeugt intensiv einen Magnetfluss in einem Bereich auf oder nahe der d-Achse, der als Mitte des Magnetpols auf der Magnetflusswirkfläche 34 des Magneten 32 dient. Insbesondere in dem Magneten 32 unterscheiden sich die Richtungen der leichten Magnetisierungsachse zwischen der d-Achsenseite (Abschnitt näher an der d-Achse) und der q-Achsenseite (Abschnitt näher an der q-Achse). Die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf der d-Achsenseite ist parallel zu der d-Achse, wohingegen die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf der q-Achsenseite orthogonal bzw. senkrecht zu der q-Achse ist. In diesem Fall wird ein bogenförmiger Magnetpfad entlang der Richtung der leichten Magnetisierungsachse ausgebildet. Kurz gesagt ist der Magnet 32 so orientiert, dass die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zu der d-Achse ist, die als Mitte des Magnetpols auf einer Seite der d-Achse dient, im Vergleich zu derjenigen auf einer Seite der q-Achse, die als Grenze des Magnetpols dient.
Da der Magnetpfad in dem Magneten 32 in einer Bogenform ausgebildet ist, ist die Länge des Magnetpfads größer als die Dickenabmessung des Magneten 32 in der Radialrichtung. Mit dieser Konfiguration nimmt die Permeanz des Magneten 32 zu, und der Magnet 32 kann eine Fähigkeit zeigen, die der eines Magneten mit großen Magnetvolumen entspricht oder gleichwertig ist, ohne dass das Magnetvolumen verändert wird.
Zwei Magnete 32, die in der Umfangsrichtung als ein Satz nebeneinanderliegen bzw. benachbart sind, bilden einen Magnetpol. Das heißt, die Mehrzahl von Magneten 32, die in der Umfangsrichtung in der Magneteinheit 22 angeordnet sind, hat Teilungsflächen auf der d-Achse und der q-Achse. Die Magnete 32 sind angeordnet, während sie miteinander in Kontakt oder nahe beieinander stehen. Der Magnet 32 hat einen bogenförmigen Magnetpfad, wie zuvor beschrieben. Auf der q-Achse liegen der N-Pol und der S-Pol einander in den Magneten 32 gegenüber, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind. Daher kann die Permeanz auf oder nahe der q-Achse verbessert werden. Da die Magnete 32 auf beiden Seiten quer zu der q-Achse einander anziehen, können die Magnete 32 außerdem einen Zustand aufrechterhalten, in dem die Magnete 32 miteinander in Kontakt sind. Daher trägt dies ebenfalls zur Verbesserung der Permeanz bei.
Da in der Magneteinheit 22 ein Magnetfluss in einer Bogenform zwischen dem benachbarten N-Pol und dem S-Pol durch jeden Magnet 32 fließt, ist dessen Magnetpfad länger als zum Beispiel derjenige des radial-anisotropen Magneten. Daher ist, wie in 8 dargestellt, die Form der Magnetflussdichteverteilung nahe an einer Sinuswelle. Infolgedessen kann anders als bei der Magnetflussdichteverteilung des radial-anisotropen Magneten, der in 9 als Vergleichsbeispiel dargestellt ist, der Magnetfluss auf der Mittenseite des Magnetpols konzentriert werden, und das Drehmoment der elektrischen Drehmaschine 10 kann erhöht werden. Des Weiteren kann in der Magneteinheit 22 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Tatsache bestätigt werden, dass es einen Unterschied in der Magnetflussdichteverteilung im Vergleich zu dem herkömmlichen Halbach-Array-Magneten gibt. In den 8 und 9 repräsentiert die horizontale Achse den elektrischen Winkel und die vertikale Achse repräsentiert die Magnetflussdichte. In den 8 und 9 repräsentieren 90° auf der horizontalen Achse die d-Achse (d.h. die Mitte des Magnetpols), und 0° und 180° auf der horizontalen Achse repräsentieren jeweils die q-Achse.
Das heißt, gemäß jedem Magneten 32 mit der zuvor beschriebenen Konfiguration wird der Magnetfluss auf der d-Achse in der Magneteinheit 22 verstärkt und die Änderung des Magnetflusses auf oder nahe der q-Achse wird unterbunden. Dementsprechend kann eine Implementierung der Magneteinheit 22 geeignet durchgeführt werden, bei der die Änderung des Oberflächenmagnetflusses von der q-Achse zu der d-Achse in jedem Magnetpol sanft ist.
Der Sinuswellenanpassungsprozentsatz der Magnetflussdichteverteilung muss nur einen bestimmten Wert haben, zum Beispiel einen Wert von 40% oder mehr. Diese Wertanpassung kann die Menge des Magnetflusses in dem Mittelabschnitt der Wellenform im Vergleich zu dem Fall der Verwendung eines radial orientierten Magneten oder eines parallel orientierten Magneten mit einem Sinuswellenanpassungsprozentsatz von etwa 30% zuverlässig verbessern. Alternativ kann, wenn der Sinuswellenanpassungsprozentsatz auf 60% oder mehr festgelegt ist, die Menge des Magnetflusses in dem Mittelabschnitt der Wellenform zuverlässig verbessert werden, im Vergleich zu einem Array mit konzentriertem Magnetfluss, wie beispielsweise einem Halbach-Array.
Bei dem in 9 dargestellten radial-anisotropen Magneten ändert sich die Magnetflussdichte steil auf oder nahe der q-Achse. Da die Änderung der Magnetflussdichte steiler ist, steigt der Wirbelstrom in unerwünschter Weise in einer Statorwicklung 61 des später zu beschreibenden Stators 60. Die Magnetflussänderung auf der Seite der Statorwicklung 61 ist ebenfalls steil. Dagegen hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Magnetflussdichteverteilung eine Magnetflusswellenform nahe einer Sinuswelle. Daher ist die Änderung der Magnetflussdichte auf oder nahe der q-Achse kleiner als die Änderung der Magnetflussdichte des radial-anisotropen Magneten. Dieses Merkmal macht es möglich, die Erzeugung von Wirbelströmen zu verhindern.
In dem Magneten 32 ist eine Vertiefung bzw. Aussparung 35 in einem vorgegebenen Bereich einschließlich der d-Achse auf der Außenumfangsfläche auf der Außenseite in der Radialrichtung ausgebildet, und eine Vertiefung 36 ist in einem vorgegebenen Bereich einschließlich der q-Achse auf der Innenumfangsfläche auf der Innenseite in der Radialrichtung ausgebildet. In diesem Fall wird gemäß der Richtung der leichten Magnetisierungsachse des Magneten 32 der Magnetpfad auf oder nahe der d-Achse an der Außenumfangsfläche des Magneten 32 verkürzt, und der Magnetpfad wird auf oder nahe der q-Achse auf der Innenumfangsfläche des Magneten 32 verkürzt. In Anbetracht der Schwierigkeit, den Magneten 32 zu veranlassen, einen ausreichenden Magnetfluss an einer Stelle zu erzeugen, an der die Länge des Magnetpfads klein ist, wird der Magnet daher an einer Stelle entfernt, an welcher der Magnetfluss schwach ist.
Die Magneteinheit 22 kann Magnete 32 verwenden, deren Anzahl identisch mit der Anzahl der Magnetpole ist. Zum Beispiel ist der Magnet 32 vorzugsweise so vorgesehen, dass ein Magnet zwischen den d-Achsen angeordnet ist, die als die Mittelpunkte von zwei Magnetpolen dienen, die in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Fall hat der Magnet 32 eine Mitte in der Umfangsrichtung auf der q-Achse und hat eine Teilungsfläche auf der d-Achse. Alternativ kann der Magnet 32 einen Mittelpunkt in der Umfangsrichtung auf der d-Achse anstelle der q-Achse haben. Als Magnet 32 kann anstelle der Verwendung von Magneten, deren Anzahl das Doppelte der Anzahl von Magnetpolen ist, oder von Magneten, deren Anzahl identisch mit der Anzahl von Magnetpolen ist, ein ringförmiger Magnet verwendet werden, der in einer ringförmigen Form verbunden ist.
Wie in 3 dargestellt, ist ein Resolver 41 als Drehsensor an einem Ende (oberes Ende in der Zeichnung) auf der gegenüberliegenden Seite des Verbindungsabschnitts mit dem Rotorträger 21 über beide Seiten in der Axialrichtung der Drehwelle 11 vorgesehen. Der Resolver 41 enthält einen Resolverrotor, der an der Drehwelle 11 befestigt ist, und einen Resolverstator, der so angeordnet ist, um der Außenseite des Resolverrotors in der Radialrichtung zugewandt zu sein. Der Resolverrotor hat eine Scheibenringform. Der Resolverrotor ist koaxial mit der Drehwelle 11 vorgesehen, während die Drehwelle 11 dort hindurch eingesetzt ist. Der Resolverstator enthält einen Statorkern und eine Statorspule und ist an der Gehäuseabdeckung 242 befestigt.
Als nächstes wird eine Konfiguration der Statoreinheit 50 beschrieben. 10 ist eine perspektivische Ansicht der Statoreinheit 50, und 11 ist eine Längsschnittansicht der Statoreinheit 50. 11 ist eine Längsschnittansicht an derselben Position wie 3.
Die Statoreinheit 50 enthält den Stator 60 und den Statorhalter 70 auf der Innenseite des Stators 60 in der Radialrichtung. Der Stator 60 enthält die Statorwicklung 61 und einen Statorkern 62. Der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 sind einstückig bzw. integral als eine Kernanordnung CA vorgesehen, und eine Mehrzahl von Wicklungssegmenten 151, welche die Statorwicklung 61 bilden, sind an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert. Die Statorwicklung 61 entspricht einer „Ankerwicklung“, der Statorkern 62 entspricht einem „Ankerkern“ und der Statorhalter 70 entspricht einer „Ankerhalteeinrichtung“. Die Kernanordnung CA entspricht einem „Stützelement“.
Zunächst wird nun die Kernanordnung CA beschrieben. 12 ist eine perspektivische Ansicht der Kernanordnung CA, von einer Seite in der Axialrichtung aus gesehen. 13 ist eine perspektivische Ansicht der Kernanordnung CA, von der anderen Seite in der Axialrichtung aus gesehen. 14 ist eine Querschnittsansicht der Kernanordnung CA. 15 ist eine Einzelteil-Schnittansicht der Kernanordnung CA.
Wie zuvor beschrieben, enthält die Kernanordnung CA den Statorkern 62 und den Statorhalter 70, der an der Innenseite des Statorkerns 62 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert ist. Mit anderen Worten ist der Statorkern 62 einstückig bzw. integral an der Außenumfangsfläche des Statorhalters 70 angeordnet bzw. montiert.
Der Statorkern 62 ist als ein gestapelter Kernblechkörper bzw. Kernblattkörper ausgebildet, in dem Kernbleche 62a, die ein magnetisches Stahlblech enthalten, das ein magnetisches Element ist, in der Axialrichtung gestapelt sind. Der Statorkern 62 hat eine zylindrische Form mit einer vorgegebenen Dicke in der Radialrichtung. Die Statorwicklung 61 ist an der Außenseite des Statorkerns 62 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert, das heißt, der Seite des Rotors 20. Die Außenumfangsfläche des Statorkerns 62 hat eine gekrümmte Oberflächenform ohne Vorsprünge und Vertiefungen. Der Statorkern 62 fungiert als ein hinteres Joch. Der Statorkern 62 wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Kernblechen 62a in der Axialrichtung ausgebildet. Das Kernblech 62a wird zum Beispiel in eine ringförmige Plattenform gestanzt. Jedoch kann als der Statorkern 62 ein Statorkern mit einer spiralförmigen Kernstruktur verwendet werden. Bei dem Statorkern 62 mit einer spiralförmigen Kernstruktur wird ein streifenförmiges Kernblech verwendet. Dieses Kernblech ist ringförmig gewickelt und in der Axialrichtung gestapelt, um den Statorkern 62 auszubilden, der insgesamt eine zylindrische Form hat.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Stator 60 eine schlitzlose Struktur, die keinen Zahn zum Bilden eines Schlitzes hat, aber die Konfiguration davon kann irgendeine der folgenden (A) bis (C) verwenden.

(A) Der Stator 60 enthält ein Leiter-zu-Leiter-Element zwischen jeweils zwei benachbarten zwei der Leiterabschnitte (später zu beschreibende Zwischenleiterabschnitte 152) in der Umfangsrichtung. Als das Leiter-zu-Leiter-Element wird ein magnetisches Material mit einer Beziehung Wt × Bs ≤ Wm × Br verwendet, wobei Wt eine Breitenabmessung in der Umfangsrichtung des Leiter-zu-Leiter-Elements in einem Magnetpol darstellt, Bs eine magnetische Sättigungsflussdichte des Leiter-zu-Leiter-Elements darstellt, Wm eine Breitenabmessung in der Umfangsrichtung des Magneten 32 in einem Magnetpol darstellt, und Br eine Remanenanzflussdichte des Magneten 32 darstellt.
(B) Der Stator 60 enthält ein Leiter-zu-Leiter-Element zwischen jeweils zwei benachbarten zwei der Leiterabschnitte (Zwischenleiterabschnitte 152) in der Umfangsrichtung. Als Leiter-zu-Leiter-Element wird ein nichtmagnetisches Material verwendet.
(C) Der Stator 60 enthält kein Leiter-zu-Leiter-Element zwischen jeweils benachbarten zwei der Leiterabschnitte (Zwischenleiterabschnitte 152) in der Umfangsrichtung.

Wie in 15 dargestellt, enthält der Statorhalter 70 ein Außenzylinderelement 71 und ein Innenzylinderelement 81. Das Außenzylinderelement 71 ist auf der Außenseite in der Radialrichtung angeordnet und das Innenzylinderelement 81 ist auf der Innenseite in der Radialrichtung angeordnet, und sie sind einstückig bzw. integral angeordnet bzw. montiert, um den Statorhalter 70 auszubilden. Jedes dieser Elemente 71 und 81 enthält zum Beispiel Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Gusseisen, oder kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK).
Das Außenzylinderelement 71 ist ein zylindrisches Element mit der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche, die beide zu einer exakt kreisförmig gekrümmten Oberfläche geformt sind. An einer Stirnseite in der Axialrichtung ist ein Ringflansch 72 ausgebildet, der sich in der Radialrichtung nach innen erstreckt. Der Flansch 72 enthält eine Mehrzahl von Vorsprüngen 73, die sich in der Radialrichtung in vorgegebenen Abständen bzw. Intervallen in der Umfangsrichtung nach innen erstrecken (siehe 13). Das Außenzylinderelement 71 enthält einander zugewandte Oberflächen 74 und 75, die jeweils dem Innenzylinderelement 81 in der Axialrichtung an einer Endseite und der anderen Endseite in der Axialrichtung zugewandt sind. Ringnuten 74a und 75a, die sich ringförmig erstrecken, sind an den einander zugewandten Oberflächen 74 und 75 ausgebildet.
Das Innenzylinderelement 81 ist ein zylindrisches Element mit einer Außendurchmesserabmessung, die kleiner als eine Innendurchmesserabmessung des Außenzylinderelement 71 ist. Eine Außenumfangsfläche des Innenzylinderelement 81 ist eine exakt kreisförmig gekrümmte Oberfläche, die konzentrisch mit dem Außenzylinderelement 71 ist. Das Innenzylinderelement 81 enthält einen Ringflansch 82, der sich in der Radialrichtung an einer Endseite in der Axialrichtung nach außen erstreckt. Das Innenzylinderelement 81 soll an dem Außenzylinderelement 71 angeordnet bzw. montiert werden, während es mit den einander zugewandten Oberflächen 74 und 75 des Außenzylinderelements 71 in der Axialrichtung in Kontakt ist. Wie in 13 dargestellt, werden das Außenzylinderelement 71 und das Innenzylinderelement 81 durch Verwendung eines Befestigungselements 84, wie beispielsweise einer Schraube, aneinander angeordnet bzw. montiert. Insbesondere ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 83, die sich in der Radialrichtung nach innen erstrecken, an der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 81 in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die Vorsprünge 73 und 83 werden aneinander befestigt, indem das Befestigungselement 84 verwendet wird, während die Endfläche des Vorsprungs 83 in der Axialrichtung und der Vorsprung 73 des Außenzylinderelements 71 gestapelt sind.
Wie in 14 dargestellt, werden das Außenzylinderelement 71 und das Innenzylinderelement 81 angeordnet bzw. montiert. In diesem Zustand wird ein Ringspalt zwischen der Innenumfangsfläche des Außenzylinderelements 71 und der Außenumfangsfläche des Innenzylinderelements 81 ausgebildet. Dieser Zwischenraum dient als Kühlmittelpfad 85, durch den ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlwasser strömt. Der Kühlmittelpfad 85 ist in der Umfangsrichtung des Statorhalters 70 ringförmig vorgesehen. Genauer gesagt enthält das Innenzylinderelement 81 eine Pfadbildungswand 88. Die Pfadbildungswand 88 steht nach innen in der Radialrichtung auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 81 vor. In der Pfadbildungswand 88 sind ein Einlasspfad 86 und ein Auslasspfad 87 ausgebildet, und jeder der Pfade 86 und 87 ist zu der Außenumfangsfläche des Innenzylinderelements 81 hin offen. Das Innenzylinderelement 81 enthält an seiner Außenumfangsfläche eine Trennwand 89 zum Unterteilen des Kühlmittelpfads 85 in eine Einlassseite und eine Auslassseite. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass ein Kühlmittel, das von dem Einlassweg 86 durch den Kühlmittelpfad 85 einströmt, in der Umfangsrichtung strömt und dann aus dem Auslassweg 87 herausströmt.
Der Einlasspfad 86 und der Auslasspfad 87 enthalten jeweils ein Ende, das sich in der Radialrichtung erstreckt, um zu der Außenumfangsfläche des Innenzylinderelements 81 hin offen zu sein, und enthalten jeweils das andere Ende, das sich in der Axialrichtung erstreckt, um zu der Endfläche des Innenzylinderelements 81 in der Axialrichtung hin offen zu sein. 12 stellt eine Einlassöffnung 86a dar, die mit dem Einlasspfad 86 kommuniziert, und eine Auslassöffnung 87a, die mit dem Auslasspfad 87 kommuniziert. Der Einlasspfad 86 und der Auslasspfad 87 kommunizieren jeweils mit einer Einlassöffnung 244 und einer Auslassöffnung 245 (siehe 1), die an der Gehäuseabdeckung 242 angebracht sind. Das Kühlmittel tritt jeweils durch die Öffnungen 244 und 245 ein und aus.
Dichtungselemente 101 und 102 zum Verhindern eines Leckens des Kühlmittels in dem Kühlmittelpfad 85 sind an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Außenzylinderelement 71 und dem Innenzylinderelements 81 vorgesehen (siehe 15). Insbesondere sind die Dichtungselemente 101 und 102 zum Beispiel O-Ringe. Die Dichtungselemente 101 und 102 sind in einer Weise vorgesehen, dass die Ringnuten 74a und 75a des Außenzylinderelement 71 jeweils die Dichtungselemente 101 und 102 aufnehmen, und das Außenzylinderelement 71 und das Innenzylinderelement 81 die Dichtungselemente 101 und 102 jeweils zusammendrücken.
Wie in 12 dargestellt, hat das Innenzylinderelement 81 einen Endplattenabschnitt 91 an einer Endseite in der Axialrichtung. Der Endplattenabschnitt 91 enthält eine Erhebung 92 mit einer hohlen zylindrischen Form, die sich in der Axialrichtung erstreckt. Die Erhebung 92 ist so vorgesehen, um ein Einführloch 93 zu umgeben, durch das die Drehwelle 11 eingeführt wird. Die Erhebung 92 enthält eine Mehrzahl von Befestigungselementen 94 zum Fixieren der Gehäuseabdeckung 242. Der Endplattenabschnitt 91 enthält eine Mehrzahl von Stangen 95, die sich in der Axialrichtung auf der Außenseite der Erhebung 92 in der Radialrichtung erstrecken. Die Stange 95 ist ein Abschnitt, der als Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Sammelschienenmoduls 200 dient, und Details davon werden später beschrieben. Die Erhebung 92 dient als Lagerhalteeinrichtung, die das Lager 12 hält. Das Lager 12 ist an einem Lagerbefestigungsabschnitt 96 befestigt, der an dem Innenumfangsabschnitt der Erhebung 92 vorgesehen ist (siehe 3).
Wie in den 12 und 13 dargestellt, sind das Außenzylinderelement 71 und das Innenzylinderelement 81 jeweils mit Vertiefungen 105 und 106 ausgebildet, die beide zum Befestigen einer Mehrzahl später zu beschreibender Spulenmodule 150 verwendet werden.
Insbesondere sind, wie in 12 dargestellt, eine Mehrzahl von Vertiefungen 105 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an der Endfläche des Innenzylinderelements 81 in der Axialrichtung ausgebildet, genauer gesagt an der Außenendfläche des Endplattenabschnitts 91 in der Axialrichtung um die Erhebung 92 herum. Wie in 13 dargestellt, sind eine Mehrzahl von Vertiefungen 106 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an der Endfläche des Außenzylinderelements 71 in der Axialrichtung ausgebildet, genauer gesagt an der Außenendfläche des Flansches 72 in der Axialrichtung. Diese Vertiefungen 105 und 106 sind jeweils so vorgesehen, um auf einem imaginären Kreis angeordnet zu sein, der konzentrisch mit der Kernanordnung CA ist. Die Vertiefungen 105 und 106 sind in der Umfangsrichtung an der gleichen Position vorgesehen, und die Abstände und die Anzahl derselben sind gleich.
Der Statorkern 62 wird angeordnet bzw. montiert, während eine Kompressionskraft in der Radialrichtung in Bezug auf den Statorhalter 70 erzeugt wird, um die Festigkeit der Anordnung bzw. Montage in Bezug auf den Statorhalter 70 sicherzustellen. Insbesondere wird der Statorkern 62 durch Schrumpfpassung oder Presspassung mit einer vorgegebenen Überlagerung bzw. Übermaß an dem Statorhalter 70 angebracht bzw. eingepasst und befestigt. In diesem Fall kann gesagt werden, dass der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 angeordnet bzw. montiert sind, während Spannung in der Radialrichtung von einem der beiden zu dem anderen erzeugt wird. Im Fall einer Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Drehmaschine 10 ist zum Beispiel eine Vergrößerung des Durchmessers des Stators 60 denkbar. In einem solchen Fall wird die Spannkraft des Statorkerns 62 erhöht, um die Verbindung des Statorkerns 62 mit dem Statorhalter 70 zu verstärken. Wenn jedoch die Druckspannung (mit anderen Worten die Restspannung) des Statorkerns 62 erhöht wird, besteht die Befürchtung, dass der Statorkern 62 beschädigt werden könnte.
Um das vorherige Problem zu vermeiden, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Konfiguration, in welcher der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 mit einer vorgegebenen Überlagerung bzw. Übermaß aneinander angebracht bzw. eingepasst und befestigt sind, ein Regulierungsabschnitt an Abschnitten vorgesehen, an denen der Statorkern 62 und die Statorhalter 70 in der Radialrichtung einander zugewandt sind. Der Regulierungsabschnitt reguliert die Verschiebung des Statorkerns 62 in der Umfangsrichtung durch Eingriff in der Umfangsrichtung. Das heißt, wie in den 12 bis 14 dargestellt, sind eine Mehrzahl von Eingriffselementen 111 als Regulierungsabschnitte in vorgegeben Abständen in der Umfangsrichtung zwischen dem Statorkern 62 und dem Außenzylinderelement 71 des Statorhalters 70 in der Radialrichtung vorgesehen. Die Eingriffselemente 111 unterbinden eine Positionsverschiebung zwischen dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 in der Umfangsrichtung. In diesem Fall ist vorzugsweise eine Vertiefung in zumindest einem der Komponenten, dem Statorkern 62 und dem Außenzylinderelement 71, vorgesehen, und das Eingriffselement 111 kann in die Vertiefung eingreifen. Anstelle des Eingriffselements 111 kann ein Vorsprung an einem der Komponenten, dem Statorkern 62 und dem Außenzylinderelement 71, vorgesehen sein.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration sind der Statorkern 62 und der Statorhalter 70 (Außenzylinderelement 71) vorgesehen, während eine gegenseitige Verschiebung in der Umfangsrichtung durch das Eingriffselement 111 reguliert wird, zusätzlich dazu, dass diese mit einer vorgegebenen Überlagerung bzw. Übermaß angebracht bzw. eingepasst und befestigt sind. Daher kann verhindert werden, dass der Statorkern 62 in der Umfangsrichtung verschoben wird, selbst wenn die Überlagerung bzw. Übermaß in dem Statorkern 62 und dem Statorhalter 70 relativ klein ist. Da ein gewünschter Verschiebungsverhinderungseffekt erhalten werden kann, selbst wenn die Überlagerung bzw. Übermaß relativ klein ist, kann verhindert werden, dass der Statorkern 62 aufgrund einer übermäßig großen Überlagerung beschädigt wird. Als Ergebnis kann die Verschiebung des Statorkerns 62 angemessen verhindert werden.
Ein ringförmiger Innenraum kann auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 81 so ausgebildet sein, um die Drehwelle 11 zu umgeben. Zum Beispiel kann eine elektrische Komponente, die einen Wechselrichter als Leistungswandler ausbildet, in dem Innenraum angeordnet sein. Die elektrische Komponente ist zum Beispiel ein elektrisches Modul, das ein Halbleiterschaltelement und einen Kondensator in einem Paket bzw. Gehäuse bildet. Das elektrische Modul ist in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Innenzylinderelements 81 angeordnet, so dass das elektrische Modul durch das durch den Kühlmittelpfad 85 strömende Kühlmittel gekühlt werden kann. Auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 81 kann die Mehrzahl von Vorsprüngen 83 eliminiert werden oder die vorstehende Höhe der Vorsprünge 83 kann reduziert werden. Diese Änderung kann den Innenraum auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 81 erweitern.
Als nächstes wird die Konfiguration der Statorwicklung 61, die an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert ist, im Detail beschrieben. Wie in den 10 und 11 dargestellt, ist die Statorwicklung 61 an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert. Die Mehrzahl von Wicklungssegmenten 151, welche die Statorwicklung 61 bilden, sind an der Außenseite der Kernanordnung CA in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert, das heißt an der Außenseite des Statorkerns 62 in der Radialrichtung, um in der Umfangsrichtung angeordnet zu sein.
Die Statorwicklung 61 hat eine Mehrzahl von Phasenwicklungen. Die Phasenwicklungen jeweiliger Phasen sind in einer vorgegebenen Reihenfolge in der Umfangsrichtung angeordnet, um in einer zylindrischen Form (ringförmige Form) ausgebildet zu sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Statorwicklung 61 Dreiphasen-Wicklungen einschließlich der U-Phasen-, der V-Phasen- und der W-Phasen-Wicklungen.
Wie in 11 dargestellt, enthält der Stator 60 in der Axialrichtung einen Abschnitt, der einer Spulenseite CS entspricht, die der Magneteinheit 22 in dem Rotor 20 in der Radialrichtung zugewandt ist, und einen Abschnitt, der einem Spulenende CE entspricht, das heißt Außenseite der Spulenseite CS in der Axialrichtung. In diesem Fall ist der Statorkern 62 in einem Bereich vorgesehen, welcher der Spulenseite CS in der Axialrichtung entspricht.
In der Statorwicklung 61 hat die Phasenwicklung jeder Phase die Mehrzahl von Wicklungssegmenten 151 (siehe 16), und die Wicklungssegmente 151 sind einzeln als das Spulenmodul 150 vorgesehen. Das heißt, die Wicklungssegmente 151 in den Phasenwicklungen jeder Phase sind einstückig bzw. integral vorgesehen, um das Spulenmodul 150 auszubilden. Die Spulenmodule 150, deren Anzahl vorgegebenen ist und der Anzahl von Polen entspricht, bilden die Statorwicklung 61. Die Spulenmodule 150 (Wicklungssegmente 151) der jeweiligen Phasen sind Seite an Seite in einer vorgegebenen Reihenfolge in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Leiterabschnitte der jeweiligen Phasen sind somit Seite an Seite in einer vorgegebenen Reihenfolge an der Spulenseite CS der Statorwicklung 61 angeordnet. 10 stellt eine Anordnungsreihenfolge der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Leiterabschnitte an der Spulenseite CS dar. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Magnetpole auf 24 festgelegt, aber deren Anzahl kann frei festgelegt werden.
In der Statorwicklung 61 sind die Wicklungssegmente 151 der Spulenmodule 150 für jeweilige Phasen parallel oder in Reihe geschaltet, wodurch Phasenwicklungen jeweiliger Phasen ausgebildet werden. 16 ist ein Schaltplan, der einen Verbindungszustand eines Wicklungssegments 151 in jeder Dreiphasenwicklung darstellt. 16 stellt die Wicklungssegmente 151 in den Phasenwicklungen jeweiliger Phasen in einem parallel geschalteten Zustand dar.
Wie in 11 dargestellt, ist das Spulenmodul 150 an der Außenseite des Statorkerns 62 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert. In diesem Fall ist das Spulenmodul 150 angeordnet bzw. montiert, während dessen beide Endabschnitte in der Axialrichtung nach außen in der Axialrichtung von dem Statorkern 62 (d.h. der Seite des Spulenendes CE) vorstehen. Mit anderen Worten hat die Statorwicklung 61 einen Abschnitt, der dem Spulenende CE entspricht, das in der Axialrichtung von dem Statorkern 62 nach außen vorsteht, und einen Abschnitt, welcher der Spulenseite CS entspricht, auf der Innenseite des Spulenendes CE in der Axialrichtung.
Das Spulenmodul 150 hat zwei Arten von Formen. Eine ist eine Form, in der das Wicklungssegment 151 in der Radialrichtung nach innen gebogen ist, das heißt in Richtung zu dem Statorkerns 62 an dem Spulenende CE gebogen ist. Die andere ist eine Form, bei der das Wicklungssegment 151 nicht nach innen in der Radialrichtung gebogen ist und sich an dem Spulenende CE linear in der Axialrichtung erstreckt. In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber das Wicklungssegment 151 mit einer gebogenen Form an beiden Endseiten in der Axialrichtung auch als ein „erstes Wicklungssegment 151A“ bezeichnet, und das Spulenmodul 150, welches das erste Wicklungssegment 151A aufweist, wird ebenfalls als ein „erstes Spulenmodul 150A“ bezeichnet. Dagegen wird das Wicklungssegment 151, das keine gebogene Form an beiden Endseiten in der Axialrichtung aufweist, auch als ein „zweites Wicklungssegment 151B“ bezeichnet, und das Spulenmodul 150, welches das zweite Wicklungssegment 151 B aufweist, wird ebenfalls als ein „zweites Spulenmodul 150B“ bezeichnet.
17 ist eine Seitenansicht, die das erste Spulenmodul 150A und das zweite Spulenmodul 150B darstellt, die Seite an Seite zum Vergleich angeordnet sind. 18 ist eine Seitenansicht, die das erste Wicklungssegment 151A und das zweite Wicklungssegment 151 B darstellt, die Seite an Seite zum Vergleich angeordnet sind. Wie in diesen Zeichnungen dargestellt, haben die Spulenmodule 150A und 150B und die Wicklungssegmente 151A und 151B unterschiedliche Längen in der Axialrichtung und unterschiedliche Endformen auf beiden Seiten in der Axialrichtung. Das erste Wicklungssegment 151A hat im Wesentlichen eine C-Form in einer Seitenansicht, und das zweite Wicklungssegment 151 B hat im Wesentlichen eine I-Form in einer Seitenansicht. Das erste Wicklungssegment 151A ist mit Isolierabdeckungen 161 und 162 als „erste Isolierabdeckung“ auf beiden Seiten in der Axialrichtung montiert, und das zweite Wicklungssegment 151B ist mit Isolierabdeckungen 163 und 164 als „zweite Isolierabdeckung“ auf beiden Seiten in der Axialrichtung montiert.
Als nächstes werden die Konfigurationen der Spulenmodule 150A und 150B im Detail beschrieben.
Von den Spulenmodulen 150A und 150B wird nun zuerst das erste Spulenmodul 150A beschrieben. (a) von 19 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des ersten Spulenmoduls 150A darstellt. (b) von 19 ist eine perspektivische Einzelteilansicht, die Komponenten des ersten Spulenmoduls 150A darstellt. 20 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 20-20 in (a) von 19.
Wie in (a) und (b) in 19 dargestellt, enthält das erste Spulenmodul 150A das erste Wicklungssegment 151A und die Isolierabdeckungen 161 und 162. Das erste Wicklungssegment 151A wird durch mehrfaches Wickeln eines leitfähigen Drahtelements CR ausgebildet. Die Isolierabdeckungen 161 und 162 sind jeweils an einer Endseite und der anderen Endseite des ersten Wicklungssegments 151A in der Axialrichtung angebracht. Die Isolierabdeckungen 161 und 162 sind jeweils aus einem isolierenden Material wie beispielsweise Kunstharz ausgebildet.
Das erste Wicklungssegment 151A enthält ein Paar Zwischenleiterabschnitte 152 und ein Paar Verbindungsabschnitte 153A. Das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 ist parallel zueinander vorgesehen und hat eine lineare Form. Das Paar Verbindungsabschnitte 153A verbindet jeweils das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 an beiden Enden in der Axialrichtung. Das erste Wicklungssegment 151A ist durch das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 und das Paar Verbindungsabschnitte 153A ringförmig ausgebildet. Das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 ist mit einer vorgegebenen Spulenteilung getrennt. Die Zwischenleiterabschnitte 152 der Wicklungssegmente 151 der anderen Phasen können zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 152 in der Umfangsrichtung angeordnet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 an zwei Spulenteilungen getrennt. Ein Zwischenleiterabschnitt 152 für jedes der Wicklungssegmente 151 der anderen zwei Phasen ist zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 152 angeordnet.
Das Paar Verbindungsabschnitte 153A hat auf beiden Seiten in der Axialrichtung eine zueinander identische Form und sind als Abschnitte vorgesehen, die den Spulenenden CE entsprechen (siehe 11). Jeder der Verbindungsabschnitte 153A ist so vorgesehen, um in einer Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu dem Zwischenleiterabschnitt 152 gebogen zu sein, das heißt in einer Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu der Axialrichtung.
Wie in 18 dargestellt, hat das erste Wicklungssegment 151A den Verbindungsabschnitt 153A auf beiden Seiten in der Axialrichtung, und das zweite Wicklungssegment 151 B hat einen Verbindungsabschnitt 153B auf beiden Seiten in der Axialrichtung. Die Verbindungsabschnitte 153A und 153B der jeweiligen Wicklungssegmente 151A und 151 B haben unterschiedliche Formen. Um die Unterscheidung zu verdeutlichen, wird der Verbindungsabschnitt 153A des ersten Wicklungssegments 151A auch als „erster Verbindungsabschnitt 153A“ bezeichnet, und der Verbindungsabschnitt 153B des zweiten Wicklungssegments 151 B wird auch als „zweiter Verbindungsabschnitt 153B“ bezeichnet.
In jedem der Wicklungssegmente 151A und 151 B ist der Zwischenleiterabschnitt 152 als ein spulenseitiger Leiterabschnitt vorgesehen, der einer nach dem anderen in der Umfangsrichtung an der Spulenseite CS angeordnet ist. Jeder der Verbindungsabschnitte 153A und 153B ist als ein Spulenendleiterabschnitt vorgesehen, der die Zwischenleiterabschnitte 152 der gleichen Phase an zwei Positionen verbindet, die in der Umfangsrichtung unterschiedlich an dem Spulenende CE sind.
Wie in 20 dargestellt, wird das erste Wicklungssegment 151A durch mehrfaches Wickeln des leitfähigen Drahtelements CR so ausgebildet, dass der Querschnitt eines Bündels von leitfähigen Drahtelementen viereckig ist. 20 stellt einen Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts 152 dar. In dem Zwischenleiterabschnitt 152 ist das leitfähige Drahtelement CR mehrfach gewickelt, um in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung angeordnet zu sein. Mit anderen Worten ist das leitfähige Drahtelement CR in der Umfangsrichtung in einer Mehrzahl von Reihen angeordnet und in der Radialrichtung in einer Mehrzahl von Reihen in dem Zwischenleiterabschnitt 152 angeordnet. Bei dieser Anordnung ist das erste Wicklungssegment 151A so ausgebildet, dass der Querschnitt eines Bündels leitfähiger Drahtelemente eine im Wesentlichen rechteckige Form hat. An dem sich erstreckenden Ende des ersten Verbindungsabschnitts 153A ist das leitfähige Drahtelement CR mehrfach gewickelt, um in der Axialrichtung und der Radialrichtung angeordnet zu sein, indem es in der Radialrichtung gebogen ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das leitfähige Drahtelement CR konzentrisch gewickelt, um das erste Wicklungssegment 151A auszubilden. Es kann jedoch jedes Wickelverfahren des leitfähigen Drahtelements CR verwendet werden. Das leitfähige Drahtelement CR kann mehrfach in Form einer Alpha-Wicklung anstelle einer konzentrischen Wicklung gewickelt sein.
In dem ersten Wicklungssegment 151A wird ein Ende des leitfähigen Drahtelements CR von einem ersten Verbindungsabschnitt 153A (dem ersten Verbindungsabschnitt 153A auf der oberen Seite von (b) von 19) unter den ersten Verbindungsabschnitten 153A auf beiden Seiten in der Axialrichtung herausgezogen. Diese Enden dienen als Wicklungsenden 154 und 155. Die Wicklungsenden 154 und 155 sind Abschnitte, die jeweils eine Wicklung des leitfähigen Drahtelements CR beginnen und beenden. Eines der Wicklungsenden 154 und 155 ist mit einem Strom-(Eingangs-/Ausgangs-)E/A-Anschluss verbunden, und das andere ist mit einem Neutralpunkt verbunden.
In dem ersten Wicklungssegment 151A ist jeder Zwischenleiterabschnitt 152 mit einem folienartigen Isoliermantel 157 bedeckt. (a) von 19 stellt das erste Spulenmodul 150A dar, in dem der Zwischenleiterabschnitt 152 mit dem Isoliermantel 157 bedeckt ist und sich auf der Innenseite des Isoliermantels 157 befindet. Der Einfachheit halber wird ein solcher Abschnitt jedoch als Zwischenleiterabschnitt 152 bezeichnet (dasselbe gilt für (a) von 22, die später beschrieben wird).
Der Isoliermantel 157 verwendet ein Folienelement FM, das mindestens eine Länge eines Bereichs des zu bedeckenden und zu isolierenden Zwischenleiterabschnitts 152 in der Axialrichtung als eine Abmessung in der Axialrichtung aufweist. Der Isoliermantel 157 wird durch Umwickeln des Zwischenleiterabschnitts 152 mit dem Folienelement FM bereitgestellt. Das Folienelement FM besteht zum Beispiel aus einer Polyethylennaphthalat-Folie (PEN). Genauer gesagt enthält das Folienelement FM ein Folienbasismaterial und eine Haftschicht, die auf einer der beiden Oberflächen des Folienbasismaterials vorgesehen ist und Schäumfähigkeit aufweist. Das Folienelement FM ist um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt, während dieses durch eine Haftschicht angeklebt wird. Ein nicht schäumbarer Klebstoff kann auch als Haftschicht verwendet werden.
Wie in 20 dargestellt, ist das leitfähige Drahtelement CR in der Umfangsrichtung und der Radialrichtung angeordnet, wodurch der Zwischenleiterabschnitt 152 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Das Folienelement FM deckt den Zwischenleiterabschnitt 152 ab, wobei die Enden des Folienelements FM in der Umfangsrichtung einander überlappen, wodurch der Isoliermantel 157 bereitgestellt wird. Das Folienelement FM ist eine rechteckige Lage bzw. Folie, deren Längsabmessung größer ist als die Länge des Zwischenleiterabschnitts 152 in der Axialrichtung und deren Querabmessung größer als eine einzelne Umwicklungslänge des Zwischenleiterabschnitts 152 ist. Das Folienelement FM ist um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt, während es gefaltet ist, um zu einer Querschnittsform des Zwischenleiterabschnitts 152 zu passen. Wenn das Folienelement FM um den Zwischenleiterabschnitt 152 gewickelt ist, kann ein Spalt bzw. Lücke zwischen dem leitfähigen Drahtelement CR des Zwischenleiterabschnitts 152 und dem Folienbasismaterial mit Schaum gefüllt sein, der von der Haftschicht erzeugt wird. In einem Überlappungsabschnitt OL des Folienelements FM sind die Enden des Folienelements FM in der Umfangsrichtung durch eine Haftschicht miteinander verbunden.
In dem Zwischenleiterabschnitt 152 ist der Isoliermantel 157 so vorgesehen, um alle zwei Seitenflächen in der Umfangsrichtung und die zwei Seitenflächen in der Radialrichtung abzudecken. In diesem Fall enthält der Isoliermantel 157, der den Zwischenleiterabschnitt 152 umgibt, den Überlappungsabschnitt OL, wo das Folienelement FM überlappt. Der Überlappungsabschnitt OL ist an einem Abschnitt vorgesehen, der dem Zwischenleiterabschnitt 152 in dem Wicklungssegment 151 der anderen Phase zugewandt ist, das heißt, einer von zwei Seitenflächen des Zwischenleiterabschnitts 152 in der Umfangsrichtung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Überlappungsabschnitte OL jeweils auf der gleichen Seite in der Umfangsrichtung in dem Paar Zwischenleiterabschnitte 152 vorgesehen.
In dem ersten Wicklungssegment 151A ist der Isoliermantel 157 in einem Bereich von dem Zwischenleiterabschnitt 152 bis zu einem Abschnitt, der mit den Isolierabdeckungen 161 und 162 bedeckt ist, in dem ersten Verbindungsabschnitt 153A auf beiden Seiten in der Axialrichtung vorgesehen (d.h. einem Abschnitt auf der Innenseite der Isolierabdeckungen 161 und 162). In Bezug auf 17 ist ein Bereich von AX1 in dem ersten Spulenmodul 150A ein Abschnitt, der nicht mit den Isolierabdeckungen 161 oder 162 bedeckt ist, und der Isoliermantel 157 ist in einem Bereich vorgesehen, der vertikal von dem Bereich AX1 erweitert ist.
Als nächstes wird eine Konfiguration der Isolierabdeckungen 161 und 162 beschrieben.
Die Isolierabdeckung 161 ist an dem ersten Verbindungsabschnitt 153A auf einer Seite des ersten Wicklungssegments 151A in der Axialrichtung montiert. Die Isolierabdeckung 162 ist an dem ersten Verbindungsabschnitt 153A auf der anderen Seite des ersten Wicklungssegments 151A in der Axialrichtung montiert. Darunter ist die Konfiguration der Isolierabdeckung 161 in (a) und (b) von 21 dargestellt. (a) und (b) von 21 sind perspektivische Ansichten der Isolierabdeckung 161 aus zwei unterschiedlichen Richtungen betrachtet.
Wie in (a) und (b) von 21 dargestellt, enthält die Isolierabdeckung 161 ein Paar Seitenflächenabschnitte 171, die als Seitenflächen in der Umfangsrichtung dienen, den Außenflächenabschnitt 172 auf der Außenseite in der Axialrichtung, ein Innenflächenabschnitt 173 auf der Innenseite in der Axialrichtung, und ein Frontflächenabschnitt 174 auf der Innenseite in der Radialrichtung. Jeder dieser Abschnitte 171 bis 174 ist in Plattenform ausgebildet und dreidimensional so miteinander verbunden, dass nur die Außenseite in der Radialrichtung offen ist. Jeder des Paars Seitenflächenabschnitte 171 ist in einer Richtung vorgesehen, die sich in Richtung zu der axialen Mitte der Kernanordnung CA erstreckt, wenn die Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert wird. Daher sind in einem Zustand, in dem die Mehrzahl von ersten Spulenmodule 150A Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet sind, die Seitenflächenabschnitte 171 der Isolierabdeckung 161 einander zugewandt, während diese miteinander in Kontakt oder nahe beieinander in den benachbarten ersten Spulenmodulen 150A sind. Infolgedessen können die ersten Spulenmodule 150A benachbart zueinander in der Umfangsrichtung in einer geeigneten ringförmigen Form angeordnet sein, während sie voneinander isoliert sind.
In der Isolierabdeckung 161 enthält der Außenflächenabschnitt 172 eine Öffnung 175a zum Herausziehen des Wicklungsendes 154 des ersten Wicklungssegments 151A, und der Frontflächenabschnitt 174 enthält eine Öffnung 175b zum Herausziehen des Wicklungsendes 155 der ersten Wicklungssegments 151A. In diesem Fall wird ein Wicklungsende 154 in der Axialrichtung aus dem Außenflächenabschnitt 172 herausgezogen, während das andere Wicklungsende 155 in der Radialrichtung aus dem Frontflächenabschnitt 174 herausgezogen wird.
In der Isolierabdeckung 161 enthält das Paar Seitenflächenabschnitte 171 jeweils halbkreisförmige Vertiefungen 177, die sich in der Axialrichtung an beiden Enden des Frontflächenabschnitts 174 in der Umfangsrichtung erstrecken, das heißt an Positionen, an denen die Seitenflächenabschnitte 171 und der Frontflächenabschnitt 174 schneiden. Der Außenflächenabschnitt 172 enthält ein Paar Vorsprünge 178, die sich in der Axialrichtung an Positionen erstrecken, die auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung symmetrisch sind, wobei die Mittellinie der Isolierabdeckung 161 in der Umfangsrichtung als eine Referenz dient.
Die ergänzende Beschreibung der Vertiefung 177 der Isolierabdeckung 161 wird bereitgestellt. Wie in 20 dargestellt, hat der erste Verbindungsabschnitt 153A des ersten Wicklungssegments 151A eine gekrümmte Form, die in der Radialrichtung nach innen vorsteht, das heißt in Richtung der Kernanordnung CA, unter nach innen und nach außen in der Radialrichtung. Bei einer solchen Konfiguration ist zwischen den ersten Verbindungsabschnitten 153A, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, ein Spalt ausgebildet, der in Richtung zu der sich erstreckenden Endseite des ersten Verbindungsabschnitts 153A breiter wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, durch Ausnutzen des Spalts zwischen den ersten Verbindungsabschnitten 153A, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, die Vertiefung 177 an einer Position auf der Außenseite des gekrümmten Abschnitts des ersten Verbindungsabschnitts 153A an dem Seitenflächenabschnitt 171 der Isolierabdeckung 161 vorgesehen.
Ein Temperaturdetektor (Thermistor) kann in dem ersten Wicklungssegment 151A vorgesehen sein. Bei einer solchen Konfiguration ist vorzugsweise eine Öffnung zum Herausziehen einer Signalleitung, die sich von dem Temperaturdetektor erstreckt, in der Isolierabdeckung 161 vorgesehen. In diesem Fall kann der Temperaturdetektor in geeigneter Weise in der Isolierabdeckung 161 aufgenommen sein.
Obwohl dies nicht im Detail in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben ist, hat die Isolierabdeckung 162 auf der anderen Seite in der Axialrichtung eine Konfiguration, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich der Isolierabdeckung 161 ist. Ähnlich wie die Isolierabdeckung 161 enthält die Isolierabdeckung 162 das Paar Seitenflächenabschnitte 171, den Außenflächenabschnitt 172 auf der Außenseite in der Axialrichtung, den Innenflächenabschnitt 173 auf der Innenseite in der Axialrichtung, und den Frontflächenabschnitt 174 auf der Innenseite in der Radialrichtung. In der Isolierabdeckung 162 enthält das Paar Seitenflächenabschnitte 171 jeweils die halbkreisförmigen Vertiefungen 177 an beiden Enden des Frontflächenabschnitts 174 in der Umfangsrichtung, und der Außenflächenabschnitt 172 enthält das Paar Vorsprünge 178. Ein Unterschied zu der Isolierabdeckung 161 besteht darin, dass die Isolierabdeckung 162 keine Öffnung zum Herausziehen der Wicklungsenden 154 und 155 des ersten Wicklungssegments 151 A enthält.
Bei den Isolierabdeckungen 161 und 162 unterscheiden sich deren Höhenabmessungen in der Axialrichtung (d.h. die Breitenabmessung in der Axialrichtung des Paars Seitenflächenabschnitte 171 und des Frontflächenabschnitts 174) voneinander. Insbesondere ist, wie in 17 dargestellt, W11 > W12 erfüllt, wobei W11 eine Höhenabmessung der Isolierabdeckung 161 in der Axialrichtung darstellt und W12 eine Höhenabmessung der Isolierabdeckung 162 in der Axialrichtung darstellt. Die Gründe dafür sind wie folgt. Das mehrfach gewickelte leitfähige Drahtelement CR erfordert, dass die Wicklungsstufe des leitfähigen Drahtelements CR in einer Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu der Wicklungsrichtung (Windungsrichtung) zu der nachfolgenden Stufe (Spurwechsel) verschoben wird. Dementsprechend wird die Wickelbreite aufgrund ihrer Verschiebung als erhöht betrachtet. Ergänzend ist die Isolierabdeckung 161 unter den Isolierabdeckungen 161 und 162 ein Abschnitt, der den ersten Verbindungsabschnitt 153A auf der Seite abdeckt, die den Wicklungsanfang und das Wicklungsende des leitfähigen Drahtelements CR enthält. Da der erste Verbindungsabschnitt 153A den Wicklungsanfang und das Wicklungsende des leitfähigen Drahtelements CR enthält, wird der Wicklungsrand (Überlappungsrand) des leitfähigen Drahtelements CR an dem ersten Verbindungsabschnitt 153A größer als jener an den anderen Abschnitten, was in der potentiell großen Wickelbreite resultiert. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ist die Höhenabmessung W11 der Isolierabdeckung 161 in der Axialrichtung größer als die Höhenabmessung W12 der Isolierabdeckung 162 in der Axialrichtung. Die vorherige Konfiguration kann den Nachteil beseitigen, dass die Anzahl von Windungen des leitfähigen Drahtelements CR durch die Isolierabdeckungen 161 und 162 begrenzt ist, im Gegensatz zu dem Fall, in dem die jeweiligen Höhenabmessungen W11 und W12 der Isolierabdeckungen 161 und 162 die Abmessungen haben, die identisch zueinander sind.
Als nächstes wird das zweite Spulenmodul 150B beschrieben.
(a) von 22 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des zweiten Spulenmoduls 150B darstellt, und (b) von 22 ist eine perspektivische Einzelteilansicht, die Komponenten des zweiten Spulenmoduls 150B darstellt. 23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 23-23 in (a) von 22.
Wie in (a) und (b) in 22 dargestellt, enthält das zweite Spulenmodul 150B das zweite Wicklungssegment 151B und die Isolierabdeckungen 163 und 164. Ähnlich wie das erste Wicklungssegment 151A wird das zweite Wicklungssegment 151B durch mehrfaches Wickeln des leitfähigen Drahtelements CR ausgebildet. Die Isolierabdeckungen 163 und 164 sind jeweils an einer Endseite und der anderen Endseite des zweiten Wicklungssegments 151B in der Axialrichtung angebracht. Die Isolierabdeckungen 163 und 164 sind jeweils aus einem isolierenden Material wie beispielsweise Kunstharz ausgebildet.
Das zweite Wicklungssegment 151B enthält ein Paar Zwischenleiterabschnitte 152 und ein Paar zweite Verbindungsabschnitte 153B. Das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 ist parallel zueinander vorgesehen und hat eine lineare Form. Das Paar zweiter Verbindungsabschnitte 153B verbindet das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 an beiden Enden in der Axialrichtung. Das zweite Wicklungssegment 151B ist durch das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 und das Paar zweiter Verbindungsabschnitte 153B ringförmig ausgebildet. In dem zweiten Wicklungssegment 151B hat das Paar Zwischenleiterabschnitte 152 die gleiche Konfiguration wie die Zwischenleiterabschnitte 152 des ersten Wicklungssegments 151A. Dagegen unterscheidet sich das Paar zweiter Verbindungsabschnitte 153B in der Konfiguration von den ersten Verbindungsabschnitten 153A des ersten Wicklungssegments 151A. Die zweiten Verbindungsabschnitte 153B des zweiten Wicklungssegments 151B sind so vorgesehen, um sich linear in der Axialrichtung von dem Zwischenleiterabschnitt 152 zu erstrecken, ohne in der Radialrichtung gebogen zu sein. 18 stellt deutlich den Unterschied zwischen den Wicklungssegmenten 151A und 151B im Vergleich dar.
In dem zweiten Wicklungssegment 151B wird ein Ende des leitfähigen Drahtelements CR von einem zweiten Verbindungsabschnitt 153B (dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B auf der oberen Seite von 22(b)) unter den zweiten Verbindungsabschnitten 153B auf beiden Seiten in der Axialrichtung herausgezogen. Diese Enden dienen als die Wicklungsenden 154 und 155. Auch in dem zweiten Wicklungssegment 151B ist ähnlich dem ersten Wicklungssegment 151A eines der Wicklungsenden 154 und 155 mit dem Strom-E/A-Anschluss verbunden, und das andere ist mit einem Neutralpunkt verbunden.
In dem zweiten Wicklungssegment 151B ist ähnlich wie in dem ersten Wicklungssegment 151A jeder Zwischenleiterabschnitt 152 mit einem folienartigen Isoliermantel 157 bedeckt. Der Isoliermantel 157 verwendet das Folienelement FM, das mindestens eine Länge eines Bereichs des zu bedeckenden und zu isolierenden Zwischenleiterabschnitts 152 in der Axialrichtung als eine Abmessung in der Axialrichtung aufweist. Der Isoliermantel 157 wird durch Umwickeln des Zwischenleiterabschnitts 152 mit dem Folienelement FM bereitgestellt.
Die auf den Isoliermantel 157 bezogene Konfiguration ist in den Wicklungssegmenten 151A und 151B im Wesentlichen gleich oder ähnlich zueinander. Das heißt, wie in 23 dargestellt, bedeckt das Folienelement FM um den Zwischenleiterabschnitt 152, wobei die Enden des Folienelements FM in der Umfangsrichtung einander überlappen. In dem Zwischenleiterabschnitt 152 ist der Isoliermantel 157 so vorgesehen, um alle zwei Seitenflächen in der Umfangsrichtung und die zwei Seitenflächen in der Radialrichtung abzudecken. In diesem Fall enthält der Isoliermantel 157, der den Zwischenleiterabschnitt 152 umgibt, den Überlappungsabschnitt OL, wo das Folienelement FM überlappt. Der Überlappungsabschnitt OL ist an einem Abschnitt vorgesehen, der dem Zwischenleiterabschnitt 152 in dem Wicklungssegment 151 der anderen Phase zugewandt ist, das heißt, einer von zwei Seitenflächen des Zwischenleiterabschnitts 152 in der Umfangsrichtung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Überlappungsabschnitte OL jeweils auf der gleichen Seite in der Umfangsrichtung in dem Paar Zwischenleiterabschnitte 152 vorgesehen.
In dem zweiten Wicklungssegment 151B ist der Isoliermantel 157 in einem Bereich von dem Zwischenleiterabschnitt 152 bis zu einem Abschnitt, der mit den Isolierabdeckungen 163 und 164 bedeckt ist, in dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B auf beiden Seiten in der Axialrichtung vorgesehen (d.h. ein Abschnitt auf der Innenseite der Isolierabdeckungen 163 und 164). In Bezug auf 17 ist ein Bereich von AX2 in dem zweiten Spulenmodul 150B ein Abschnitt, der nicht mit den Isolierabdeckungen 163 und 164 bedeckt ist, und der Isoliermantel 157 ist in einem Bereich vorgesehen, der vertikal von dem Bereich AX2 erweitert ist.
In jedem der Wicklungssegmente 151A und 151B ist der Isoliermantel 157 in einem Bereich vorgesehen, der einen Teil der Verbindungsabschnitte 153A und 153B enthält. Mit anderen Worten ist in jedem der Wicklungssegmente 151A und 151B der Isoliermantel 157 in dem Zwischenleiterabschnitt 152 und einem Abschnitt der Verbindungsabschnitte 153A und 153B vorgesehen, der sich kontinuierlich linear von dem Zwischenleiterabschnitt 152 erstreckt. Da sich jedoch die Längen der Wicklungssegmente 151A und 151B in der Axialrichtung voneinander unterscheiden, unterscheiden sich auch die Bereiche des Isoliermantels 157 in der Axialrichtung voneinander.
Als nächstes wird eine Konfiguration der Isolierabdeckungen 163 und 164 beschrieben.
Die Isolierabdeckung 163 ist an dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B auf einer Seite des zweiten Wicklungssegments 151B in der Axialrichtung montiert. Die Isolierabdeckung 164 ist an dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B auf der anderen Seite des zweiten Wicklungssegments 151B in der Axialrichtung montiert. Darunter ist die Konfiguration der Isolierabdeckung 163 in (a) und (b) von 24 dargestellt. (a) und (b) von 24 sind perspektivische Ansichten der Isolierabdeckung 163 aus zwei unterschiedlichen Richtungen betrachtet.
Wie in (a) und (b) von 24 dargestellt, enthält die Isolierabdeckung 163 ein Paar Seitenflächenabschnitte 181, die als Seitenflächen in der Umfangsrichtung dienen, einen Außenflächenabschnitt 182 auf der Außenseite in der Axialrichtung, einen Frontflächenabschnitt 183 auf der Innenseite in der Radialrichtung und einen Hinterflächenabschnitt 184 auf der Außenseite in der Radialrichtung. Jeder dieser Abschnitte 181 bis 184 ist in einer Plattenform ausgebildet und dreidimensional so miteinander verbunden, dass nur die Innenseite in der Axialrichtung offen ist. Jeder des Paars Seitenflächenabschnitte 181 ist in einer Richtung vorgesehen, die sich zu der axialen Mitte der Kernanordnung CA erstreckt, wenn die Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert ist. Daher sind in einem Zustand, in dem die Mehrzahl von zweiten Spulenmodulen 150B Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet sind, die Seitenflächenabschnitte 181 der Isolierabdeckung 163 einander zugewandt, während diese miteinander in Kontakt oder nahe beieinander in den benachbarten zweiten Spulenmodulen 150B sind. Infolgedessen können die zweiten Spulenmodule 150B benachbart zueinander in der Umfangsrichtung in einer geeigneten ringförmigen Form angeordnet sein, während sie voneinander isoliert sind.
In der Isolierabdeckung 163 enthält der Frontflächenabschnitt 183 eine Öffnung 185a zum Herausziehen des Wicklungsendes 154 des zweiten Wicklungssegments 151B und der Außenflächenabschnitt 182 enthält eine Öffnung 185b zum Herausziehen des Wicklungsendes 155 des zweiten Wicklungssegments 151B.
Der Frontflächenabschnitt 183 der Isolierabdeckung 163 enthält einen Vorsprung 186, der in der Radialrichtung nach innen vorsteht. Der Vorsprung 186 ist an einer zentralen Position zwischen einem Ende und dem anderen Ende in der Umfangsrichtung der Isolierabdeckung 163 vorgesehen, um in der Radialrichtung von dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B nach innen vorzustehen. Der Vorsprung 186 hat eine Kegelform bzw. sich verjüngende Form, die sich in der Draufsicht in der Radialrichtung zu der Innenseite hin verjüngt. Ein Durchgangsloch 187, das sich in der Axialrichtung erstreckt, ist an einem sich erstreckenden Ende davon vorgesehen. Der Vorsprung 186 kann beliebige Konfigurationen verwenden, solange der Vorsprung 186 von dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B nach innen in der Radialrichtung vorsteht, und das Durchgangsloch 187 an der zentralen Position zwischen einem Ende und dem anderen Ende der Isolierabdeckung 163 in der Umfangsrichtung aufweist. Jedoch ist, unter der Annahme eines Überlappungszustands mit der Isolierabdeckung 161 auf der Innenseite in der Axialrichtung, der Vorsprung 186 vorzugsweise so ausgebildet, um eine geringe Breite in der Umfangsrichtung aufzuweisen, um eine Beeinträchtigung bzw. Überlagerung mit den Wicklungsenden 154 und 155 zu vermeiden.
Der Vorsprung 186 ist in der Axialrichtung stufenweise an dem sich erstreckenden Ende auf der Innenseite in der Radialrichtung verdünnt. Das Durchgangsloch 187 ist an einem so verdünnten niedrigen Stufenabschnitt 186a vorgesehen. Der niedrige Stufenabschnitt 186a entspricht einem Abschnitt, an dem die Höhe von der Endfläche des Innenzylinderelements 81 in der Axialrichtung kleiner ist als die Höhe des zweiten Verbindungsabschnitts 153B in einem Zustand, in dem das zweite Spulenmodul 150B an der Kernanordnung CA montiert ist.
Wie in 23 dargestellt, weist der Vorsprung 186 ein Durchgangsloch 188 auf, das in der Axialrichtung dort hindurchgeht. Dementsprechend kann in einem Zustand, in dem die Isolierabdeckungen 161 und 163 einander in der Axialrichtung überlappen, ein Raum zwischen den Isolierabdeckungen 161 und 163 mit dem Klebstoff durch das Durchgangsloch 188 gefüllt werden.
Obwohl dies nicht im Detail in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben ist, hat die Isolierabdeckung 164 auf der anderen Seite in der Axialrichtung eine Konfiguration, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich der Isolierabdeckung 163 ist. Ähnlich wie die Isolierabdeckung 163 enthält die Isolierabdeckung 164 das Paar Seitenflächenabschnitte 181, den Außenflächenabschnitt 182 auf der Außenseite in der Axialrichtung, den Frontflächenabschnitt 183 auf der Innenseite in der Radialrichtung und den Hinterflächenabschnitt 184 auf der Außenseite in der Radialrichtung. Die Isolierabdeckung 164 enthält ferner das Durchgangsloch 187, das an dem sich erstreckenden Ende des Vorsprungs 186 vorgesehen ist. Ein Unterschied zu der Isolierabdeckung 163 besteht darin, dass die Isolierabdeckung 164 keine Öffnung zum Herausziehen der Wicklungsenden 154 und 155 des zweiten Wicklungssegments 151B enthält.
Bei den Isolierabdeckungen 163 und 164 unterscheiden sich die Breitenabmessungen des Paars Seitenflächenabschnitte 181 in der Radialrichtung voneinander. Insbesondere ist, wie in 17 dargestellt, W21 > W22 erfüllt, wobei W21 eine Breitenabmessung des Seitenflächenabschnitts 181 in der Isolierabdeckung 163 in der Radialrichtung darstellt, und W22 eine Breitenabmessung des Seitenflächenabschnitts 181 in der Isolierabdeckung 164 in der Radialrichtung darstellt. Mit anderen Worten ist die Isolierabdeckung 163 unter den Isolierabdeckungen 163 und 164 ein Abschnitt, der den zweiten Verbindungsabschnitt 153B auf der Seite abdeckt, die den Wicklungsanfang und das Wicklungsende des leitfähigen Drahtelements CR enthält. Da der zweite Verbindungsabschnitt 153B den Wicklungsanfang und das Wicklungsende des leitfähigen Drahtelements CR enthält, wird der Wicklungsrand (Überlappungsrand) des leitfähigen Drahtelements CR an dem zweiten Verbindungsabschnitt 153B größer als derjenige an den anderen Abschnitten, was in der potentiell großen Wickelbreite resultiert. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ist die Höhenabmessung W21 der Isolierabdeckung 163 in der Radialrichtung größer als die Höhenabmessung W22 der Isolierabdeckung 164 in der Radialrichtung. Die vorherige Konfiguration kann den Nachteil beseitigen, dass die Anzahl von Windungen des leitfähigen Drahtelements CR durch die Isolierabdeckungen 163 und 164 begrenzt ist, im Gegensatz zu dem Fall, in dem die jeweiligen Höhenabmessungen W21 und W22 der Isolierabdeckungen 163 und 164 die Abmessungen haben, die identisch zueinander sind.
25 ist eine Ansicht, die eine überlappende Position des Folienelements FM in einem Zustand darstellt, in dem die Spulenmodule 150A und 150B in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Wie zuvor beschrieben, ist in jedem der Spulenmodule 150A und 150B der Umfang des Zwischenleiterabschnitts 152 mit dem Folienelement FM bedeckt, um einander an dem Abschnitt des Wicklungssegments 151 der anderen Phase zu überlappen, der dem Zwischenleiterabschnitt 152 zugewandt ist, das heißt, an der Seitenfläche des Zwischenleiterabschnitts 152 in der Umfangsrichtung (siehe 20 und 23). In einem Zustand, in dem die Spulenmodule 150A und 150B in der Umfangsrichtung angeordnet sind, sind die Überlappungsabschnitte OL der Folienelemente FM auf der gleichen Seite zwischen beiden Seiten in der Umfangsrichtung angeordnet (der rechten Seite in der Umfangsrichtung in der Zeichnung). Bei dieser Anordnung überlappen in den Zwischenleiterabschnitten 152 der Wicklungssegmente 151A und 151B unterschiedlicher Phasen, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, die Überlappungsabschnitte OL der Folienelemente FM einander nicht in der Umfangsrichtung. In diesem Fall überlappen maximal drei Folienelemente FM einander zwischen den in der Umfangsrichtung angeordneten Zwischenleiterabschnitten 152.
Als nächstes wird eine Konfiguration bezüglich der Anordnung bzw. Montage der Spulenmodule 150A und 150B an der Kernanordnung CA beschrieben.
Die Spulenmodule 150A und 150B haben unterschiedliche Längen in der Axialrichtung und unterschiedliche Formen der Verbindungsabschnitte 153A und 153B der Wicklungssegmente 151A und 151B. Die Spulenmodule 150A und 150B sind an der Kernanordnung CA angebracht, während der erste Verbindungsabschnitt 153A des ersten Spulenmoduls 150A auf der Innenseite in der Axialrichtung angeordnet ist und der zweite Verbindungsabschnitt 153B des zweiten Spulenmoduls 150B auf der Außenseite in der Axialrichtung angeordnet ist. Was die Isolierabdeckungen 161 bis 164 betrifft, so ist jede der Isolierabdeckungen 161 bis 164 an der Kernanordnung CA befestigt, während sich die Isolierabdeckungen 161 und 163 in der Axialrichtung an einer Endseite der jeweiligen Spulenmodule 150A und 150B in der Axialrichtung überlappen und die Isolierabdeckungen 162 und 164 sich in der Axialrichtung auf der anderen Endseite der jeweiligen Spulenmodule 150A und 150B in der Axialrichtung überlappen.
26 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Mehrzahl von Isolierabdeckungen 161 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, während das erste Spulenmodul 150A an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert ist. 27 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Mehrzahl von Isolierabdeckungen 161 und 163 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, während das erste Spulenmodul 150A und das zweite Spulenmodul 150B an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert sind. (a) von 28 ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand vor der Befestigung bzw. Fixierung mit einem Befestigungsstift 191 darstellt, während die Spulenmodule 150A und 150B an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert sind. 28(b) ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand nach der Befestigung bzw. Fixierung mit dem Befestigungsstift 191 darstellt, während die Spulenmodule 150A und 150B an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert sind.
Wie in 26 dargestellt, sind in einem Zustand, in dem die Mehrzahl von ersten Spulenmodulen 150A an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert sind, die Mehrzahl Isolierabdeckungen 161 so angeordnet, dass die Seitenflächenabschnitte 171 miteinander in Kontakt oder nahe beieinander sind. Jede der Isolierabdeckungen 161 ist so angeordnet, dass eine Grenzlinie LB, an der die Seitenflächenabschnitte 171 einander zugewandt sind, über der Vertiefung 105 an der Endfläche des Innenzylinderelements 81 in der Axialrichtung liegt. In diesem Fall ist, wenn die Seitenflächenabschnitte 171 der Isolierabdeckungen 161 benachbart zueinander in der Umfangsrichtung in Kontakt miteinander oder nahe aneinander gebracht werden, ein Durchgangslochabschnitt, der sich in der Axialrichtung erstreckt, durch jede der Vertiefungen 177 der Isolierabdeckungen 161 ausgebildet. Die Positionen des Durchgangslochabschnitts und der Vertiefung 105 stimmen dann überein.
Wie in 27 dargestellt, wird das zweite Spulenmodul 150B weiter an dem integrierten Objekt aus der Kernanordnung CA und dem ersten Spulenmodul 150A angeordnet bzw. montiert. Diese Anordnung bzw. Montage umfasst das Anordnen der Mehrzahl von Isolierabdeckungen 163, wobei die Seitenflächenabschnitte 181 miteinander in Kontakt oder nahe beieinander sind. In diesem Zustand sind die Verbindungsabschnitte 153A und 153B so angeordnet, um sich einander auf einem Kreis zu kreuzen, in dem die Zwischenleiterabschnitte 152 in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Jede der Isolierabdeckung 163 ist so angeordnet, dass der Vorsprung 186 die Isolierabdeckung 161 in der Axialrichtung überlappt und das Durchgangsloch 187 des Vorsprungs 186 in der Axialrichtung mit dem Durchgangslochabschnitt verbunden ist, der durch jede Vertiefung 177 der Isolierabdeckung 161 ausgebildet ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Vorsprung 186 der Isolierabdeckung 163 durch das Paar Vorsprünge 178, das an der Isolierabdeckung 161 vorgesehen ist, zu einer vorgegebenen Position geführt. Auf diese Weise stimmt die Position des Durchgangslochs 187 auf der Seite der Isolierabdeckung 163 mit der Position des Durchgangslochabschnitts und der Vertiefung 105 des Innenzylinderelements 81 auf der Seite der Isolierabdeckung 161 überein. Genauer gesagt ist in einem Zustand, in dem die Spulenmodule 150A und 150B an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert sind, die Vertiefung 177 der Isolierabdeckung 161 auf der Rückseite der Isolierabdeckung 163 positioniert. Somit kann es schwierig sein, das Durchgangsloch 187 des Vorsprungs 186 mit der Vertiefung 177 der Isolierabdeckung 161 auszurichten. In dieser Hinsicht wird der Vorsprung 186 der Isolierabdeckung 163 durch das Paar Vorsprünge 178 der Isolierabdeckung 161 geführt, so dass die Ausrichtung der Isolierabdeckung 163 in Bezug auf die Isolierabdeckung 161 erleichtert wird.
Wie in (a) und (b) von 28 dargestellt, wird dann eine Befestigung mit dem Befestigungsstift 191 als ein Befestigungselement durchgeführt, während die Isolierabdeckung 161 und der Vorsprung 186 der Isolierabdeckung 163 mit dem Befestigungsstift 191 an deren Überlappungsabschnitt in Eingriff gebracht werden. Genauer gesagt wird der Befestigungsstift 191 in die Vertiefungen 105 und 177 und das Durchgangsloch 187 eingeführt, während die Vertiefung 105 des Innenzylinderelements 81, die Vertiefung 177 der Isolierabdeckung 161 und das Durchgangsloch 187 der Isolierabdeckung 163 ausgerichtet sind. Dementsprechend sind die Isolierabdeckungen 161 und 163 integral bzw. einstückig an dem Innenzylinderelement 81 befestigt. Gemäß dieser Konfiguration sind die Spulenmodule 150A und 150B, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, an der Kernanordnung CA durch den gemeinsamen Befestigungsstift 191 an dem Spulenende CE befestigt. Der Befestigungsstift 191 enthält vorzugsweise ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit und ist zum Beispiel ein Metallstift.
Wie in (b) von 28 dargestellt, ist der Befestigungsstift 191 an dem niedrigen Stufenabschnitt 186a des Vorsprungs 186 der Isolierabdeckung 163 angeordnet bzw. montiert. In diesem Zustand steht das obere Ende des Befestigungsstifts 191 über den niedrigen Stufenabschnitt 186a vor, aber steht nicht nach oben von der oberen Fläche (Außenflächenabschnitt 182) der Isolierabdeckung 163 vor. In diesem Fall ist die Länge des Befestigungsstifts 191 größer als die Höhenabmessung in der Axialrichtung des Überlappungsabschnitts zwischen der Isolierabdeckung 161 und dem Vorsprung 186 (niedriger Stufenabschnitt 186a) der Isolierabdeckung 163 und hat einen nach oben vorstehenden Rand. Wenn somit der Befestigungsstift 191 in die Vertiefungen 105 und 177 und das Durchgangsloch 187 eingeführt wird (d.h. wenn der Befestigungsstift 191 befestigt wird), kann eine solche Einführ-(Befestigungs-)Arbeit leicht durchgeführt werden. Außerdem steht das obere Ende des Befestigungsstifts 191 nicht nach oben von der oberen Fläche (Außenflächenabschnitt 182) der Isolierabdeckung 163 hervor. Diese Konfiguration kann eine Unannehmlichkeit beseitigen, dass die axiale Länge des Stators 60 aufgrund des Vorsprungs des Befestigungsstifts 191 groß wird.
Nach dem Befestigen der Isolierabdeckungen 161 und 163 durch den Befestigungsstift 191 wird der Klebstoff durch das in der Isolierabdeckung 163 vorgesehene Durchgangsloch 188 eingefüllt. Auf diese Weise werden die in der Axialrichtung überlappenden Isolierabdeckungen 161 und 163 sicher miteinander verbunden. In (a) und (b) von 28 ist das Durchgangsloch 188 der Einfachheit halber in einem Bereich von der oberen Fläche zu der unteren Fläche der Isolierabdeckung 163 dargestellt. In der Praxis ist das Durchgangsloch 188 jedoch in einem dünnen Plattenabschnitt vorgesehen, das durch einen Blitz oder dergleichen ausgebildet ist.
Wie in (b) von 28 dargestellt, ist die Position jeder der Isolierabdeckungen 161 und 163, die mit dem Befestigungsstift 191 befestigt sind, die Endfläche des Statorhalters 70 in der Axialrichtung weiter auf der Innenseite als der Statorkern 62 in der Radialrichtung (auf der linken Seite in der Zeichnung), und der Befestigungsstift 191 ist an dem Statorhalter 70 befestigt. Das heißt, der erste Verbindungsabschnitt 153A ist an der Endfläche des Statorhalters 70 in der Axialrichtung befestigt. Da in diesem Fall der Statorhalter 70 den Kühlmittelpfad 85 enthält, wird die an dem ersten Wicklungssegment 151A erzeugte Wärme direkt von dem ersten Verbindungsabschnitt 153A an den Abschnitt an oder nahe dem Kühlmittelpfad 85 des Statorhalters 70 übertragen. Der Befestigungsstift 191 wird in die Vertiefung 105 des Statorhalters 70 eingesetzt, und die Wärmeübertragung zu der Seite des Statorhalters 70 wird durch den Befestigungsstift 191 gefördert. Mit dieser Konfiguration wird eine Verbesserung der Kühlleistung der Statorwicklung 61 erreicht.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 18 der Isolierabdeckungen 161 und 18 der Isolierabdeckungen 163 so angeordnet, dass diese einander an der Innenseite und der Außenseite in der Axialrichtung an dem Spulenende CE überlappen. Vertiefungen 105 sind an 18 Stellen vorgesehen, die gleich der Anzahl der Isolierabdeckungen 161 und der Anzahl der Isolierabdeckungen 163 auf der Endfläche des Statorhalters 70 in der Axialrichtung sind. Die Vertiefungen 105 an den 18 Stellen sind mit den Befestigungsstiften 191 fixiert.
Obwohl nicht dargestellt, gilt dasselbe für die Isolierabdeckungen 162 und 164 auf der gegenüberliegenden Seite in der Axialrichtung. Mit anderen Worten, erstens, wenn die Seitenflächenabschnitte 171 der Isolierabdeckungen 162, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, beim Anordnen bzw. Montieren des ersten Spulenmoduls 150A miteinander in Kontakt gebracht oder nahe beieinander gebracht werden, wird ein Durchgangslochabschnitt, der sich in der Axialrichtung erstreckt, durch jede der Vertiefungen 177 der Isolierabdeckungen 162 ausgebildet. Die Positionen des Durchgangslochabschnitts und der Vertiefung 106 an der Endfläche des Außenzylinderelements 71 stimmen dann in der Axialrichtung überein. Danach stimmt aufgrund des Anordnens bzw. Montierens des zweiten Spulenmoduls 150B die Position des Durchgangslochs 187 auf der Seite der Isolierabdeckung 164 mit den Positionen des Durchgangslochabschnitts auf der Seite der Isolierabdeckung 163 und der Vertiefung 106 des Außenzylinderelements 71 überein. Anschließend wird der Befestigungsstift 191 in die Vertiefungen 106 und 177 und das Durchgangsloch 187 eingeführt, wodurch die Isolierabdeckungen 162 und 164 integral bzw. einstückig an dem Außenzylinderelement 71 befestigt sind.
Wenn die Spulenmodule 150A und 150B an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert werden, werden zuerst alle ersten Spulenmodule 150A an der Außenumfangsseite der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert, und dann werden alle zweiten Spulenmodule 150B angeordnet bzw. montiert und mit den Befestigungsstiften 191 befestigt. Alternativ können die zwei ersten Spulenmodule 150A und das eine zweite Spulenmodul 150B zuerst mit einem Befestigungsstift 191 an der Kernanordnung CA befestigt werden, und danach kann die Anordnung bzw. Montage des ersten Spulenmoduls 150A, die Anordnung bzw. Montage des zweiten Spulenmoduls 150B, und das Fixieren mit dem Befestigungsstift 191 in dieser Reihenfolge wiederholt durchgeführt werden.
Als nächstes wird das Sammelschienenmodul 200 beschrieben.
Das Sammelschienenmodul 200 ist ein Wicklungsverbindungselement, das elektrisch mit dem Wicklungssegment 151 jedes Spulenmoduls 150 in der Statorwicklung 61 verbunden ist, ein Ende des Wicklungssegments 151 jeder Phase parallel für jede Phase verbindet, und das andere Enden der Wicklungssegmente 151 an einem Neutralpunkt verbindet. 29 ist eine perspektivische Ansicht des Sammelschienenmoduls 200. 30 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Längsschnitts des Sammelschienenmoduls 200 darstellt.
Das Sammelschienenmodul 200 enthält einen kreisförmigen Ring 201 mit einer ringförmigen Form, eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 202, die sich von dem kreisförmigen Ring 201 erstrecken, und drei E/A-Anschlüsse 203, die für jede Phasenwicklung vorgesehen sind. Der kreisförmige Ring 201 ist in einer ringförmigen Form ausgebildet, indem zum Beispiel ein Isolierelement wie beispielsweise Harz verwendet wird.
Wie in 30 dargestellt, hat der kreisförmige Ring 201 eine im Wesentlichen ringförmige Plattenform und enthält gestapelte Platten 204, die in mehreren Schichten (fünf Schichten in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) in der Axialrichtung gestapelt sind. Vier Sammelschienen 211 bis 214 sind vorgesehen, während diese zwischen jeweils zwei benachbarten der gestapelten Platten 204 sandwichartig angeordnet sind. Jede der Sammelschienen 211 bis 214 hat eine ringförmige Form und enthält eine U-Phasen-Sammelschiene 211, eine V-Phasen-Sammelschiene 212, eine W-Phasen-Sammelschiene 213 und eine Neutralpunkt-Sammelschiene 214. Diese Sammelschienen 211 bis 214 sind Seite an Seite in der Axialrichtung angeordnet, wobei Plattenoberflächen in dem kreisförmigen Ring 201 einander zugewandt sind. Jede gestapelte Platte 204 und jede der Sammelschienen 211 bis 214 werden durch Verwendung eines Klebstoffs miteinander verbunden. Eine Klebefolie wird vorzugsweise als der Klebstoff verwendet. Es kann jedoch gegebenenfalls ein flüssiger oder halbflüssiger Klebstoff aufgetragen werden. Der Verbindungsanschluss 202 ist mit jeder der Sammelschienen 211 bis 214 so verbunden, um in der Radialrichtung von dem kreisförmigen Ring 201 nach außen vorzustehen.
Ein Vorsprung 201a, der sich ringförmig in einer ringförmigen Form erstreckt, ist auf der oberen Fläche des kreisförmigen Rings 201 vorgesehen, das heißt, der oberen Fläche der gestapelten Platte 204 auf der Seite der äußersten Schicht der gestapelten Platten 204, die in Form von fünf Schichten vorgesehen sind.
Das Sammelschienenmodul 200 muss nur in einem Zustand bereitgestellt werden, in dem die Sammelschienen 211 bis 214 in den kreisförmigen Ring 201 eingebettet sind. Die Sammelschienen 211 bis 214, die in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, können integral bzw. einstückig einsatzgeformt sein. Die Anordnung der Sammelschienen 211 bis 214 ist nicht auf die Konfiguration beschränkt, bei der alle Sammelschienen in der Axialrichtung angeordnet sind und alle Plattenflächen in die gleiche Richtung weisen. Zum Beispiel können die Sammelschienen 211 bis 214 in der Radialrichtung angeordnet sein, können in zwei Reihen in der Axialrichtung und in zwei Reihen in der Radialrichtung angeordnet sein und können unterschiedliche Erstreckungsrichtungen aufweisen.
In 29 sind die Verbindungsanschlüsse 202 in der Umfangsrichtung des kreisförmigen Rings 201 angeordnet und erstrecken sich in der Axialrichtung auf der Außenseite in der Radialrichtung. Die Verbindungsanschlüsse 202 enthalten einen Verbindungsanschluss, der mit der U-Phasen-Sammelschiene 211 verbunden ist, einen Verbindungsanschluss, der mit der V-Phasen-Sammelschiene 212 verbunden ist, einen Verbindungsanschluss, der mit der W-Phasen-Sammelschiene 213 verbunden ist, und einen Verbindungsanschluss, der mit der Neutralpunkt-Sammelschiene 214 verbunden ist. Die Verbindungsanschlüsse 202 sind in gleicher Anzahl wie die Wicklungsenden 154 und 155 der jeweiligen Wicklungssegmente 151 in dem Spulenmodul 150 vorgesehen. Ein Wicklungsende 154 oder ein Wicklungsende 155 jedes Wicklungssegments 151 ist mit dem entsprechenden Verbindungsanschluss 202 verbunden. Bei dieser Konfiguration ist das Sammelschienenmodul 200 mit jedem der Segmente, dem U-Phasen-Wicklungssegment 151, dem V-Phasen-Wicklungssegment 151, und dem W-Phasen-Wicklungssegment 151, verbunden.
Der E/A-Anschluss 203 besteht zum Beispiel aus einem Sammelschienenelement und ist in einer Richtung vorgesehen, die sich in der Axialrichtung erstreckt. Der E/A-Anschluss 203 enthält einen U-Phasen-E/A-Anschluss 203U, einen V-Phasen-E/A-Anschluss 203V und einen W-Phasen-E/A-Anschluss 203W. Diese E/A-Anschlüsse 203 sind mit den jeweiligen Sammelschienen 211 bis 213 für jede Phase in dem kreisförmigen Ring 201 verbunden. Durch die E/A-Anschlüsse 203 wird Leistung von einem Wechselrichter (nicht dargestellt) eingegeben und an die Phasenwicklung jeder Phase der Statorwicklung 61 ausgegeben.
Ein Stromsensor, der den Phasenstrom jeder Phase erfasst, kann integral bzw. einstückig in dem Sammelschienenmodul 200 vorgesehen sein. In diesem Fall ist vorzugsweise ein Stromerfassungsanschluss in dem Sammelschienenmodul 200 vorgesehen, und ein Erfassungsergebnis des Stromsensors wird durch den Stromerfassungsanschluss an eine Steuerungseinrichtung (nicht dargestellt) ausgegeben.
Der kreisförmige Ring 201 hat eine Mehrzahl von Vorsprüngen 205, die in Richtung zu der Innenumfangsseite als fixierte Abschnitte in Bezug auf den Statorhalter 70 vorstehen. Ein Durchgangsloch 206, das sich in der Axialrichtung erstreckt, ist in dem Vorsprung 205 ausgebildet.
31 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem das Sammelschienenmodul 200 an dem Statorhalter 70 angeordnet bzw. montiert ist, und 32 ist eine Längsschnittansicht des stationären Abschnitts, in dem das Sammelschienenmodul 200 fixiert bzw. befestigt ist. Informationen über die Konfiguration des Statorhalters 70, bevor das Sammelschienenmodul 200 daran angeordnet bzw. montiert wird, bezieht sich auf 12.
In 31 ist das Sammelschienenmodul 200 an dem Endplattenabschnitt 91 so vorgesehen, um die Erhebung 92 des Innenzylinderelements 81 zu umgeben. Das Sammelschienenmodul 200 ist an dem Statorhalter 70 (Innenzylinderelement 81) durch Verwendung eines Befestigungselements 217, wie beispielsweise einer Schraube, befestigt, während das Sammelschienenmodul 200 durch Anordnen bzw. Montieren des Innenzylinderelement 81 an der Stange 95 positioniert wird (siehe 12).
Genauer gesagt enthält der Endplattenabschnitt 91 des Innenzylinderelements 81, wie in 32 dargestellt, die Stange 95, die sich in der Axialrichtung erstreckt. Das Sammelschienenmodul 200 wird an der Stange 95 durch Verwendung der Befestigungselemente 217 befestigt, während die Stangen 95 durch die Durchgangslöcher 206 eingeführt werden, die jeweils in der Mehrzahl von Vorsprüngen 205 vorgesehen sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Sammelschienenmodul 200 durch Verwendung der Halteplatte 220 befestigt, die aus einem Metallmaterial wie beispielsweise Eisen hergestellt ist. Die Halteplatte 220 enthält einen passenden Befestigungselementabschnitt 222, einen Press- bzw. Druckabschnitt 223 und einen gebogenen Abschnitt 224. Der passende Befestigungselementabschnitt 222 hat ein Einführloch 221, durch welches das Befestigungselement 217 eingeführt wird. Der Press- bzw. Druckabschnitt 223 drückt auf die obere Fläche des kreisförmigen Rings 201 des Sammelschienenmoduls 200. Der gebogene Abschnitt 224 ist zwischen dem passenden Befestigungselementabschnitt 222 und dem Press- bzw. Druckabschnitt 223 vorgesehen.
Wenn die Halteplatte 220 montiert ist, wird das Befestigungselement 217 an die Stange 95 des Innenzylinderelements 81 geschraubt, während das Befestigungselement 217 durch das Einführloch 221 der Halteplatte 220 eingeführt wird. Der Press- bzw. Druckabschnitt 223 der Halteplatte 220 ist in Kontakt mit der oberen Fläche des kreisförmigen Rings 201 des Sammelschienenmoduls 200. In diesem Fall wird, wenn das Befestigungselement 217 in die Stange 95 geschraubt wird, die Halteplatte 220 nach unten gedrückt, wie in der Zeichnung gezeigt, und dementsprechend wird der kreisförmige Ring 201 durch den Press- bzw. Druckabschnitt 223 nach unten gedrückt. Der nach unten gerichtete Druck, wie in der Zeichnung gezeigt, der durch das Schrauben des Befestigungselements 217 erzeugt wird, wird durch den gebogenen Abschnitt 224 auf den Press- bzw. Druckabschnitt 223 übertragen. Somit wird das Drücken durch den Press- bzw. Druckabschnitt 223 durchgeführt, während der elastische Druck an dem gebogenen Abschnitt 224 begleitet wird.
Wie zuvor beschrieben, ist der ringförmige Vorsprung 201a auf der oberen Fläche des kreisförmigen Rings 201 vorgesehen, und das sich erstreckende Ende der Halteplatte 220 auf der Seite des Press- bzw. Druckabschnitt 223 kann in Kontakt mit dem Vorsprung 201a gebracht werden. Diese Konfiguration kann verhindern, dass der nach unten gerichtete Druck der Halteplatte 220, wie in der Zeichnung gezeigt, nach außen in der Radialrichtung freigegeben wird. Das heißt, der durch das Schrauben des Befestigungselements 217 erzeugte Druck wird geeignet auf die Seite des Press- bzw. Druckabschnitt 223 übertragen.
Wie in 31 dargestellt ist, wenn das Sammelschienenmodul 200 in Bezug auf den Statorhalter 70 angeordnet bzw. montiert ist, der E/A-Anschluss 203 an einer Position 180° gegenüber der Einlassöffnung 86a und der Auslassöffnung 87a vorgesehen, die mit dem Kühlmittelpfad 85 in der Umfangsrichtung kommunizieren. Jedoch können der E/A-Anschluss 203 und die Öffnungen 86a und 87a gemeinsam an der gleichen Position vorgesehen sein (d.h. Positionen nahe beieinander).
Als nächstes wird ein Leitungselement 230 beschrieben, das den E/A-Anschluss 203 des Sammelschienenmoduls 200 elektrisch mit einer externen Vorrichtung außerhalb der elektrischen Drehmaschine 10 verbindet.
Wie in 1 dargestellt, ist in der elektrischen Drehmaschine 10 der E/A-Anschluss 203 des Sammelschienenmoduls 200 so vorgesehen, um von der Gehäuseabdeckung 242 nach außen vorzustehen, und ist mit dem Leitungselement 230 auf der Außenseite der Gehäuseabdeckung 242 verbunden. Das Leitungselement 230 leitet die Verbindung zwischen dem E/A-Anschluss 203 für jede Phase, die sich von dem Sammelschienenmodul 200 erstreckt, und einer Stromleitung für jede Phase, die sich von einer externen Vorrichtung wie beispielsweise einem Wechselrichter erstreckt, weiter.
33 ist eine Längsschnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem das Leitungselement 230 an der Gehäuseabdeckung 242 angebracht ist. 34 ist eine perspektivische Ansicht des Leitungselements 230. Wie in 33 dargestellt, ist ein Durchgangsloch 242a an der Gehäuseabdeckung 242 ausgebildet, und der E/A-Anschluss 203 kann durch das Durchgangsloch 242a herausgezogen werden.
Das Leitungselement 230 enthält eine Basis 231, die an der Gehäuseabdeckung 242 befestigt ist, und einen Anschlussstecker 232, der in das Durchgangsloch 242a der Gehäuseabdeckung 242 eingeführt ist. Der Anschlussstecker 232 hat drei Einführlöcher 233. Die E/A-Anschlüsse 203 der jeweiligen Phasen werden durch das jeweilige Einführloch 233 auf einer Eins-zu-Eins-Basis eingeführt. In jedem der drei Einführlöcher 233 hat der Abschnitt der Öffnung eine längliche Form. Die drei Einführlöcher 233 sind so ausgebildet, dass ihre Längsrichtungen im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sind.
Die Basis 231 ist mit drei Leitungssammelschienen 234 befestigt, die für jede Phase vorgesehen sind. Die Leitungssammelschiene 234 ist gebogen und in einer im Wesentlichen L-Form ausgebildet und ist an der Basis 231 durch ein Befestigungselement 235, wie beispielsweise einer Schraube bzw. Bolzen, befestigt. Die Leitungssammelschiene 234 ist ferner an einem sich erstreckenden Ende des E/A-Anschlusses 203 befestigt, der durch das Einführloch 233 des Anschlusssteckers 232 eingeführt ist, indem ein Befestigungselement 236, wie beispielsweise eine Schraube bzw. Bolzen und eine Mutter, verwendet wird.
Obwohl es nicht dargestellt ist, kann eine Stromleitung für jede Phase, die sich von einer externen Vorrichtung erstreckt, mit dem Leitungselement 230 verbunden werden. Somit kann Strom in den E/A-Anschluss 203 für jede Phase eingegeben und von diesem ausgegeben werden.
Als nächstes wird eine Konfiguration eines Steuerungssystems beschrieben, das die elektrische Drehmaschine 10 steuert. 35 ist ein elektrischer Schaltplan eines Steuerungssystems der elektrischen Drehmaschine 10, und 36 ist ein Funktionsblockdiagramm, das den Steuerungsbetrieb durch eine Steuerungseinrichtung 270 darstellt.
Wie in 35 dargestellt, enthält die Statorwicklung 61 eine U-Phasen-Wicklung, eine V-Phasen-Wicklung und eine W-Phasen-Wicklung, und ein Wechselrichter 260, der einem Leistungswandler entspricht, ist mit der Statorwicklung 61 verbunden. Der Wechselrichter 260 ist durch eine Brückenschaltung mit oberen und unteren Zweigen konfiguriert, deren Anzahlen bzw. Nummern jeweils identisch mit der Anzahl von Phasen sind. Der Wechselrichter 260 enthält einen in Reihe geschalteten Teil, der einen oberen Zweigschalter 261 und einen unteren Zweigschalter 262 für jede Phase enthält. Jeder dieser Schalter 261 und 262 wird durch eine Treiberschaltung 263 ein- und ausgeschaltet, um die Erregung der Phasenwicklungen jeder Phase zu steuern. Jeder der Schalter 261 und 262 enthält einen Halbleiterschalter, wie beispielsweise einen MetallOxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Ein Kondensator 264 für die Ladungszufuhr, der die zu dem Zeitpunkt des Schaltens erforderlichen Ladungen zu den Schaltern 261 und 262 liefert, ist mit den oberen und unteren Zweigen jeder Phase parallel zu dem in Reihe geschalteten Teil der Schalter 261 und 262 verbunden.
Die einen Enden der U-Phasen-Wicklung, der V-Phasen-Wicklung und der W-Phasen-Wicklung sind jeweils mit Zwischenverbindungspunkten zwischen den Schaltern 261 und 262 der oberen und unteren Zweige verbunden. Die Phasenwicklungen sind in Form der Sternschaltung (Y-Schaltung) verbunden, und die anderen Enden der Phasenwicklungen sind am Neutralpunkt miteinander verbunden.
Die Steuerungseinrichtung 270 enthält einen Mikrocomputer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und verschiedene Speicher beinhaltet. Die Steuerungseinrichtung 270 führt eine Erregungssteuerung durch, indem diese jeden der Schalter 261 und 262 auf der Basis verschiedener Erfassungsinformationen und einer Anforderung für einen Motormodus oder einen Generatormodus der elektrischen Drehmaschine 10 ein- und ausschaltet. Die Erfassungsinformationen der elektrischen Drehmaschine 10 enthalten zum Beispiel eine Winkelposition (elektrischer Winkel) des Rotors 20, die durch einen Winkeldetektor erfasst wird, wie beispielsweise einen Resolver, eine Leistungsversorgungsspannung (in den Wechselrichter eingegebene Spannung), die durch einen Spannungssensor erfasst wird, und einen Erregerstrom für jede Phasenwicklung, der von einem Stromsensor erfasst wird. Die Steuerungseinrichtung 270 führt eine Ein/Aus-Steuerung jedes der Schalter 261 und 262 zum Beispiel durch eine Pulsbreitenmodulations(PWM)-Steuerung bei einer vorgegebenen Schaltfrequenz (Trägerfrequenz) oder eine Rechteckwellensteuerung durch. Die Steuerungseinrichtung 270 kann eine eingebaute Steuerungseinrichtung sein, die in die elektrische Drehmaschine 10 eingebaut ist, oder kann eine externe Steuerung sein, die außerhalb der elektrischen Drehmaschine 10 vorgesehen ist.
Da die elektrische Drehmaschine 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine schlitzlose Struktur (zahnlose Struktur) hat, wird die Induktivität des Stators 60 reduziert und die elektrische Zeitkonstante ist klein. Unter einer Bedingung, bei der die elektrische Zeitkonstante klein ist, wird die Schaltfrequenz (Trägerfrequenz) vorzugsweise erhöht, um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen. In dieser Hinsicht ist der Kondensator 264 zur Ladungszufuhr parallel zu dem in Reihe geschalteten Teil der Schalter 261 und 262 jeder Phase geschaltet, wodurch die Verdrahtungsinduktivität verringert wird. Daher kann selbst in einer Konfiguration, in der die Schaltgeschwindigkeit erhöht ist, eine geeignete Gegenmaßnahme gegen Überspannung ergriffen werden.
Der hochpotentialseitige Anschluss des Wechselrichters 260 ist mit dem positiven Elektrodenanschluss einer Gleichstrom(DC)-Leistungsversorgung 265 verbunden, und der niederpotentialseitige Anschluss ist mit dem negativen Elektrodenanschluss (Masse) der DC-Leistungsversorgung 265 verbunden. Die DC-Leistungsversorgung 265 enthält zum Beispiel eine angeordnete bzw. montierte Batterie, in der eine Mehrzahl von Einheitszellen in Reihe geschaltet sind. Zusätzlich ist ein Glättungskondensator 266 parallel zu der DC-Leistungsversorgung 265 mit dem hochpotentialseitigen Anschluss und dem niederpotentialseitigen Anschluss des Wechselrichters 260 verbunden.
36 ist ein Blockdiagramm, das eine Stromrückkopplungssteuerung durch eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der Phasenströme von U-, V- und W-Phasen darstellt.
In 36 verwendet eine Strombefehlsbestimmungseinrichtung 271 ein Drehmoment-dq-Kennfeld, um einen Strombefehlswert für die d-Achse und einen Strombefehlswert für die q-Achse zu bestimmen. Diese Befehlsbestimmung basiert auf: einem Motormodus-Drehmomentbefehlswert oder einem Generatormodus-Drehmomentbefehlswert für die elektrische Drehmaschine 10; und eine elektrische Winkelgeschwindigkeit ω, die durch Differenzieren eines elektrischen Winkels θ in Bezug auf die Zeit erhalten wird. Wenn die elektrische Drehmaschine 10 zum Beispiel als eine Leistungsquelle für eine Automobilanwendung verwendet wird, ist der Generatormodus-Drehmomentbefehlswert ein regenerativer Drehmomentbefehlswert.
Ein d-q-Wandler 272 wandelt einen Stromwert (drei Phasenströme), der von einem Stromsensor erfasst wird, der für jede Phase vorgesehen ist, in einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom um. Der d-Achsen-Strom und der q-Achsen-Strom sind Komponenten eines zweidimensionalen drehenden kartesischen Koordinatensystems, das eine Richtung einer Achse eines Magnetfelds oder einer Feldrichtung als eine d-Achse hat.
Die d-Achsen-Stromrückkopplungssteuerungsvorrichtung 273 berechnet eine d-Achsen-Befehlsspannung als eine manipulierte Variable, um den d-Achsen-Strom in Übereinstimmung mit dem Strombefehlswert für die d-Achse in einem Rückkopplungsmodus zu bringen. Die q-Achsen-Stromrückkopplungssteuerungsvorrichtung 274 berechnet eine q-Achsen-Befehlsspannung als eine manipulierte Variable, um den q-Achsen-Strom in Übereinstimmung mit dem Strombefehlswert für die q-Achse in einem Rückkopplungsmodus zu bringen. In jeder der Rückkopplungssteuerungsvorrichtungen 273 und 274 wird die Befehlsspannung durch Verwendung von Proportional-Integral(PI)-Rückkopplungstechniken auf der Basis der Abweichung des d-Achsen-Stroms und des q-Achsen-Stroms in Bezug auf den Strombefehlswert berechnet.
Der Dreiphasenwandler 275 wandelt die d-Achsen- und q-Achsen-Befehlsspannungen in U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Befehlsspannungen um. Jede der zuvor beschriebenen Einheiten 271 bis 275 ist eine Rückkopplungssteuerungsvorrichtung, die eine Rückkopplungssteuerung des Grundwellenstroms gemäß der d-q-Transformationstheorie durchführt. Die Befehlsspannungen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase sind Rückkopplungssteuerungswerte.
Ein Betriebssignalgenerator 276 erzeugt ein Betriebssignal des Wechselrichters 260 auf der Basis einer dreiphasigen Befehlsspannung durch Verwendung eines bekannten Dreieckwellen-Trägervergleichs. Insbesondere erzeugt der Betriebssignalgenerator 276 Schaltbetriebssignale (Tastverhältnis-Signale) für die oberen und unteren Zweige in jeder Phase durch PWM-Steuerung. Die PWM-Steuerung basiert auf einem Größenvergleich zwischen einem Signal, das durch Normalisieren von Befehlsspannungen von drei Phasen mit einer Leistungsversorgungsspannung erhalten wird, und einem Trägersignal, wie beispielsweise einem Dreieckswellensignal. Das von dem Betriebssignalgenerator 276 erzeugte Schalterbetätigungssignal wird an die Treiberschaltung 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben. Die Treiberschaltung 263 schaltet die Schalter 261 und 262 der jeweiligen Phasen ein und aus.
Als nächstes wird der Betrieb der Drehmomentrückkopplungssteuerung beschrieben. Dieser Betrieb wird hauptsächlich zum Zweck des Erhöhens der Ausgangsleistung und des Reduzierens des Verlusts der elektrischen Drehmaschine 10 in einem Betriebszustand verwendet, in dem die Ausgangsspannung des Wechselrichters 260 ansteigt. Beispiele einer Situation unter einer solchen Betriebsbedingung umfassen einen Betriebsbereich mit hoher Drehung bzw. Rotation und einen Betriebsbereich mit hoher Ausgangsleistung. Die Steuerungseinrichtung 270 wählt basierend auf dem Betriebszustand der elektrischen Drehmaschine 10 entweder den Drehmomentrückkopplungssteuerungsbetrieb oder den Stromrückkopplungssteuerungsbetrieb aus und führt diesen aus.
37 ist ein Blockdiagramm, das einen Drehmomentrückkopplungssteuerungsbetrieb entsprechend den U-, V- und W-Phasen darstellt.
Ein Spannungsamplitudenrechner 281 berechnet einen Spannungsamplitudenbefehl, der ein Befehlswert der Größe des Spannungsvektors ist. Die Berechnung basiert auf dem Motormodus-Drehmomentbefehlswert oder dem Generatormodus-Drehmomentbefehlswert für die elektrische Drehmaschine 10 und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω, die durch Differenzieren des elektrischen Winkels θ über die Zeit erhalten wird.
Ähnlich wie der d-q-Wandler 272 wandelt ein d-q-Wandler 282 einen Stromwert, der von einem Stromsensor erfasst wird, der für jede Phase vorgesehen ist, in einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom um. Ein Drehmomentschätzeinrichtung 283 berechnet geschätzte Drehmomentwerte entsprechend den U-, V- und W-Phasen basierend auf dem d-Achsen-Strom und dem q-Achsen-Strom. Der Drehmomentschätzer 283 muss nur den Spannungsamplitudenbefehl auf der Basis von Kennfeldinformationen berechnen, in denen der d-Achsen-Strom, der q-Achsen-Strom und der Spannungsamplitudenbefehl einander zugeordnet sind.
Eine Drehmomentrückkopplungssteuerungsvorrichtung 284 berechnet einen Spannungsphasenbefehl als eine manipulierte Variable, um den geschätzten Drehmomentwert in Übereinstimmung mit dem Motormodus-Drehmomentbefehlswert oder dem Generatormodus-Drehmomentbefehlswert in einem Rückkopplungsmodus zu bringen. Der Spannungsphasenbefehl ist ein Befehlswert einer Phase eines Spannungsvektors. Die Drehmomentrückkopplungssteuerungsvorrichtung 284 berechnet den Spannungsphasenbefehl durch Verwendung der PI-Rückkopplungstechniken auf der Basis der Abweichung des geschätzten Drehmomentwerts in Bezug auf den Motormodus-Drehmomentbefehlswert oder den Generatormodus-Drehmomentbefehlswert.
Ein Betriebssignalgenerator 285 erzeugt ein Betriebssignal des Wechselrichters 260 basierend auf dem Spannungsamplitudenbefehl, dem Spannungsphasenbefehl und dem elektrischen Winkel θ. Insbesondere berechnet der Betriebssignalgenerator 285 eine Dreiphasen-Befehlsspannung auf der Basis des Spannungsamplitudenbefehls, des Spannungsphasenbefehls und des elektrischen Winkels θ. Der Betriebssignalgenerator 285 erzeugt dann Schaltbetriebssignale für die oberen und unteren Zweige in jeder Phase durch PWM-Steuerung. Die PWM-Steuerung basiert auf einem Größenvergleich zwischen einem Signal, das durch Normalisieren von Dreiphasen-Befehlsspannungen mit einer Leistungsversorgungsspannung erhalten wird, und einem Trägersignal, wie beispielsweise einem Dreieckswellensignal. Das von dem Betriebssignalgenerator 285 erzeugte Schaltbetriebssignal wird an die Treiberschaltung 263 des Wechselrichters 260 ausgegeben. Die Treiberschaltung 263 schaltet die Schalter 261 und 262 der jeweiligen Phasen ein und aus.
Der Betriebssignalgenerator 285 kann alternativ das Schaltbetriebssignal auf der Basis von Folgendem erzeugen: den Impulsmusterinformationen, die Kennfeldinformationen sind, die den Spannungsamplitudenbefehl, den Spannungsphasenbefehl, den elektrischen Winkel θ und das Schaltbetriebssignal einander zuordnet; dem Spannungsamplitudenbefehl; dem Spannungsphasenbefehl; und dem elektrischen Winkel θ.
(Abwandlung)
Nachfolgend werden Abwandlungen des zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Konfiguration des Magneten 32 in der Magneteinheit 22 kann wie folgt geändert werden. In der in 38 dargestellten Magneteinheit 22 ist die Richtung der leichten Magnetisierungsachse schräg zu der Radialrichtung in dem Magneten 32 und ein linearer Magnetpfad wird entlang der Richtung der leichten Magnetisierungsachse ausgebildet. Das heißt, der Magnet 32 ist wie folgt linear orientiert. Zwischen einer Magnetflusswirkfläche 34a auf der Seite des Stators 60 (Innenseite in der Radialrichtung) und einer Magnetflusswirkfläche 34b auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Stator (Außenseite in der Radialrichtung) ist die Richtung der leichten Magnetisierungsachse schräg zu der d-Achse ausgebildet. Gleichzeitig nähert sich die leichte Magnetisierungsachse der d-Achse auf der Seite des Stators 60 und trennt sich von der d-Achse auf der gegenüberliegenden Seite des Stators in der Umfangsrichtung. Auch bei dieser Konfiguration kann die Länge des Magnetpfads des Magneten 32 größer gemacht werden als die Dickenabmessung in der Radialrichtung, und somit kann die Permeanz verbessert werden.
In der Magneteinheit 22 kann ein Halbach-Array-Magnet verwendet werden.
In jedem Windungssegment 151 kann die Biegerichtung des Verbindungsabschnitts 153 entweder nach innen oder nach außen in der Radialrichtung sein. Eine Beziehung zwischen der Biegerichtung und der Kernanordnung CA kann derart sein, dass der erste Verbindungsabschnitt 153A in Richtung zu der Kernanordnung CA gebogen ist, oder dass der erste Verbindungsabschnitt 153A in Richtung zu der gegenüberliegenden Seite der Kernanordnung CA gebogen ist. Zusätzlich kann der zweite Verbindungsabschnitt 153B entweder nach innen oder nach außen in der Radialrichtung gebogen sein, solange der zweite Verbindungsabschnitt 153B einen Teil des ersten Verbindungsabschnitts 153A in der Umfangsrichtung auf der Außenseite des ersten Verbindungsabschnitts 153A in der Axialrichtung kreuzt.
Die Wicklungssegmente 151 können gegebenenfalls nicht die zwei Arten von Wicklungssegmenten 151 (das erste Wicklungssegment 151A und das zweite Wicklungssegment 151B) enthalten, können aber eine Art von Wicklungssegment 151 enthalten. Insbesondere ist das Wicklungssegment 151 vorzugsweise derart ausgebildet, um in einer Seitenansicht im Wesentlichen eine L-Form oder eine im Wesentlichen Z-Form aufzuweisen. Wenn das Wicklungssegment 151 in einer Seitenansicht im Wesentlichen in einer L-Form ausgebildet ist, ist der Verbindungsabschnitt 153 in der Radialrichtung an einer Endseite in der Axialrichtung entweder nach innen oder nach außen gebogen, und der Verbindungsabschnitt 153 ist ohne Biegung in der Radialrichtung auf der anderen Endseite in der Axialrichtung vorgesehen. Wenn das Wicklungssegment 151 in einer Seitenansicht im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet ist, ist der Verbindungsabschnitt 153 an einer Endseite in der Axialrichtung und an der anderen Endseite in der Axialrichtung in entgegengesetzte Richtungen in der Radialrichtung gebogen. In jedem Fall ist das Spulenmodul 150 vorzugsweise an der Kernanordnung CA durch die Isolierabdeckung befestigt, die den Verbindungsabschnitt 153 abdeckt, wie zuvor beschrieben.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration sind alle Wicklungssegmente 151 für jede Phasenwicklung in der Statorwicklung 61 parallelgeschaltet, aber dies kann gegebenenfalls geändert werden. Zum Beispiel können alle Wicklungssegmente 151 für jede Phasenwicklung in eine Mehrzahl von Parallelschaltungsgruppen unterteilt sein, und die Mehrzahl von Parallelschaltungsgruppen können in Reihe geschaltet sein. Insbesondere können alle n Wicklungssegmente 151 in jeder Phasenwicklung in zwei Sätze von Parallelschaltungsgruppen, die jeweils n/2 Wicklungssegmente 151 enthalten, drei Sätze von Parallelschaltungsgruppen, die jeweils n/3 Wicklungssegmente 151 enthalten, oder dergleichen unterteilt sein, und dann können diese unterteilten Parallelschaltungsgruppen in Reihe geschaltet sein. Alternativ können alle der Mehrzahl von Wicklungssegmente 151 für jede Phasenwicklung in der Statorwicklung 61 in Reihe geschaltet sein.
Die Statorwicklung 61 in der elektrischen Drehmaschine 10 kann Zwei-PhasenWicklungen (U-Phasen-Wicklung und V-Phasen-Wicklung) enthalten. In diesem Fall ist zum Beispiel in Bezug auf das Wicklungssegment 151 das Paar von Zwischenleiterabschnitten 152 bei einer Spulenteilung getrennt. Ein Zwischenleiterabschnitt 152 für das Wicklungssegment 151 einer anderen Phase ist zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 152 angeordnet.
Die elektrische Drehmaschine 10 kann anstelle der elektrischen Drehmaschine vom Oberflächen-Permanentmagnettyp mit Außenrotor als eine elektrische Drehmaschine vom Oberflächen-Permanentmagnettyp mit Innenrotor ausgeführt sein. (a) und (b) von 39 sind Ansichten, die eine Konfiguration einer Statoreinheit 300 darstellen, wenn eine Innenrotorstruktur verwendet wird. Von den 39, ist 39(a) eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem Spulenmodule 310A und 310B an der Kernanordnung CA angeordnet bzw. montiert sind, und 39(b) ist eine perspektivische Ansicht, welche die Wicklungssegmente 311A und 311 B darstellt, die in den Spulenmodulen 310A und 310B enthalten sind. In diesem Beispiel wird der Statorhalter 70 an der Außenseite des Statorkerns 62 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert, um die Kernanordnung CA auszubilden. Außerdem sind die Mehrzahl von Spulenmodule 310A und 310B an der Innenseite des Statorkerns 62 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert.
Das Wicklungssegment 311A hat eine Konfiguration, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich der des zuvor beschriebenen ersten Wicklungssegments 151A ist. Das Wicklungssegment 311A enthält ein Paar Zwischenleiterabschnitte 312 und einen Verbindungsabschnitt 313A, der ausgebildet ist, um auf beiden Seiten in der Axialrichtung (Außenseite in der Radialrichtung) zu der Seite der Kernanordnung CA gebogen zu sein. Das Wicklungssegment 311 B hat eine Konfiguration, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich der des zuvor beschriebenen zweiten Wicklungssegments 151 B ist. Das Wicklungssegment 311 B enthält das Paar Zwischenleiterabschnitte 312 und einen Verbindungsabschnitt 313B, der derart vorgesehen ist, um den Verbindungsabschnitt 313A in der Umfangsrichtung auf der Außenseite in der Axialrichtung auf beiden Seiten in der Axialrichtung zu kreuzen. Eine Isolierabdeckung 315 ist an dem Verbindungsabschnitt 313A des Wicklungssegments 311A montiert, und eine Isolierabdeckung 316 ist an dem Verbindungsabschnitt 313B des Wicklungssegments 311 B montiert.
Die Isolierabdeckung 315 enthält halbkreisförmige Vertiefungen 317, die sich in der Axialrichtung an Seitenflächenabschnitten auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung erstrecken. Die Isolierabdeckung 316 enthält einen Vorsprung 318, der in der Radialrichtung von dem Verbindungsabschnitt 313B nach außen vorsteht. Ein Durchgangsloch 319, das sich in der Axialrichtung erstreckt, ist an einem sich erstreckenden Ende des Vorsprungs 318 vorgesehen.
40 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Spulenmodule 310A und 310B an der Kernanordnung CA montiert bzw. angeordnet sind. In 40 sind eine Mehrzahl von Vertiefungen 105 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an der Endfläche des Statorhalters 70 in der Axialrichtung ausgebildet. Der Statorhalter 70 hat eine Kühlstruktur, die flüssiges Kühlmittel oder Luft verwendet. Als eine Luftkühlungsstruktur sind zum Beispiel eine Mehrzahl von Wärmeableitungsrippen vorzugsweise auf der Außenumfangsfläche ausgebildet.
In 40 sind die Isolierabdeckungen 315 und 316 so angeordnet, dass diese einander in der Axialrichtung überlappen. Außerdem sind die Vertiefung 317 und das Durchgangsloch 319 in der Axialrichtung verbunden. Die Vertiefung 317 ist an dem Seitenflächenabschnitt der Isolierabdeckung 315 vorgesehen. Das Durchgangsloch 319 ist an der zentralen Position zwischen einem Ende und dem anderen Ende in der Umfangsrichtung der Isolierabdeckung 316 in dem Vorsprung 318 der Isolierabdeckung 316 vorgesehen. Diese Teile werden mit Befestigungsstiften 321 befestigt.
In 40 ist die feste Position jeder der Isolierabdeckungen 315 und 316 durch den Befestigungsstift 321 die Endfläche des Statorhalters 70 in der Axialrichtung weiter außen als der Statorkern 62 in der Radialrichtung, und der Statorhalter 70 ist mit dem Befestigungsstift 321 befestigt. Da in diesem Fall der Statorhalter 70 die Kühlstruktur enthält, wird die in den Wicklungssegmenten 311A und 311B erzeugte Wärme leicht auf den Statorhalter 70 übertragen. Mit dieser Konfiguration kann die Kühlleistung der Statorwicklung 61 verbessert werden.
Der in der elektrischen Drehmaschine 10 verwendete Stator 60 kann einen Vorsprung (z.B. einen Zahn) aufweisen, der sich von dem hinteren Joch erstreckt. Auch in diesem Fall müssen das Spulenmodul 150 und dergleichen nur an dem hinteren Joch des Statorkerns angeordnet bzw. montiert werden.
Die elektrische Drehmaschine ist nicht auf eine Sternverbindung beschränkt und kann eine Δ-Verbindung sein.
Als elektrische Drehmaschine 10 kann anstelle einer elektrischen Drehmaschine vom Drehfeldtyp, bei der ein Feldelement ein Rotor und ein Anker ein Stator ist, auch eine elektrische Drehmaschine vom Drehankertyp angenommen werden, bei der ein Anker ein Rotor und ein Feldelement ein Stator ist.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird eine elektrische Drehmaschine 400 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die elektrische Drehmaschine 400 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als ein Radnabenmotor eines Fahrzeugs verwendet. Ein Schema der elektrischen Drehmaschine 400 ist in den 41 bis 46 dargestellt. 41 ist eine perspektivische Ansicht, welche die gesamte elektrische Drehmaschine 400 darstellt. 42 ist eine Draufsicht der elektrischen Drehmaschine 400. 43 ist eine Längsschnittansicht der elektrischen Drehmaschine 400 (eine Schnittansicht entlang der Linie 43-43 in 42). 44 ist eine Querschnittsansicht der elektrischen Drehmaschine 400 (eine Schnittansicht entlang der Linie 44-44 in 43). 45 ist eine Querschnittsansicht der elektrischen Drehmaschine 400 (eine Schnittansicht entlang der Linie 45-45 in 43). 46 ist eine Einzelteil-Schnittansicht, die Komponenten der elektrischen Drehmaschine 400 in einer Art Explosionsdarstellung darstellt.
Die elektrische Drehmaschine 400 ist eine elektrische Drehmaschine vom Oberflächen-Permanentmagnettyp mit Außenrotor. In der breiten Klassifizierung enthält die elektrische Drehmaschine 400 einen elektrischen Drehmaschine-Körper, der einen Rotor 410 und eine Statoreinheit 420 mit einem Stator 430 enthält. Die elektrische Drehmaschine 400 hat eine Konfiguration, bei der eine an einer (nicht dargestellten) Fahrzeugkarosserie befestigte Spindel 401 und eine an einem (nicht dargestellten) Rad befestigte Nabe 402 mit dem elektrischen Drehmaschine-Körper integriert sind. Die Spindel 401 und die Nabe 402 müssen eine hohe Festigkeit aufweisen und bestehen zum Beispiel aus einem Stahlmaterial.
Die Spindel 401 enthält einen Flansch 403 und eine stationäre Welle 404. Der Flansch 403 erstreckt sich in einer Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu der Axialrichtung. Die stationäre Welle 404 hat eine Säulenform, erstreckt sich von dem Flansch 403 in Richtung zu der Mitte der elektrischen Drehmaschine und ist durch einen hohlen Abschnitt der Statoreinheit 420 eingeführt. Die stationäre Welle 404 enthält vorzugsweise einen Abschnitt mit großem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, wie in der Zeichnung dargestellt. Die Nabe 402 enthält ein Einführloch 406, durch das die stationäre Welle 404 eingeführt ist. Die Nabe 402 wird drehbar durch das Paar Lager 407 und 408 gelagert, während die stationäre Welle 404 durch das Einführloch 406 der Nabe 402 eingeführt ist. Die Nabe 402 wird durch die Lager 407 und 408 an zwei Positionen in der Axialrichtung drehbar gelagert. Die Lager 407 und 408 sind zum Beispiel Radialkugellager und haben jeweils einen Außenlaufring, einen Innenlaufring und eine Mehrzahl dazwischen angeordnete Kugeln. Die Lager 407 und 408 können Rollenlager (Nadelrollenlager, Kegelrollenlager) sein, die Rollen als Rollelemente anstelle von Kugeln verwenden.
Bei der elektrischen Drehmaschine 400 ist eine Richtung, in der sich die als Drehzentrum dienende Achse erstreckt (Links-Rechts-Richtung in 43), als die Axialrichtung definiert. Die elektrische Drehmaschine 400 ist so an dem Fahrzeug angebracht, dass die Axialrichtung entlang der horizontalen Richtung oder der im Wesentlichen horizontalen Richtung gerichtet ist. Wenn die Räder einen Sturzwinkel haben, ist die Axialrichtung der elektrischen Drehmaschine 400 vorzugsweise entlang der im Wesentlichen horizontalen Richtung gerichtet, während eine dem Sturzwinkel entsprechende Neigung aufgebracht wird.
In der elektrischen Drehmaschine 400 sind der Rotor 410 und der Stator 430 so angeordnet, um einander in der Radialrichtung mit einem dazwischen angeordneten Luftspalt zugewandt zu sein. Die Statoreinheit 420 ist an der Spindel 401 befestigt und der Rotor 410 ist an der Nabe 402 befestigt. Daher sind die Nabe 402 und der Rotor 410 in Bezug auf die Spindel 401 und die Statoreinheit 420 drehbar.
Wie in 46 dargestellt, enthält der Rotor 410 einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorträger 411 und eine ringförmige Magneteinheit 412, die an dem Rotorträger 411 befestigt ist. Der Rotorträger 411 enthält einen zylindrischen Abschnitt 413 mit einer zylindrischen Form und einen Endplattenabschnitt 414, der an einer Endseite des zylindrischen Abschnitts 413 in der Axialrichtung vorgesehen ist. Die Magneteinheit 412 ist an der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 413 in der Radialrichtung befestigt, um eine ringförmige Form aufzuweisen. Die andere Endseite in der Axialrichtung des Rotorträgers 411 ist offen. Der Rotorträger 411 fungiert als eine Magnethalteeinrichtung. Ein Durchgangsloch 414a ist in dem Mittelabschnitt des Endplattenabschnitts 414 ausgebildet. Die Nabe 402 ist an dem Endplattenabschnitt 414 durch Verwendung eines Befestigungswerkzeugs wie beispielsweise einer Schraube befestigt, während die Nabe 402 durch das Durchgangsloch 414a eingeführt ist (siehe 43).
Die Magneteinheit 412 enthält eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die so angeordnet sind, dass die Polaritäten abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Rotors 410 geändert werden. Die Magneteinheit 412 entspricht einer „Magneteinheit“. Bei dieser Konfiguration hat die Magneteinheit 412 eine Mehrzahl von Magnetpolen in der Umfangsrichtung. Die Magneteinheit 412 hat zum Beispiel die als die Magneteinheit 22 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den 6 und 7 beschriebene Konfiguration. Als der Permanentmagnet wird ein gesinterter Neodym-Magnet mit einer intrinsischen Koerzitivkraft von 400 [kA/m] oder mehr und einer Remanenanzflussdichte Br von 1,0 [T] oder mehr verwendet.
Ähnlich wie die Magneteinheit 22 in 7 weist die Magneteinheit 412 eine Mehrzahl polarer anisotrope Permanentmagnete auf. Bei diesen Magneten unterscheiden sich die Richtungen der leichten Magnetisierungsachse zwischen der d-Achsenseite (Abschnitt näher an der d-Achse) und der q-Achsenseite (Abschnitt näher an der q-Achse). Die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf der d-Achsenseite ist parallel zu der d-Achse, wohingegen die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf der q-Achsenseite orthogonal bzw. senkrecht zu der q-Achse ist. In diesem Fall wird ein bogenförmiger Magnetpfad entlang der Richtung der leichten Magnetisierungsachse ausgebildet. Kurz gesagt ist jeder Magnet so orientiert, dass die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zu der d-Achse ist, die als Mitte des Magnetpols auf einer Seite der d-Achse dient, im Vergleich zu derjenigen auf einer Seite der q-Achse, die als Grenze des Magnetpols dient.
Es sei angemerkt, dass jeder Magnet der Magneteinheit 412 vorzugsweise durch Kleben oder dergleichen in der Umfangsrichtung aneinander befestigt ist, und ein Befestigungselement, wie beispielsweise ein Garn, vorzugsweise angebracht ist, wodurch sie an dem Außenumfangsabschnitt miteinander integriert sind. Ein ringförmiges Endplattenelement ist vorzugsweise an einem Ende jedes Magneten in der Axialrichtung angebracht.
59 stellt Richtungen von Magnetpfaden (Richtungen von Magnetkraftlinien) von Magneten 415 in der Magneteinheit 412 dar. 59 stellt die in der Umfangsrichtung in der Magneteinheit 412 angeordneten Magnete 415 in einer planar abgewickelten Weise dar. Wie in (a) von 59 dargestellt, ist der Magnet 415 so orientiert, dass die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zu der d-Achse ist, die als Zentrum des Magnetpols auf einer Seite der d-Achse dient, im Vergleich zu derjenigen auf einer Seite der q-Achse, die als Grenze des Magnetpols dient. Dementsprechend wird der Magnetpfad, der durch den Magneten 415 verläuft und eine Bogenform oder eine Form nahe einem Bogen hat, ausgebildet. Alternativ können, wie in 59(b) dargestellt, die Magnete 415 in einem sogenannten Halbach-Array angeordnet sein. In diesem Fall ist die leichte Magnetisierungsachse des auf der d-Achse angeordneten Magneten 415 in die Radialrichtung (parallel zu der d-Achse) gerichtet, und die leichte Magnetisierungsachse des auf der q-Achse angeordneten Magneten 415 ist in die Umfangsrichtung (orthogonal bzw. senkrecht zur der q-Achse) gerichtet.
Alternativ kann jeder Magnet 415, wie in (c) von 59 dargestellt, die Richtung der leichten Magnetisierungsachse wie folgt aufweisen: die Richtung ist in Bezug auf ein Paar Wirkflächen 415a und 415b, die einander zugewandt sind, geneigt, und dienen als die Einström- und Ausströmflächen des Magnetflusses; und die Richtung ist in Bezug auf die d-Achse geneigt, um sich der d-Achse auf der Statorwicklungsseite (untere Seite in der Zeichnung) anzunähern. In diesem Fall hat der Magnet 415 einen Magnetpfad mit einer Länge, die größer ist als die Magnetdickenabmessung zwischen dem Paar von Wirkflächen 415a und 415b, und ist so orientiert, dass die leichte Magnetisierungsachse entlang des Magnetpfads verläuft. Mit anderen Worten hat der Magnet 415 die leichte Magnetisierungsachse, die zu der Seite der d-Achse von der Normalenrichtung vormagnetisiert ist, wenn von einer Linie betrachtet, die eine Umfangsrichtung der zwei Magnetflächen darstellt.
Als nächstes wird eine Konfiguration der Statoreinheit 420 beschrieben. 47 ist eine perspektivische Einzelteilansicht der Statoreinheit 420. Die Statoreinheit 420 enthält den ringförmigen röhrenförmigen Stator 430, einen Statorhalter 460, der den Stator 430 hält, ein Verdrahtungsmodul 480, das an einer Endseite in der Axialrichtung angebracht ist, und eine Spulenendabdeckung 490, die an der anderen Endseite in der Axialrichtung des Stators 430 angebracht ist.
Zunächst wird nun der Stator 430 beschrieben. Die 48 und 49 sind perspektivische Einzelteilansicht des Stators 430, und 50 ist eine Einzelteil-Schnittansicht der Statoreinheit 420. 48 und 49 sind perspektivische Einzelteilansichten des Stators 430, betrachtet aus verschiedenen Richtungen in der Axialrichtung.
Der Stator 430 enthält eine Statorwicklung 431 und einen Statorkern 432. In dem Stator 430 hat die Statorwicklung 431 Dreiphasenwicklungen und die Phasenwicklung jeder Phase enthält eine Mehrzahl von Wicklungssegmenten 441. Die Wicklungssegmente 441 sind gemäß der Anzahl von Polen der elektrischen Drehmaschine 400 vorgesehen, und die Mehrzahl von Wicklungssegmente 441 sind für jede Phase parallel oder in Reihe geschaltet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Magnetpole auf 24 festgelegt, aber ihre Anzahl kann frei festgelegt werden.
Wie in 50 dargestellt, enthält der Stator 430 in der Axialrichtung einen Abschnitt, welcher der Spulenseite CS entspricht, die dem Statorkern 432 in der Radialrichtung zugewandt ist, und einen Abschnitt, der einem Spulenende CE entspricht, das die Außenseite der Spulenseite CS in der Axialrichtung ist. Die Spulenseite CS ist auch ein Abschnitt, welcher der Magneteinheit 412 des Rotors 410 in der Radialrichtung zugewandt ist. Die Wicklungssegmente 441 sind an der Außenseite des Statorkerns 432 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert. In diesem Fall werden die Wicklungssegmente 441 in einem Zustand angeordnet bzw. montiert, in dem beide Endabschnitte davon in der Axialrichtung von dem Statorkern 432 in der Axialrichtung nach außen vorstehen (d.h. zu der Seite des Spulenendes CE).
Jedes der Wicklungssegmente 441 ist so vorgesehen, dass eines der beiden Enden in der Axialrichtung in der Radialrichtung gebogen ist und das andere in der Radialrichtung nicht gebogen ist. In den Wicklungssegmenten 441, welche die halbe Anzahl aller Wicklungssegmente 441 ausmachen, ist eine Endseite in der Axialrichtung (untere Seite in 48) eine gebogene Seite und ist in der Radialrichtung auf der gebogenen Seite nach innen gebogen. In den Wicklungssegmenten 441, das heißt die verbleibende Hälfte aller Wicklungssegmente 441, ist die andere Endseite in der Axialrichtung (obere Seite in 48) eine gebogene Seite und ist in der Radialrichtung auf der gebogenen Seite nach außen gebogen. In der folgenden Beschreibung wird unter den Wicklungssegmenten 441 das Wicklungssegment 441 mit dem in der Radialrichtung nach innen gebogenen Abschnitt auch als ein „Wicklungssegment 441A“ bezeichnet, und das Wicklungssegment 441 mit dem in der Radialrichtung nach außen gebogenen Abschnitt wird auch als „Wicklungssegment 441B“ bezeichnet.
Die Konfigurationen der Wicklungssegmente 441A und 441 B werden im Detail beschrieben. (a) und (b) von 51 sind perspektivische Ansichten, welche die Konfiguration des Wicklungssegments 441A darstellen. 52 ist eine perspektivische Einzelteilansicht, die Isolierabdeckungen 451 und 452, die jeweils an den Verbindungsabschnitten 443 und 444 in dem Wicklungssegment 441A angebracht sind, in einer Art Explosionsdarstellung darstellt. (a) und (b) von 53 sind perspektivische Ansichten, welche die Konfiguration des Wicklungssegments 441 B darstellen. 54 ist eine perspektivische Einzelteilansicht, die Isolierabdeckungen 453 und 454, die jeweils an den Verbindungsabschnitten 443 und 444 in dem Wicklungssegment 441 B angebracht sind, in einer Art Explosionsdarstellung darstellt. (a) und (b) von 51 sind jeweils perspektivische Ansichten des Wicklungssegments 441A, gesehen von der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung. Ähnlich sind (a) und (b) von 53 ähnliche perspektivische Ansichten des Wicklungssegments 441 B, gesehen von der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung.
Die Wicklungssegmente 441A und 441 B werden jeweils durch mehrfaches Wickeln des leitfähigen Drahtelements ausgebildet. Die Wicklungssegmente 441A und 441 B enthalten jeweils ein Paar Zwischenleiterabschnitte 442 und ein Paar Verbindungsabschnitte 443 und 444. Das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 ist parallel zueinander vorgesehen und hat eine lineare Form. Das Paar Verbindungsabschnitte 443 und 444 verbindet das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 an beiden Enden in der Axialrichtung. Die Wicklungssegmente 441A und 441 B sind durch das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 und das Paar Verbindungsabschnitte 443 und 444 ringförmig ausgebildet. Das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 ist mit einer vorgegebenen Spulenteilung getrennt. Die Zwischenleiterabschnitte 442 der Wicklungssegmente 441 der anderen Phasen können zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442 in der Umfangsrichtung angeordnet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 an zwei Spulenteilungen getrennt. Ein Zwischenleiterabschnitt 442 für jedes der Wicklungssegmente 441 der anderen zwei Phasen ist zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442 angeordnet.
In den Wicklungssegmenten 441A und 441 B ist jeder Zwischenleiterabschnitt 442 mit einem folienartigen Isoliermantel 445 bedeckt. Die Konfiguration des Isoliermantels 445 ist gleich oder ähnlich der des Isoliermantels 157 des Wicklungssegments 151 gemäß dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere verwendet der Isoliermantel 445 ein Folienelement mit zumindest einer Länge eines Bereichs des Zwischenleiterabschnitts 442, der in der Axialrichtung als eine axiale Abmessung bedeckt und isoliert werden soll. Der Isoliermantel 445 wird durch Aufwickeln des Folienelements um den Zwischenleiterabschnitt 442 bereitgestellt. Der Isoliermantel 445 ist um den Zwischenleiterabschnitt 442 herum vorgesehen, wobei die Enden des Folienelements in der Umfangsrichtung einander überlappen.
Jeder der Verbindungsabschnitte 443 und 444 auf beiden Seiten in der Axialrichtung ist als ein Abschnitt vorgesehen, der dem Spulenende CE entspricht (siehe 50). Einer der Verbindungsabschnitte 443 und 444 ist in der Radialrichtung gebogen, und der andere der Verbindungsabschnitte 443 und 444 ist nicht in der Radialrichtung gebogen. Somit haben die Wicklungssegmente 441A und 441 B jeweils eine im Wesentlichen L-Form, wenn sie von der Seite betrachtet werden.
In den Wicklungssegmenten 441A und 441B sind die Biegerichtungen des Verbindungsabschnitts 443 in der Radialrichtung unterschiedlich. In dem Wicklungssegment 441A ist der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach innen gebogen. In dem Wicklungssegment 441B ist der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach außen gebogen. In diesem Fall, unter der Annahme, dass die Wicklungssegmente 441A und 441B Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet sind, sind die Formen in der Draufsicht (ebene Formen in der Radialrichtung) des Verbindungsabschnitts 443 in den Wicklungssegmenten 441A und 441B vorzugsweise unterschiedlich voneinander. Des Weiteren ist die Breite in der Umfangsrichtung vorzugsweise kleiner zu dem sich erstreckenden Ende an dem Verbindungsabschnitt 443 des Wicklungssegments 441A, und die Breite in der Umfangsrichtung ist vorzugsweise breiter in Richtung zu dem sich erstreckenden Ende an dem Verbindungsabschnitt 443 des Wicklungssegments 441B.
In jedem der Wicklungssegmente 441A und 441B ist der Zwischenleiterabschnitt 442 als ein spulenseitiger Leiterabschnitt vorgesehen, der einer nach dem anderen in der Umfangsrichtung an der Spulenseite CS angeordnet ist. Jeder der Verbindungsabschnitte 443 und 444 ist als ein Spulenendleiterabschnitt vorgesehen, der die Zwischenleiterabschnitte 442 derselben Phase an zwei Positionen verbindet, die in der Umfangsrichtung an dem Spulenende CE unterschiedlich sind.
Ähnlich wie bei dem zuvor beschriebenen Wicklungssegment 151 werden die Wicklungssegmente 441A und 441B jeweils durch mehrfaches Wickeln eines leitfähigen Drahtelements ausgebildet, so dass der Querschnitt eines Bündels von leitfähigen Drahtelementen viereckig ist. Das leitfähige Drahtelement ist in der Umfangsrichtung in einer Mehrzahl von Reihen und in der Radialrichtung in einer Mehrzahl von Reihen angeordnet, so dass der Zwischenleiterabschnitt 442 so ausgebildet ist, um einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufzuweisen (siehe 20).
In den Wicklungssegmenten 441A und 441B wird, da das leitfähige Drahtelement mehrfach gewickelt ist, eine Verdünnung des Stromflusspfads erreicht. Wenn daher das Magnetfeld, welches das harmonische Magnetfeld enthält, mit dem Leiter (Zwischenleiterabschnitt 442) verkettet ist, kann die Wirkung des Unterbindens eines Überstroms des Leiters gegen den Wirbelstrom erhöht werden, und der Wirbelstromverlust kann reduziert werden. Das leitfähige Drahtelement enthält vorzugsweise eine Anordnung, die durch Verdrillen einer Mehrzahl von Drähten erhalten wird. Bei dieser Konfiguration wird in jedem Draht ein Abschnitt erzeugt, in dem die Richtungen des angelegten Magnetfelds einander entgegengesetzt sind, wodurch die durch das verkettete Magnetfeld verursachte elektromotorische Gegenkraft aufgehoben wird. Als Ergebnis kann der Effekt des Reduzierens des durch den Leiter fließenden Wirbelstroms verstärkt werden.
Hier enthält jeder Draht vorzugsweise zumindest Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Fasern. Es kann erwartet werden, dass der elektrische Widerstand der Kohlenstoffnanoröhre etwa 1/5 oder weniger von dem des Kupferdrahts beträgt. Jeder Draht enthält vorzugsweise eine Faser, die borhaltige Mikrofasern enthält, in denen zumindest ein Teil des Kohlenstoffs der Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Faser durch Bor ersetzt ist. In diesem Fall kann die Wirkung des Unterbindens von Wirbelströmen weiter verbessert werden und der Wirbelstromverlust kann weiter reduziert werden.
Als nächstes werden die Isolierabdeckungen 451 bis 454 beschrieben, die an jedem der Wicklungssegmente 441A und 441B angebracht sind. Die Isolierabdeckungen 451 bis 454 sind ein Isolierelement, das vorgesehen ist, um eine Isolierung zwischen den Wicklungssegmenten 441 an jedem der Verbindungsabschnitte 443 und 444 sicherzustellen. Die Isolierabdeckungen 451 bis 454 sind jeweils aus einem isolierenden Material wie beispielsweise Kunstharz ausgebildet.
Wie in (a) und (b) von 51 und 52 dargestellt, ist in dem Wicklungssegment 441A die Isolierabdeckung 451 an dem Verbindungsabschnitt 443 an einer Endseite in der Axialrichtung angebracht, und die Isolierabdeckung 452 ist an dem Verbindungsabschnitt 444 auf der anderen Endseite in der Axialrichtung angebracht. Eine Halterung 455, die zum Beispiel aus einer Metallplatte hergestellt ist, ist in der Isolierabdeckung 451 eingebettet. Die Halterung 455 hat einen Vorsprung 455a, der in der Radialrichtung von dem sich erstreckenden Ende des Verbindungsabschnitts 443 nach außen vorsteht, und ein Durchgangsloch 455b, das durch den Vorsprung 455a in der Axialrichtung (vertikale Richtung in der Zeichnung) verläuft, ist an dem Vorsprung 455a vorgesehen. Eine Halterung 456, die zum Beispiel aus einer Metallplatte hergestellt ist, ist in der Isolierabdeckung 452 eingebettet. Die Halterung 456 hat einen Vorsprung 456a, der in der Radialrichtung von dem sich erstreckenden Ende des Verbindungsabschnitts 444 nach außen vorsteht, und ein Durchgangsloch 456b, das durch den Vorsprung 456a in der Axialrichtung (vertikale Richtung in der Zeichnung) verläuft, ist in dem Vorsprung 456a vorgesehen.
Die Isolierabdeckungen 451 und 452 haben jeweils Eingriffsabschnitte 451a und 452a, die jeweils mit der Innenseite des gekrümmten Abschnitts an dem sich erstreckenden Ende der Verbindungsabschnitte 443 und 444 in Eingriff sind. Ein Teil der Halterungen 455 und 456 ist vorzugsweise mit den Eingriffsabschnitten 451a und 452a als ein Basismaterial integriert. Die Halterungen 455 und 456 können an der Außenfläche der Isolierabdeckungen 451 und 452 durch Kleben oder dergleichen befestigt sein, zusätzlich dazu, dass diese in den Isolierabdeckungen 451 und 452 eingebettet sind.
Wie in (a) und (b) von 53 und 54 dargestellt, ist in dem Wicklungssegment 441B die Isolierabdeckung 453 an dem Verbindungsabschnitt 443 an einer Endseite in der Axialrichtung angebracht, und die Isolierabdeckung 454 ist an dem Verbindungsabschnitt 444 auf der anderen Endseite in der Axialrichtung angebracht. Eine Halterung 457, die zum Beispiel aus einer Metallplatte hergestellt ist, ist in der Isolierabdeckung 453 eingebettet. Die Halterung 457 hat einen Vorsprung 457a, der in der Radialrichtung von dem sich erstreckenden Ende des Verbindungsabschnitts 443 nach außen vorsteht, und ein Durchgangsloch 457b, das durch den Vorsprung 457a in der Axialrichtung (vertikale Richtung in der Zeichnung) verläuft, ist in dem Vorsprung 457a vorgesehen. Eine Halterung 458, die zum Beispiel aus einer Metallplatte hergestellt ist, ist in der Isolierabdeckung 454 eingebettet. Die Halterung 458 hat einen Vorsprung 458a, der in der Radialrichtung von dem sich erstreckenden Ende des Verbindungsabschnitts 444 nach außen vorsteht, und ein Durchgangsloch 458b, das durch den Vorsprung 458a in der Axialrichtung (vertikale Richtung in der Zeichnung) verläuft, ist in dem Vorsprung 458a vorgesehen.
Die Isolierabdeckungen 453 und 454 haben jeweils Eingriffsabschnitte 453a und 454a, die jeweils mit der Innenseite des gekrümmten Abschnitts an dem sich erstreckenden Ende der Verbindungsabschnitte 443 und 444 in Eingriff sind. Ein Teil der Halterungen 457 und 458 ist vorzugsweise mit den Eingriffsabschnitten 453a und 454a als ein Basismaterial integriert. Die Halterungen 457 und 458 können an der Außenfläche der Isolierabdeckungen 453 und 454 durch Kleben oder dergleichen befestigt sein, zusätzlich dazu, dass diese in den Isolierabdeckungen 453 und 454 eingebettet sind.
55 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Wicklungssegmente 441A und 441B Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet sind. 55 ist eine Draufsicht auf die in 48 dargestellte Statorwicklung 431, von einer Seite in der Axialrichtung aus betrachtet (obere Seite der Zeichnung).
In 55 erstreckt sich der Verbindungsabschnitt 443 des Wicklungssegments 441A in der Radialrichtung nach innen, und der Verbindungsabschnitt 443 des Wicklungssegments 441B erstreckt sich in der Radialrichtung nach außen. Weiter auf der Innenseite jedes der Wicklungssegmente 441A und 441B in der Radialrichtung als der Zwischenleiterabschnitt 442, auf einer Endseite in der Axialrichtung der Statorwicklung 431 (der Rückseite der Papieroberfläche von 55), überlappen der Vorsprung 455a der Halterung 455, die auf der Isolierabdeckung 451 des Wicklungssegments 441A vorgesehen ist, und der Vorsprung 458a der Halterung 458, die auf der Isolierabdeckung 454 des Wicklungssegments 441B vorgesehen ist, einander in der Axialrichtung. Außerdem stimmen die Positionen der Durchgangslöcher 455b und 458b der Vorsprünge 455a und 458a in der Draufsicht überein.
Dagegen sind weiter auf der Außenseite jedes der Wicklungssegmente 441A und 441B in der Radialrichtung als der Zwischenleiterabschnitt 442 auf der anderen Endseite in der Axialrichtung der Statorwicklung 431 (der Vorderseite des Papieroberfläche von 55), der Vorsprung 456a der Halterung 456, die auf der Isolierabdeckung 452 des Wicklungssegments 441A vorgesehen ist, und der Vorsprung 457a der Halterung 457, die auf der Isolierabdeckung 453 des Wicklungssegments 441B vorgesehen ist, abwechselnd in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet. In diesem Fall haben die Durchgangslöcher 456b und 457b der Vorsprünge 456a und 457a den gleichen Abstand von der planaren Mitte des Stators 430 in der Radialrichtung und sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet.
Wie in 48 und 49 dargestellt, ist die Statorwicklung 431 in einer ringförmigen Form durch die Wicklungssegmente 441A und 441B ausgebildet, und der Statorkern 432 ist an deren Innenseite in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert. Der Statorkern 432 ist als ein gestapelter Kernblechkörper bzw. Kernblattkörper ausgebildet, in dem Kernbleche aus einem magnetischen Stahlblech, das ein magnetisches Element ist, in der Axialrichtung gestapelt sind. Der Statorkern 432 hat eine zylindrische Form mit einer vorgegebenen Dicke in der Radialrichtung. Die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche des Statorkerns 432 haben eine gekrümmte Oberflächenform ohne Vorsprünge und Vertiefungen. Der Statorkern 432 fungiert als hinteres Joch. Der Statorkern 432 wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Kernblechen in der Axialrichtung ausgebildet. Das Kernblech wird zum Beispiel in eine ringförmige Plattenform gestanzt.
Jedoch kann als der Statorkern 432 ein Statorkern mit einer spiralförmigen Kernstruktur verwendet werden. Bei dem Statorkern 432 mit einer spiralförmigen Kernstruktur wird ein streifenförmiges Kernblech mit einer vorgegebenen Breite verwendet. Dieses Kernblech ist gewickelt, um eine ringförmige Form zu haben, und ist in der Axialrichtung gestapelt, um den Statorkern 432 auszubilden, der insgesamt eine zylindrische Form hat.
Die Anordnung bzw. Montage der Statorwicklung 431 in Bezug auf den Statorkern 432 kann durchgeführt werden, indem die Wicklungssegmente 441A und 441B in Bezug auf den Statorkern 432 einzeln angeordnet bzw. montiert werden, oder kann durchgeführt werden, indem die ringförmige Statorwicklung 431 mit den Wicklungssegmenten 441A und 441B ausgebildet wird, und dann die Statorwicklung 431 in Bezug auf den Statorkern 432 angeordnet bzw. montiert.
Wie in 49 dargestellt, sind eine Mehrzahl von Vertiefungen 433 in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung an der Endfläche auf einer Endseite in der Axialrichtung des Statorkerns 432 ausgebildet. In einem Zustand, in dem die Statorwicklung 431 und der Statorkern 432 integriert sind, sind die jeweiligen Durchgangslöcher 455b und 458b der Halterungen 455 und 458 in den Isolierabdeckungen 451 und 454 und die Vertiefung 433 an der Endfläche des Statorkerns 432 in der Axialrichtung weiter auf der Innenseite jedes der Wicklungssegmente 441A und 441B in der Radialrichtung ausgerichtet als der Zwischenleiterabschnitt 442. Die Wicklungssegmente 441A und 441B sind an dem Statorkern 432 befestigt, indem ein Verbindungselement, das zum Beispiel aus einem Metallbefestigungsstift hergestellt ist, an den Durchgangslöchern 455b und 458b und der Vertiefung 433 angeordnet bzw. montiert sind.
Hier ist in den Wicklungssegmenten 441A und 441B das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 voneinander entfernt in dem Abstand der Vollteilungswicklung bzw. vollen Wicklungssteigung vorgesehen. Ein Zwischenleiterabschnitt 442 für jedes der Wicklungssegmente der anderen zwei Phasen ist zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442 angeordnet. Der Verbindungsabschnitt 443 eines der Wicklungssegmente ist in der Radialrichtung zwischen den Wicklungssegmenten gebogen, in denen die Verbindungsabschnitte 443 und 444 einander in der Umfangsrichtung überlappen, wodurch eine gegenseitige Beeinträchtigung bzw. Überlagerung vermieden wird (siehe 48 und 49). An der Innenseite des gekrümmten Abschnitts, der sich in der Radialrichtung erstreckt, in dem in der Radialrichtung gebogenen Verbindungsabschnitt 443, sind die Wicklungssegmente 441A und 441B durch die Vorsprünge 455a und 457a der Halterungen 455 und 457 befestigt (siehe 55). Die Vorsprünge 455a und 457a der Halterungen 455 und 457 entsprechen jeweils einem „Befestigungsabschnitt“.
An einer Endseite der Statorwicklung 431 in der Axialrichtung ist das Wicklungssegment 441A an dem Statorkern 432 durch den Vorsprung 455a der Halterung 455 auf der Innenseite des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung befestig. Dagegen ist auf der anderen Endseite der Statorwicklung 431 in der Axialrichtung das Wicklungssegment 441B an der Spulenendabdeckung 490 durch den Vorsprung 457a der Halterung 457 auf der Außenseite des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung befestigt (siehe 47). Die Spulenendabdeckung 490 ist an dem Statorkern 432 mittels dem Statorhalter 460 befestigt und entspricht einem Teil eines integrierten Objekts, das mit dem Statorkern 432 integriert ist.
Als nächstes wird eine Konfiguration des Statorhalters 460 beschrieben. Hier wird die Konfiguration des Statorhalters 460 in Bezug auf die 50 und 56 beschrieben. 56 ist eine Querschnittsansicht des Statorhalters 460 (eine Querschnittsansicht an der gleichen Position wie 45).
Wie in den 50 und 56 dargestellt, enthält der Statorhalter 460 ein Au-ßenzylinderelement 461 und ein Innenzylinderelement 462, die beide eine zylindrische Form haben. Das Außenzylinderelement 461 ist auf der Außenseite in der Radialrichtung angeordnet und das Innenzylinderelement 462 ist auf der Innenseite in der Radialrichtung angeordnet, und sie sind einstückig bzw. integral angeordnet bzw. montiert, um den Statorhalter 460 auszubilden. Jedes dieser Elemente 461 und 462 enthält zum Beispiel Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Gusseisen, oder kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK).
Eine Innendurchmesserabmessung des Zylinderteils des Außenzylinderelements 461 ist größer als eine Außendurchmesserabmessung des Zylinderteils des Innenzylinderelements 462. Daher wird in einem Zustand, in dem das Innenzylinderelement 462 an der Innenseite des Außenzylinderelements 461 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert ist, ein ringförmiger Spalt zwischen diesen Elementen 461 und 462 ausgebildet. Der Zwischenraum dient als Kühlmittelpfad 463, durch den ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlwasser strömt. Der Kühlmittelpfad 463 ist in der Umfangsrichtung des Statorhalters 460 ringförmig vorgesehen. Das Innenzylinderelement 462 enthält einen Einlasspfad 464, der als Einlass des Kühlmittels dient, und einen Auslasspfad 465, der als Auslass des Kühlmittels dient. Eine Trennwand 466 ist zwischen dem Einlasspfad 464 und dem Auslasspfad 465 in dem Kühlmittelpfad 463 vorgesehen. Der Einlasspfad 464 und der Auslasspfad 465 kommunizieren mit dem Kühlmittelpfad 463 auf beiden Seiten mit der dazwischen angeordneten Trennwand 466 und sind so vorgesehen, um sich in der Axialrichtung zu erstrecken. Ein Kühlmittel, das von dem Einlasspfad 464 einströmt, strömt in den Kühlmittelpfad 463 in der Umfangsrichtung und strömt dann aus dem Auslasspfad 465 aus.
Ein Ende sowohl des Einlasspfads 464 als auch des Auslasspfads 465 ist zu der Endfläche des Innenzylinderelements 462 in der Axialrichtung offen. An der Endfläche in der Axialrichtung ist eine Einlassrohröffnung 467 in der Öffnung des Einlasspfads 464 vorgesehen, und eine Auslassrohröffnung 468 ist in der Öffnung des Auslasspfads 465 vorgesehen (siehe 42).
Obwohl nicht dargestellt, ist ein Zirkulationspfad zum Zirkulieren des Kühlmittels mit der Einlassrohröffnung 467 und der Auslassrohröffnung 468 verbunden. Der Zirkulationspfad enthält zum Beispiel eine elektrische Pumpe und eine Wärmeableitungsvorrichtung wie beispielsweise einen Radiator bzw. Kühler. Das Kühlmittel zirkuliert durch den Zirkulationspfad und den Kühlmittelpfad 463 der elektrischen Drehmaschine 400 aufgrund des Antriebs der Pumpe.
Der Statorkern 432 wird an der Außenseite des Statorhalters 460 in der Radialrichtung angeordnet bzw. montiert, insbesondere an der Außenseite des Außenzylinderelements 461 in der Radialrichtung. Der Statorkern 432 wird in Bezug auf den Statorhalter 460 (Außenzylinderelement 461) durch zum Beispiel Kleben bzw. Adhäsion angeordnet bzw. montiert. Alternativ kann der Statorkern 432 durch Schrumpfpassung oder Presspassung mit einer vorgegebenen Überlagerung bzw. Übermaß an dem Statorhalter 460 eingepasst und befestigt werden.
Das Innenzylinderelement 462 hat eine zylindrische Form und hat einen Endplattenabschnitt 471 auf einer Endseite in der Axialrichtung. Ein Durchgangsloch 472, das durch den Endplattenabschnitt 471 in der Axialrichtung verläuft, ist in der Mitte des Endplattenabschnitts 471 vorgesehen. An einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 472 ist ein Keil ausgebildet. Die stationäre Welle 404 der Spindel 401 kann durch das Durchgangsloch 472 des Innenzylinderelements 462 eingeführt werden. In einem Zustand, in dem die stationäre Welle 404 der Spindel 401 durch das Durchgangsloch 472 eingeführt ist, kämmt der Keil auf der Seite des Durchgangslochs 472 mit dem Keil auf der Seite der stationären Welle 404.
Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 473 ist in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 vorgesehen. Jeder dieser Vorsprünge 473 ist so vorgesehen, um in der Radialrichtung in dem hohlen Abschnitt des Innenzylinderelements 462 nach innen vorzustehen, und ist in einem Bereich von dem Endplattenabschnitt 471 bis zu der Zwischenposition in der Axialrichtung vorgesehen (siehe Fig .50). Der Vorsprung 473 fungiert als ein Verstärkungselement des Innenzylinderelements 462.
Der Endplattenabschnitt 471 des Innenzylinderelements 462 hat eine Öffnung 474, die in der Axialrichtung an einer Position auf der Außenseite des Durchgangslochs 472 in der Radialrichtung dort hindurchgeht. Die Öffnung 474 ist ein Einführlochabschnitt, durch den eine später zu beschreibende Stromleitung 485 jeder Phase in der Axialrichtung eingeführt wird. Ein Anschlussblock 475 ist an der Außenseite der Öffnung 474 in der Axialrichtung in dem Innenzylinderelement 462 vorgesehen (siehe 41), und ein externer Anschluss 501, an den eine externe Verdrahtung angeschlossen werden kann, ist an dem Anschlussblock 475 angebracht.
Der Endplattenabschnitt 471 des Innenzylinderelements 462 weist ein Einführloch auf, das in der Axialrichtung an einer Position hindurchgeht, die sich auf der Außenseite des Durchgangslochs 472 in der Radialrichtung befindet, und hat zumindest einen Vorsprung 473, der zwischen der Öffnung 474 und dem Einführloch 476 in der Umfangsrichtung dazwischen angeordnet ist. Das Einführloch 476 ist ein Lochabschnitt, durch den eine später zu beschreibende Resolversignalleitung 522 in der Axialrichtung eingeführt wird.
Als nächstes wird das Verdrahtungsmodul 480 beschrieben. Das Verdrahtungsmodul 480 ist ein Wicklungsverbindungselement, das elektrisch mit den Wicklungssegmenten 441A und 441B in der Statorwicklung 431 verbunden ist. Durch das Verdrahtungsmodul 480 sind die Wicklungssegmente 441 der jeweiligen Phasen für jede Phase parallel oder in Reihe geschaltet, und die Phasenwicklungen der jeweiligen Phasen sind mit einem Neutralpunkt verbunden. Wie in 43 dargestellt, ist das Verdrahtungsmodul 480 an einer Endseite unter beiden Enden des Stators 430 in der Axialrichtung vorgesehen, insbesondere auf der Seite des Endplattenabschnitts 414 des Rotorträgers 411.
Insbesondere enthält die Statorwicklung 431 das Wicklungssegment 441A (erstes Wicklungssegment) und das Wicklungssegment 441B (zweites Wicklungssegment). In dem Wicklungssegment 441A ist eine Endseite in der Axialrichtung nach innen in der Radialrichtung gebogen. Bei dem Wicklungssegment 441B ist die andere Endseite in der Axialrichtung nach außen in der Radialrichtung gebogen. Die Wicklungssegmente 441A und 441B sind Seite an Seite angeordnet, während diese einander teilweise in der Umfangsrichtung überlappen, wobei die gebogene Seite des Wicklungssegments 441A und die nicht gebogene Seite des Wicklungssegments 441B auf der Seite des Endplattenabschnitts 414 des Rotorträgers 411 angeordnet sind. Das Verdrahtungsmodul 480 ist auf der Seite des Endplattenabschnitts 414 des Rotorträgers 411 zwischen beiden Enden der Statorwicklung 431 in der Axialrichtung vorgesehen.
Wie in 47 dargestellt, enthält das Verdrahtungsmodul 480 einen kreisförmigen Ring 481 mit einer ringförmigen Form und eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 482, die Seite an Seite in der Umfangsrichtung entlang des ringförmigen Rings 481 vorgesehen sind. Der kreisförmige Ring 481 ist in einer ringförmigen Form ausgebildet, indem zum Beispiel ein Isolierelement wie beispielsweise Harz verwendet wird. Eine Verdrahtung für jede Phase und eine Verdrahtung für einen Neutralpunkt (beide nicht dargestellt) sind in den kreisförmigen Ring 481 eingebettet, und der Verbindungsanschluss 482 ist elektrisch mit jeder Verdrahtung verbunden. Der Verbindungsanschluss 482 ist für jedes Wicklungssegment 441 vorgesehen und in einer Richtung befestigt, die sich in der Axialrichtung erstreckt.
In dem Verdrahtungsmodul 480 ist eine Sammelschiene 483 mit der Verdrahtung jeder Phase verbunden, die in dem kreisförmigen Ring 481 für jede Phase eingebettet ist. Die Sammelschienen 483 sind Teil einer Leistungsverdrahtung für U-Phasen-Leistung, V-Phasen-Leistung und W-Phasen-Leistung und sind jeweils in einer Richtung vorgesehen, die in der Radialrichtung nach innen vorsteht.
In der Statorwicklung 431 sind die Verbindungsabschnitte 444, die nicht in der Radialrichtung gebogen sind, in einer ringförmigen Form an dem unteren Ende in 47 angeordnet. Das Verdrahtungsmodul 480 ist auf der Innenseite des Verbindungsabschnitts 444 in der Radialrichtung vorgesehen. Das heißt, der kreisförmige Ring 481 des Verdrahtungsmoduls 480 ist so ausgebildet, um einen Durchmesser aufzuweisen, der kleiner ist als derjenige des kreisförmigen Rings, der durch den in der Umfangsrichtung angeordneten Verbindungsabschnitt 444 ausgebildet wird. Der kreisförmige Ring 481 enthält ein Anbringungselement 484 zum Anbringen des Verdrahtungsmoduls 480 an dem Statorhalter 460. Das Anbringungselement 484 enthält zum Beispiel eine Metallplatte und hat eine Mehrzahl von Anbringungsabschnitten in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung.
Die Stromleitung 485, welche die Statorwicklung 431 für jede Phase mit Leistung versorgt, ist mit jeder Sammelschiene 483 des Verdrahtungsmoduls 480 verbunden. Die Stromleitungen 485 sind Seite an Seite in der Umfangsrichtung angeordnet und derart angeordnet, um sich in der Axialrichtung zu erstrecken. Vorzugsweise ist der Leiter der Stromleitung 485 selbst ein starrer Körper, wie beispielsweise eine Metallsammelschiene, oder der Leiter der Stromleitung 485 wird durch ein Rohr eingeführt, das ein starrer Körper, wie beispielsweise ein Kunstharz, ist. Mit dieser Konfiguration kann die Stromleitung 485 weniger anfällig für den Einfluss der Schwingung bzw. Vibration gemacht werden, selbst wenn eine Schwingung bzw. Vibration in der elektrischen Drehmaschine 400 auftritt. Die Stromleitung 485 kann auch einen flexiblen Kabelbaum umfassen. In diesem Fall kann die Trennung verhindert werden, indem die Schwingung bzw. Vibration in der in der elektrischen Drehmaschine 400 absorbiert wird.
Vorzugsweise weist die Stromleitung 485 des Weiteren eine Abschirmschicht an dem Außenumfang auf. Die Abschirmschicht kann verhindern, dass ein Magnetfeld außerhalb der Abschirmschicht erzeugt wird. Außerdem ist die äußere beschichtete Schicht der Stromleitung 485 vorzugsweise ein Fluorfilm. Unter der Annahme, dass die Temperatur der Stromleitung 485 ansteigt, kann in diesem Fall die Wärmebeständigkeit verbessert werden.
Als nächstes wird die Spulenendabdeckung 490 beschrieben.
Wie in 47 dargestellt, hat die Spulenendabdeckung 490 eine ringförmige Form und ist an einem Spulenendabschnitt an einer Endseite in der Axialrichtung des Stators 430 vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Spulenendabdeckung 490 an einem Spulenendabschnitt auf einer Seite vorgesehen, an welcher der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach außen gebogen ist, unter den Spulenendabschnitten an beiden Enden in der Axialrichtung des Stators 430. Der Spulenendabschnitt der Statorwicklung 431 ist in der Axialrichtung mit der Spulenendabdeckung 490 bedeckt. Die Spulenendabdeckung 490 definiert die Positionierung der Wicklungssegmente 441A und 441 B an einer Endseite in der Axialrichtung.
Die Spulenendabdeckung 490 enthält eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 491 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung. Die Mehrzahl von Durchgangslöchern 491 entsprechen abwechselnd dem Durchgangsloch 456b der Halterung 456 in der Isolierabdeckung 452 des Wicklungssegments 441A und dem Durchgangsloch 457b der Halterung 457 in der Isolierabdeckung 453 des Wicklungssegments 441B. Während in diesem Fall die Spulenendabdeckung 490 an einer Endseite des Stators 430 in der Axialrichtung montiert ist, sind die jeweiligen Durchgangslöcher 491 auf der Seite der Spulenendabdeckung 490 mit den Durchgangslöchern 456b und 457b auf der Seite der Isolierabdeckungen 452 und 453 ausgerichtet. Ein Verbindungselement, das zum Beispiel einen Metallbefestigungsstift enthält, wird an jedem Durchgangsloch 491 angeordnet bzw. montiert, wodurch die Spulenendabdeckung 490 an dem Stator 430 befestigt wird. In einem solchen Zustand wird eine Endseite jedes der Wicklungssegmente 441A und 441B in der Axialrichtung durch die Spulenendabdeckung 490 befestigt.
Die Spulenendabdeckung 490 enthält eine Mehrzahl von Anbringungslöcher 492 zum Anbringen der Spulenendabdeckung 490 an dem Statorhalter 460. Unter der Annahme eines Zustands, in dem die Spulenendabdeckung 490 an der Statorwicklung 431 angebracht ist, sind die Mehrzahl von Durchgangslöcher 491, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, weiter auf der Außenseite in der Radialrichtung angeordnet als der Verbindungsabschnitt 444, der sich in der Axialrichtung erstreckt, ohne in der Radialrichtung in der Statorwicklung 431 gebogen zu sein (d.h. die Position des Zwischenleiterabschnitts 442). Die Mehrzahl von Anbringungslöcher 492, die ähnlich in der Umfangsrichtung angeordnet sind, sind weiter auf der Innenseite in der Radialrichtung angeordnet als der Verbindungsabschnitt 444 der Statorwicklung 431.
In der Statoreinheit 420 sind die Statorwicklung 431 einschließlich der Mehrzahl von Wicklungssegmenten 441A und 441B und der Statorkern 432 integriert. Zu diesem Zeitpunkt sind an einer Endseite in der Axialrichtung (der unteren Endseite in 47) die Wicklungssegmente 441A und 441B an dem Statorkern 432 durch Verwendung der Halterungen 455 und 458 der Isolierabdeckungen 451 und 454 befestigt. Des Weiteren ist der Statorhalter 460 an dem Stator 430 einschließlich der Statorwicklungen 431 und des Statorkerns 432 von einer Seite in der Axialrichtung angeordnet bzw. montiert, und die Spulenendabdeckung 490 ist an dem Statorhalter 460 angebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Befestigungswerkzeug wie beispielsweise ein Befestigungsstift oder eine Schraube in das Anbringungsloch 492 der Spulenendabdeckung 490 eingeführt und die Spulenendabdeckung 490 wird an dem Statorhalter 460 befestigt. Ein Befestigungswerkzeug wie beispielsweise ein Befestigungsstift oder eine Schraube wird in das Durchgangsloch 491 der Spulenendabdeckung 490 eingeführt, und die Spulenendabdeckung 490 wird an der Statorwicklung 431 (jedes der Wicklungssegmente 441A und 441B) befestigt.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Spulenendabdeckung 490 in der Axialrichtung ist das Verdrahtungsmodul 480 an dem Statorhalter 460 durch das Anbringungselement 484 angebracht. In diesem Zustand ist in dem hohlen Abschnitt des Statorhalters 460 (Innenzylinderelement 462) die Stromleitung 485 jeder Phase so vorgesehen, um sich von einer Endseite zu der anderen Endseite der Statoreinheit 420 in der Axialrichtung zu erstrecken. Jede der Stromleitungen 485 ist mit dem externen Anschluss 501 verbunden, der an dem Endplattenabschnitt 471 des Innenzylinderelements 462 vorgesehen ist.
Jede Stromleitung 485 ist vorzugsweise in Bezug auf das Innenzylinderelement 462 (Statorhalter 460) festgeklemmt. Insbesondere ist, wie in 50 dargestellt, ein Klemmelement 495 aus Antivibrationsgummi in der Öffnung 474 des Innenzylinderelements 462 vorgesehen, und die Stromleitung 485, die durch die Öffnung 474 hindurchgeführt ist, wird durch das Klemmelement 495 geklemmt. In diesem Fall wird jede Stromleitung 485 durch das Innenzylinderelement 462 geklemmt, so dass die Erdbebenbeständigkeit jeder Stromleitung 485 verbessert werden kann. Insbesondere kann die Vibrationsbeständigkeit weiter verbessert werden, indem der Antivibrationsgummi als das Klemmelement 495 verwendet wird. Die Klemmposition der Stromleitung 485 in dem Innenzylinderelement 462 kann eine andere Position als die Öffnung 474 sein.
57 ist eine perspektivische Ansicht der Statoreinheit 420, gesehen von der Seite des Verdrahtungsmoduls 480 (d.h. der gegenüberliegenden Seite der Spulenendabdeckung 490). In 57 ist der Einfachheit halber eine spezifische Darstellung jedes Wicklungssegments 441 in der Statorwicklung 431 weggelassen, und die Statorwicklung 431 ist als ein integrierter zylindrischer Körper dargestellt.
Wie in 57 dargestellt, ist in einem Spulenendabschnitt des Stators 430 das Verdrahtungsmodul 480 auf der Innenseite der Statorwicklung 431 in der Radialrichtung angeordnet (insbesondere auf der Innenseite in der Radialrichtung jedes Verbindungsabschnitts 444, der in der Umfangsrichtung angeordnet ist). In diesem Fall ist die obere Seite von 57 die Seite der Nabe 402 in der Axialrichtung der elektrischen Drehmaschine 400, das heißt, die Radseite. Das Verdrahtungsmodul 480 ist auf der Seite der Nabe 402 in der Axialrichtung angeordnet, das heißt, die Radseite. In dieser Konfiguration ist das Verdrahtungsmodul 480 auf der Innenseite der Statorwicklung 431 in der Radialrichtung an dem Spulenendabschnitt (auf der Innenseite jedes Verbindungsabschnitts 444 in der Radialrichtung) angeordnet. Dementsprechend steht das Verdrahtungsmodul 480 nicht in der Radialrichtung nach außen vor und die Statoreinheit 420 kann verkleinert werden.
In der Statorwicklung 431 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung an dem Spulenendabschnitt auf der Seite der Nabe 402 nach innen gebogen. Der Verbindungsabschnitt 443 ist an dem Spulenende auf der gegenüberliegenden Seite der Nabe in der Radialrichtung nach au-ßen gebogen. Das Verdrahtungsmodul 480 ist auf der Seite der Nabe 402 (der Seite, an welcher der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach innen gebogen ist) angeordnet. Unter der Annahme einer Konfiguration, bei der das Verdrahtungsmodul 480 auf der gegenüberliegenden Seite der Nabe angeordnet ist, sind in diesem Fall das Verdrahtungsmodul 480 und die Spulenendabdeckung 490 so vorgesehen, um in Richtung zu der Außenseite des Verbindungsabschnitts 444 in der Radialrichtung vorzustehen. Somit besteht die Sorge, dass der Vorsprung, der sich in der Radialrichtung nach außen erstreckt, groß wird. Jedoch wird gemäß der Konfiguration gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine solche Unannehmlichkeit eliminiert.
Ein Anschlussblock 531 ist an einer Endfläche des Statorhalters 460 in der Axialrichtung vorgesehen (insbesondere einer Endfläche des Außenzylinderelements 461 in der Axialrichtung). Die Sammelschiene 483 des Verdrahtungsmoduls 480 und die Stromleitung 485 sind über den Anschlussblock 531 verbunden. Insbesondere überlappen der Anschlussabschnitt der Sammelschiene 483 und der Anschlussabschnitt der Stromleitung 485 einander, und die Sammelschiene 483 und die Stromleitung 485 sind an dem Anschlussblock 531 durch Verwendung eines Befestigungswerkzeugs wie beispielsweise einer Schraube in dem Überlappungszustand befestigt. In diesem Fall kann jede Stromleitung 485 sicher befestigt werden. Wenn mit anderen Worten die Sammelschiene 483 und die Stromleitung 485 einfach miteinander verbunden sind, gibt es Bedenken hinsichtlich einer Trennung an dem Verbindungsabschnitt aufgrund von Schwingungen bzw. Vibrationen, die in der elektrischen Drehmaschine 400 erzeugt werden. Da jedoch die Sammelschiene 483 und die Stromleitung 485 an dem Anschlussblock 531 des Statorhalters 460 (Innenzylinderelement 462) miteinander verbunden sind, kann eine Trennung des Verbindungsabschnitts aufgrund einer Schwingung bzw. Vibration unterbunden werden.
Wenn der Stator 430 und der Statorhalter 460 angeordnet bzw. montiert werden, können der Statorhalter 460 und der Statorkern 432 im Voraus angeordnet bzw. montiert werden, und die Statorwicklung 431 kann zu dem integrierten Objekt aus dem Statorhalter 460 und dem Statorkern 432 angeordnet bzw. montiert werden (d.h. Anordnung bzw. Montage der Wicklungssegmente 441A, 441B).
Als nächstes wird die Gesamtkonfiguration der elektrischen Drehmaschine 400 einschließlich des zuvor beschriebenen Rotors 410 und der Statoreinheit 420 in Bezug auf die 43 und 58 beschrieben. 58 ist eine Einzelteil-Schnittansicht der elektrischen Drehmaschine 400 in einem Zustand, in dem die Spindel 401 und die Statoreinheit 420 als ein stationäres Objekt integriert sind und die Nabe 402 und der Rotor 410 als ein Drehobjekt integriert sind.
Die Spindel 401 wird an der Statoreinheit 420 angeordnet bzw. montiert, während diese durch das Durchgangsloch 472 des Statorhalters 460 eingeführt wird. Insbesondere wird die stationäre Welle 404 der Spindel 401 durch das Durchgangsloch 472 des Statorhalters 460 eingeführt. In diesem Zustand ist die Spindel 401 mit dem Statorhalter 460 durch einen Keil verbunden, und die Spindel 401 ist an dem Endplattenabschnitt 471 des Innenzylinderelements 462 durch Verwendung eines Befestigungswerkzeugs wie beispielsweise einer Schraube befestigt. Dagegen ist die Nabe 402 an dem Rotor 410 befestigt. Insbesondere wird die Nabe 402 durch ein Durchgangsloch 414a des Rotorträgers 411 eingeführt, und in diesem Zustand wird die Nabe 402 an dem Endplattenabschnitt 414 durch Verwendung eines Befestigungswerkzeugs wie beispielsweise einer Schraube befestigt.
Während die stationäre Welle 404 der Spindel 401 durch das Einführloch 406 der Nabe 402 eingeführt wird, sind die Statoreinheit 420 und der Rotor 410 jeweils an Positionen auf der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung in Bezug zueinander angeordnet. Hier ist, wie in 58 dargestellt, ein ringförmiger Raum S1 um die stationäre Welle 404 der Spindel 401 herum in einem integrierten Objekt der Spindel 401 und der Statoreinheit 420 ausgebildet. Ein ringförmiger Raum S2 ist um die Nabe 402 herum in einem integrierten Objekt der Nabe 402 und des Rotors 410 ausgebildet. Die Nabe 402 tritt in den ringförmigen Raum S1 ein und die Statoreinheit 420 tritt in den ringförmigen Raum S2 ein, wodurch das integrierte Objekt der Spindel 401 und der Statoreinheit 420 und das integrierte Objekt der Nabe 402 und des Rotors 410 aneinander angeordnet bzw. montiert werden.
Die Lager 407 und 408 sind zwischen der stationären Welle 404 der Spindel 401 und der Nabe 402 angeordnet bzw. montiert, und die Nabe 402 ist drehbar durch die Lager 407 und 408 gelagert. Das heißt, die Nabe 402 und der Rotor 410 sind in Bezug auf die Spindel 401 und die Statoreinheit 420 durch Verwendung der Lager 407 und 408 drehbar gelagert. In den Lagern 407 und 408 ist der Innenlaufring auf der Seite der stationären Welle 404 angeordnet bzw. montiert, und der Außenlaufring ist auf der Seite der Nabe 402 angeordnet bzw. montiert.
Während das integrierte Objekt der Spindel 401 und der Statoreinheit 420 und das integrierte Objekt der Nabe 402 und des Rotors 410 aneinander angeordnet bzw. montiert werden, wird eine Rotorabdeckung 511 an der Seite des offenen Endes des Rotors 410 befestigt, d.h. die gegenüberliegende Seite der Nabe 402 in der Axialrichtung (die gegenüberliegende Seite des Endplattenabschnitts 414 des Rotorträgers 411). Die Rotorabdeckung 511 hat eine ringförmige Plattenform. Die Rotorabdeckung 511 ist an dem Rotorträger 411 durch Verwendung eines Befestigungswerkzeugs wie beispielsweise einer Schraube befestigt, wobei ein Lager 512 zwischen der Rotorabdeckung 511 und dem Innenzylinderelement 462 angeordnet ist.
Während das integrierte Objekt der Spindel 401 und der Statoreinheit 420 und das integrierte Objekt der Nabe 402 und des Rotors 410 aneinander angeordnet bzw. montiert werden, wird ein ringförmiger geschlossener Raum SA, der in der Axialrichtung und der Radialrichtung geschlossen ist, auf einer Innenumfangsseite der Statoreinheit 420 ausgebildet. In dem geschlossenen Raum SA ist ein Resolver 520 als ein Drehsensor vorgesehen. Der Resolver 520 hat eine ringförmige Form und enthält einen Resolverstator, der an dem Innenzylinderelement 462 der Statoreinheit 420 auf der Seite des stationären Objekts befestigt ist, und einen Resolverrotor, der an der Nabe 402 auf der Seite des Drehobjekts befestigt ist. Der Resolverrotor ist an der Innenseite des Resolverstators in der Radialrichtung so angeordnet, um dem Resolverstator zugewandt zu sein.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie zuvor beschrieben, die Mehrzahl von Vorsprüngen 473 in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 in dem Statorhalter 460 vorgesehen (siehe 56). Der Resolver 520 (Resolverstator) ist an der Endfläche in der Axialrichtung des Vorsprungs 473 des Innenzylinderelements 462 angebracht.
Wie in 44 dargestellt, enthält der Resolver 520 einen Anschluss 521 in einem Teil des Resolvers 520 in der Umfangsrichtung, und die Resolversignalleitung 522 ist mit dem Anschluss 521 verbunden. Wie in den 42 und 43 dargestellt, wird die Resolversignalleitung 522 durch das Einführloch 476, das in dem Endplattenabschnitt 471 des Innenzylinderelements 462 vorgesehen ist, zu der Außenseite der elektrischen Drehmaschine (dem Ende der elektrischen Drehmaschine 400 in der Axialrichtung) geführt. Das Einführloch 476 ist vorzugsweise mit einem Dichtungselement, wie beispielsweise einer Tülle, abgedichtet. Ein Signalleitungsanschluss, der mit der Resolversignalleitung 522 verbunden ist, kann an der Endfläche des Innenzylinderelements 462 in der Axialrichtung vorgesehen sein.
In der elektrischen Drehmaschine 400 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stromleitung 485 jeder Phase und die Resolversignalleitung 522 in dem geschlossenen Raum SA auf der Innenseite der Statoreinheit 420 in der Radialrichtung so vorgesehen, um sich in der Axialrichtung zu erstrecken. Ein Blockierabschnitt, der ein von der Stromleitung 485 erzeugtes elektromagnetisches Feld abschirmt, ist zwischen der Stromleitung 485 und der Resolversignalleitung 522 vorgesehen. Die Konfiguration wird nachstehend speziell beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung 473 auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 als ein Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Resolvers 520 vorgesehen, und der Vorsprung 473 ist ein „Blockierabschnitt“. Insbesondere ist, wie in 43 dargestellt, der Vorsprung 473 so vorgesehen, um sich in der Axialrichtung in einem Bereich von einem Ende des Innenzylinderelements 462 in der Axialrichtung bis zu der Zwischenposition in der Axialrichtung zu erstrecken. Der Resolver 520 ist an der Endfläche des Vorsprungs 473 in der Axialrichtung befestigt, und die Resolversignalleitung 522 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Nabe in der Axialrichtung entlang des Vorsprungs 473 vorgesehen. Mit anderen Worten ist an der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 (dem hohlen Abschnitt des Statorhalters 460) der Vorsprung 473 nicht über den gesamten Bereich in der Axialrichtung des Innenzylinderelements 462 vorgesehen, sondern über einen Bereich (Teilbereich) bis zu der Zwischenposition, an welcher der Resolver 520 vorgesehen ist. Die Resolversignalleitung 522 wird bereitgestellt, während diese sich in der Axialrichtung entlang des Vorsprungs 473 erstreckt und durch das Einführloch 476 eingeführt wird (siehe 56).
Die Stromleitung 485 ist an der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 so vorgesehen, um sich in der Axialrichtung von einer Endseite zu der anderen Endseite zu erstrecken. Wie in 45 dargestellt, sind zwischen der Stromleitung 485 und der Resolversignalleitung 522 zwei Vorsprünge 473 vorgesehen.
Die Spindel 401 ist als ein Wellenkörper an der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 angeordnet, und der Vorsprung 473 ist so ausgebildet, um in Richtung zu der stationären Welle 404 der Spindel 401 vorzustehen. Daher sind auf der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 die Vorsprünge 473 auf beiden Seiten der Resolversignalleitung 522 in der Umfangsrichtung vorgesehen, und die stationäre Welle 404 der Spindel 401 ist auf der Innenseite der Resolversignalleitung 522 in der Radialrichtung vorgesehen. In diesem Fall bilden der Vorsprung 473 und die Spindel 401 (insbesondere die stationäre Welle 404) einen „Blockierabschnitt“.
An der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 ist der Vorsprung 473 nur in einem Bereich von einem Ende in der Axialrichtung bis zu der Zwischenposition in der Axialrichtung des Innenzylinderelements 462 vorgesehen. In einem Bereich, in dem der Vorsprung 473 in der Axialrichtung nicht vorgesehen ist, das heißt in einem Bereich von der Zwischenposition in der Axialrichtung bis zu dem anderen Ende in der Axialrichtung, wird das sich erstreckende Ende der Nabe 402, das ein Drehobjekt ist, aufgenommen. In diesem Fall wird an der Innenumfangsseite des Innenzylinderelements 462 das sich erstreckende Ende der Nabe 402 in einem Bereich aufgenommen, in dem der Vorsprung 473 nicht vorgesehen ist, und die Nabe 402 wird durch die Lager 407 und 408 drehbar gelagert.
Darüber hinaus hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die elektrische Drehmaschine 400 einschließlich des Stators 430 mit einer zahnlosen Struktur eine Konfiguration, um eine Wärmeableitung in dem Stator 430 geeignet durchzuführen. Die Konfiguration wird nachstehend speziell beschrieben. 60 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Wicklungssegment 441A und ein Wicklungssegment 441 B auf der Außenseite des Statorkerns 432 in der Radialrichtung angeordnet sind. 61 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen der Zwischenleiterabschnitte 442 in dem Wicklungssegment 441 darstellt. In 60 sind zur Vereinfachung der Erläuterung die Anzahl der Pole und die Anzahl der Wicklungssegmente 441 in der elektrischen Drehmaschine 400 gegenüber der zuvor beschriebenen Konfiguration geändert. Die Anzahl der Magnetpole ist auf acht und die Anzahl der Wicklungssegmente 441 ist auf 12 festgelegt.
Wie in 60 dargestellt, ist im Wicklungssegment 441A ein Paar Zwischenleiterabschnitte 442, die in einem Abstand einer Vollteilungswicklung bzw. vollen Wicklungssteigung in der Umfangsrichtung vorgesehen sind, durch den Verbindungsabschnitt 443 gekoppelt, der in der Radialrichtung nach innen gebogen ist. Dagegen ist in dem Wicklungssegment 441B das Paar von Zwischenleiterabschnitte 442, die in einem Abstand der Vollteilungswicklung bzw. vollen Wicklungssteigung auf die gleiche Weise vorgesehen sind, durch den Verbindungsabschnitt 443 gekoppelt, der in der Radialrichtung nach außen gebogen ist. In 60 sind die Wicklungssegmente 441A und 441B Wicklungssegmente unterschiedlicher Phasen, und zum Beispiel ist das Wicklungssegment 441A eine U-Phasen-Spule und das Wicklungssegment 441B eine V-Phasen-Spule.
Wie in 61 dargestellt, hat der Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts 442 eine rechteckige Form. Insbesondere sind im Zwischenleiterabschnitt 442 die leitfähigen Drahtelemente, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, in einer Mehrzahl von Reihen sowohl in der Radialrichtung als auch in der Umfangsrichtung angeordnet, und der Querschnitt hat eine insgesamt rechteckige Form. Das leitfähige Drahtelement ist ein Vierkantdraht und besonders bevorzugt ein flacher Vierkantdraht mit einer langen Seite und einer kurzen Seite. Die Konfiguration des Zwischenleiterabschnitts 442 ist in beiden Wicklungssegmenten 441A und 441B gleich oder ähnlich. Der Zwischenleiterabschnitt 442 hat einen flachen Abschnitt, bei dem die Dickenabmessung in der Radialrichtung kleiner ist als die Breitenabmessung in der Umfangsrichtung. Das heißt, der Zwischenleiterabschnitt 442 hat eine flache Form, die in der Radialrichtung dünn ist. Mit dieser Konfiguration wird die Dicke des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung reduziert, was es ermöglicht, die Magnetflussdichte zu erhöhen und das Drehmoment in dem Stator 430, der eine zahnlose Struktur hat, zu erhöhen.
Hier sind in dem Zwischenleiterabschnitt 442 zwei Endflächen in der Radialrichtung, die einander in der Radialrichtung zugewandt sind, ebene Flächen, wohingegen die Außenumfangsfläche des Statorkerns 432 eine gekrümmte Fläche ist. Daher sind bei den Endflächen des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung auf der Seite des Statorkerns 432 die Abmessungen von den jeweiligen Endflächen zu dem Statorkern 432 in der Radialrichtung unterschiedlich in der Umfangsrichtung. Insbesondere ist die Endfläche in der Radialrichtung jedes Zwischenleiterabschnitts 442 in einer Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu einer geraden Linie LA, die durch die Mittelposition des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Umfangsrichtung und der axialen Mitte der elektrischen Drehmaschine 400 verläuft. Darüber hinaus ist D1 < D2 erfüllt, wobei D1 eine Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 an dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung darstellt und D2 eine Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 an beiden Enden in der Umfangsrichtung darstellt.
In diesem Fall kann zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 ein Wärmeableitungsabschnitt befestigt werden, der die in dem Wicklungssegment 441 erzeugte Wärme abgibt. Das heißt, die Endfläche des Zwischenleiterabschnitts 442 weist in der Radialrichtung einen Abschnitt nahe dem Statorkern 432 und einen Abschnitt weit entfernt vom Statorkern 432 auf. Insbesondere in einem Abschnitt, in dem die Endfläche des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung und der Statorkern 432 voneinander getrennt sind, wird die Durchgangsmenge des Kühlmittels wie beispielsweise Luft erhöht, wodurch die Wicklungssegmente 441 in geeigneter Weise gekühlt werden können.
In 61 ist der Spalt, der sich in der Umfangsrichtung erstreckt, zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 dargestellt. Wenn jedoch ein Leiterisolierabschnitt, wie beispielsweise der Isoliermantel 445, um den Zwischenleiterabschnitt 442 herum vorgesehen ist, kommt der Zwischenleiterabschnitt 442 möglicherweise mit dem Statorkern 432 mittels dem Leiterisolierabschnitt in Kontakt. Allerdings ist auch in diesem Fall ein lokaler Wärmeableitungsabschnitt zwischen der Endfläche des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung und dem Statorkern 432 auf beiden Endseiten des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Umfangsrichtung sichergestellt.
In der Beziehung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und der Magneteinheit 412 (Magnet 415) des Rotors 410 ist D3 > D4 erfüllt, wobei D3 eine Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und der Magneteinheit 412 an dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung darstellt, und D4 eine Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und der Magneteinheit 412 an beiden Enden in der Umfangsrichtung darstellt. In diesem Fall ist der Luftspalt (mechanischer Trennungsabstand zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Magneten 415) in der Mitte des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Umfangsrichtung größer als an beiden Enden des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Umfangsrichtung. Somit kann eine Maßnahme gegen eine lokale Entmagnetisierung des Magneten 415 ergriffen werden.
Eine ergänzende Beschreibung zu dem zuvor Beschriebenen erfolgt in Bezug auf 62. In 62 sind der Rotor 410 und der Stator 430 zur Vereinfachung der Beschreibung in einer planaren Weise dargestellt. Wie zuvor beschrieben ist in dem Magneten 415 ein magnetischer Pfad mit einer Bogenform oder einer bogenähnlichen Form ausgebildet. In 62 ist ein Eckabschnitt (ein X-Abschnitt in der Zeichnung) auf der Seite der Statorwicklung 431 ein Abschnitt, in dem es am wahrscheinlichsten ist, dass eine Entmagnetisierung in dem Magneten 415 auftritt. In dieser Hinsicht ist der Zwischenleiterabschnitt 442 als eine Anordnung bzw. Montage einer Mehrzahl von leitfähigen Drahtelemente ausgebildet und hat in dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung einen größeren Luftspalt als an beiden Enden in der Umfangsrichtung. Somit ist die Magnetflussdichte in dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung geringer als in einem Fall, bei dem der Luftspalt in der Umfangsrichtung gleichmäßig ist. Daher kann die Entmagnetisierung des Magneten 415 in Bezug auf den X-Abschnitt reduziert werden.
In jedem der Wicklungssegmente 441A und 441B mit der zuvor beschriebenen Konfiguration ist eine Gestaltung der Form für den Verbindungsabschnitt 443 erforderlich, der nach innen und außen in der Radialrichtung von dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442 vorsteht. In diesem Fall wird zunächst der Fokus auf die Form des in der Radialrichtung nach außen gebogenen Verbindungsabschnitts 443 (des Verbindungsabschnitts 443 des Wicklungssegments 441B) gelegt. Wie in 60 dargestellt, ist bei einem Paar Basisendabschnitte 443a, die sich in der Radialrichtung erstrecken, und einem Anschlussabschnitt 443b, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Basisendabschnitte 443a erstreckt, der Abstand in Umfangsrichtung zwischen beiden Enden des Anschlussabschnitts 443b vorzugsweise größer als der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442. Zweitens wird in dem in der Radialrichtung nach innen gebogenen Verbindungsabschnitt 443 (dem Verbindungsabschnitt 443 des Wicklungssegments 441A) der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen beiden Enden des Anschlussabschnitts 443b vorzugsweise kleiner gemacht als der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442. In dem Verbindungsabschnitt 443 dient der gekrümmte Abschnitt durch die Krümmung des Anschlussabschnitts 443b, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, als ein Abstandeinstellabschnitt, der ein Abstand zwischen dem sich erstreckenden Ende des Paars Basisendabschnitte 443a einstellt.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Wicklungssegmente 441A und 441B mit der zuvor beschriebenen Konfiguration beschrieben. Bei der Herstellung der Wicklungssegmente 441A und 441B wird zunächst, wie in 63(a) dargestellt, ein leitfähiges Drahtelement in einer vertikal langen ringförmigen Form gewickelt, um eine Luftkernspule mit einer I-Form in der Seitenansicht zu produzieren. Bei der Luftkernspule sind beide Enden in der Axialrichtung in einer symmetrischen Form vorgesehen und beide haben die gleiche Größe und die gleiche Form.
Danach wird, wie in 63(b) dargestellt, ein Ende der Luftkernspule in der Axialrichtung in der Radialrichtung gebogen. Zu diesem Zeitpunkt werden in der Luftkernspule der Abschnitt, der dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442 entspricht, und der Abschnitt, der dem Verbindungsabschnitt 443 entspricht, einzeln durch Haltevorrichtungen bzw. Spannvorrichtungen oder dergleichen gehalten. In diesem Zustand kann eine Endseite in der Axialrichtung so gebogen werden, um einen Winkel von etwa 90 Grad zu haben.
In einem Zustand, in dem eine Endseite in der Axialrichtung der Luftkernspule gebogen ist, ist ein Querschnitt an einer Zwischenposition in der Axialrichtung wie in 63(c) gezeigt. In diesem Zustand liegen die Endflächen in der Radialrichtung (obere und untere Endflächen in der Zeichnung) des Paares Zwischenleiterabschnitte 442 auf derselben Ebene.
Danach wird, wie in 63(d) dargestellt, die Richtung der Endfläche jedes Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung eingestellt. Gleichzeitig wird der Verbindungsabschnitt 443 durch Einstellen der gekrümmten Form an einer Endseite in der Axialrichtung durch Verwendung einer Haltevorrichtung J zum Einstellen des Winkels jedes Zwischenleiterabschnitts 442 ausgebildet. Die Haltevorrichtung J hat ein Paar Kontaktflächen Ja und Jb, mit denen die Endflächen der Zwischenleiterabschnitte 442 in der Radialrichtung in Kontakt gebracht werden. Die gekrümmte Form des Verbindungsabschnitts 443 wird eingestellt, während die Endflächen des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung jeweils mit den Kontaktflächen Ja und Jb in Kontakt gebracht werden. Jede der Kontaktflächen Ja und Jb ist eine ebene Fläche. Durch diesen Vorgang wird die Richtung der Endfläche jedes Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung auf die Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu der geraden Linie LA eingestellt, während der Abstand des Paares Zwischenleiterabschnitte 442 in der Umfangsrichtung konstant gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts 442 in einer rechteckigen Form aufrechterhalten. 63(d) zeigt eine Konfiguration, bei welcher der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach außen gebogen ist. Bei dem Verbindungsabschnitt 443 mit einer solchen Konfiguration ist der Anschlussabschnitt 443b zwischen dem Paar Basisendabschnitte 443a so verformt, dass der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen beiden Enden davon größer ist als der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Zwischeneiterabschnitte 442.
Ein Winkel θ, der durch das Paar Kontaktflächen Ja und Jb in der Haltevorrichtung J ausgebildet wird, kann dem Durchmesser (Kerndurchmesser) des Statorkerns 432 entsprechen. Der Winkel θ wird vorzugsweise vergrößert, wenn der Kerndurchmesser groß ist. Der Winkel θ wird vorzugsweise reduziert, wenn der Kerndurchmesser klein ist. Wenn der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach außen gebogen ist, beträgt der Winkel θ, θ < 180°.
Wenn der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach innen gebogen ist, wie in 63(e) dargestellt, wird der Winkel θ, der durch das Paar Kontaktflächen Ja und Jb in der Haltevorrichtung J ausgebildet wird, vorzugsweise auf θ > 180° festgelegt. Durch die Ausbildung durch Verwendung der Haltevorrichtung J wird der Anschlussabschnitt 443b zwischen dem Paar Basisendabschnitte 443a in dem Verbindungsabschnitt 443 so verformt, dass der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen beiden Enden davon kleiner ist als der Abstand in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442. Da in diesem Fall die Länge des Anschlussabschnitts 443b in dem Verbindungsabschnitt 443 übermäßig ist, kann der Mittelabschnitt des Anschlussabschnitts 443b so verformt werden, um in der Radialrichtung nach innen vorzustehen.
In dem Wicklungssegment 441A (entsprechend der „inneren gebogenen Wicklung“), in dem der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach innen gebogen ist, kann der Verbindungsabschnitt 443 wie in 64 dargestellt ausgebildet sein. In 64 ist in dem Wicklungssegment 441A der Mittelabschnitt des Anschlussabschnitts 443b so gekrümmt, um nach außen in der Radialrichtung vorzustehen. In diesem Fall kann durch die gekrümmte Form des Anschlussabschnitts 443b das Ausmaß des Vorstehens in Richtung zu der Innenseite des Verbindungsabschnitts 443 in der Radialrichtung reduziert werden. In dem Wicklungssegment 441A kann der Mittelabschnitt des Anschlussabschnitts 443b so gekrümmt sein, um in der Axialrichtung nach innen oder außen vorzustehen.
In der Konfiguration, in der die Mehrzahl von Wicklungssegmenten 441 wie zuvor beschrieben in der Statorwicklung 431 verwendet werden, ändert sich der Kerndurchmesser in Übereinstimmung mit der Anzahl der Magnetpole des Rotors 410, und die Wicklungssegmente 441, deren Anzahl der Anzahl der Magnetpole entspricht, werden verwendet. Zum Beispiel in der zuvor beschriebenen Konfiguration von 48 und dergleichen, beträgt die Anzahl der Magnetpole 24 und die Anzahl der Wicklungssegmente 441 beträgt 36. Zusätzlich dazu kann jedoch die folgende Konfiguration übernommen werden: eine Konfiguration, bei der die Anzahl der Magnetpole vier und die Anzahl der Wicklungssegmente 441 sechs beträgt, wie in (a) von 65 dargestellt; und eine Konfiguration, bei der die Anzahl der Magnetpole acht und die Anzahl der Wicklungssegmente 441 zwölf beträgt, wie in (b) von 65 dargestellt. In diesem Fall beträgt unter der Annahme, dass der Außendurchmesser der Statorwicklung 431 in der vierpoligen elektrischen Drehmaschine φ1 beträgt, ein Außendurchmesser φ2 der Statorwicklung 431 in der achtpoligen elektrischen Drehmaschine „φ1 × 2“. Unter der Annahme, dass die Anzahl der Magnetpole der elektrischen Drehmaschine „4 × n“ beträgt (n ist eine natürliche Zahl), kann der Außendurchmesser der Statorwicklung 431 als „φ1 × n“ verallgemeinert werden.
Darüber hinaus hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass es in der dreiphasigen elektrischen Drehmaschine mit Oberflächenpermanentmagnet und zahnloser Struktur einen optimalen Bereich des Durchmessers der Statorwicklung 431 gibt, um das Drehmoment für jede Anzahl der Magnetpole (die Anzahl der Wicklungssegmente 441) zu optimieren. Das heißt, wenn die Anzahl der Magnetpole der elektrischen Drehmaschine 4n beträgt und die Anzahl der Wicklungssegmente 441 6n beträgt (n ist eine natürliche Zahl), wird der Durchmesser der Statorwicklungen 431 auf „φ40 mm bis φ100 mm“ × n festgelegt, wodurch eine Erhöhung des maximalen Drehmoments in der elektrischen Drehmaschine erwarten werden kann. Wenn die Anzahl der Magnetpole vier beträgt, wie in 65(a) dargestellt, beträgt der Durchmesser der Statorwicklung 431 vorzugsweise „φ40 mm bis φ100 mm“. Wenn die Anzahl der Magnetpole acht beträgt, wie in 65(b) dargestellt, beträgt der Durchmesser der Statorwicklung 431 vorzugsweise „φ80 mm bis φ200 mm“.
In diesem Fall beträgt zum Beispiel unter der Annahme, dass der Durchmesser der Statorwicklung 431 in einer vierpoligen elektrischen Drehmaschine φ80 beträgt, die Umfangslänge der Statorwicklung 431 etwa 240 mm, und der gesamte Umfang des Magnetabschnitts in der Magneteinheit 412 beträgt etwa 240 mm, obwohl diese größer als die Umfangslänge der Spule ist. Daher beträgt die Breite in der Umfangsrichtung des Magneten für einen Pol vorzugsweise etwa 60 mm. Die Dicke des Magneten in der Radialrichtung beträgt vorzugsweise zum Beispiel etwa 30 mm.
Wenn hier die Breite in der Umfangsrichtung des Magneten 415 für einen Pol als W definiert ist, und die Spaltabmessung, die der Abstand in der Radialrichtung zwischen dem Magneten 415 und dem Statorkern 432 ist, als Lg definiert ist, haben „W/Lg“ und die Drehmomentkonstante, die das Drehmoment pro Windung in der elektrischen Drehmaschine 400 angibt, die in 66 dargestellte Beziehung. Hier wird ein gesinterter Neodym-Magnet als der Magnet 415 verwendet, und die Dicke des Magneten beträgt 1/2 der Polteilung (Breite des Magneten). Die Breite W des Magneten ist eine effektive Breite eines Magneten, und ein Spaltabmessung Lg ist eine Abmessung in der Radialrichtung eines Abschnitts, in dem die magnetische Permeabilität etwa Luft zwischen dem Rotor 410 und dem Stator 430 entspricht.
In 66 nimmt die Drehmomentkonstante zu, wenn „W/Lg“ zunimmt. Insbesondere variiert die Steigung der Zunahme der Drehmomentkonstante in Bezug auf die Zunahme von „W/Lg“ in Abhängigkeit von der Größe von „W/Lg“. Die Korrelation zwischen „W/Lg“ und der Drehmomentkonstante hat einen Wendepunkt. In diesem Fall können magnetische Belastung und elektrische Belastung gut ausgeglichen werden, indem „W/Lg“ innerhalb des Bereichs A am oder nahe dem Wendepunkt bestimmt wird. Das heißt, in einem Fall, in dem „W/Lg“ kleiner als der Bereich A ist, besteht die Gefahr einer Verringerung des Drehmoments aufgrund einer zu geringen magnetischen Belastung, aber in einem Fall, in dem „W/Lg“ größer als der Bereich A ist, kann eine Zunahme der Drehmomentkonstante nicht erwartet werden, selbst wenn „W/Lg“ erhöht wird. Daher wird der geeignete Bereich von „W/Lg“ genau auf oder nahe dem Wendepunkt festgelegt, insbesondere auf „W/Lg = 2,5 bis 7“.
In der Konfiguration des Motors wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel tritt eine solche Situation auf, die auf folgende Faktoren zurückzuführen ist: ein reduzierter Permeanzkoeffizient Pc des Magneten in Übereinstimmung mit dem vergrößerten Lg (Luftspalt des Magnetkreises bzw. Magnetschaltung) in Bezug auf den Magneten; und der vergrößerte Wickelraum umgekehrt proportional zu Lg. Es ist bekannt, dass der Permeanzkoeffizient Pc ein Wert ist, der eine umgekehrt proportionale Beziehung aufweist, bei der Lg proportional zu einer Zunahme abnimmt, wenn ein Magnet bestimmt wird. Eine Gleichung der effektiven Magnetflussdichte Bd basierend auf dem Permeanzkoeffizienten Pc lautet wie folgt.
$Bd = Br/ (1 + (1 /Pc))$
Wie aus dieser Gleichung ersichtlich ist, nähert sich der Wert des Nenners, das heißt des Teilers in der Gleichung in Bezug auf die Remanenanzflussdichte Br, mit zunehmendem Permeanzkoeffizienten Pc graduell 1 an. Mit anderen Worten lässt sich erkennen, dass der höhere Permeanzkoeffizient Pc vorteilhafter für die effektive Magnetflussdichte und die Drehmomentkonstante pro Windung der Wicklung ist. Aus diesem Grund ist es bei herkömmlichen kernlosen Motoren, wie beispielsweise einem zahnlosen Motor, üblich, eine dünne Spule zu verwenden, indem Lg verringert wird. Die vorliegende Anmeldung offenbart jedoch, dass eine Spule mit einem Wert von „W/Lg = 2,5 bis 7“ als eine Spulendicke tatsächlich vorteilhaft für die Erhöhung des Drehmoments ist. Diese Schlussfolgerung steht im Gegensatz zu dem Argument, dass eine dünne Spule in einem Bereich, in dem ein allgemeiner Leiter wie beispielsweise Kupfer, Kohlenstoffnanoröhren (CNT) oder Aluminiumdraht verwendet wird, im Allgemeinen ausgezeichnet ist.
Wenn hier der Wert unter den unteren Grenzwert von 2,5 sinkt, kommt es, wie im Allgemeinen, zu einem Phänomen, bei dem das Motordrehmoment aufgrund der zu dicken Spule sinkt. In der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung wird dieser Wert basierend auf der Annahme bestimmt, dass ein Magnet mit einem großen BHmax wie Br = 1 [T] oder mehr und iHc = 400 [kA/m] oder mehr so hergestellt wird, dass er eine Koerzitivkraft aufweist, die höher als die eines herkömmlich in Massenproduktion hergestellten gesinterten Magneten ist, indem ein Ausrichtungswinkel eingerichtet wird. Infolgedessen kann der untere Grenzwert von W/Lg auf 2,5 erweitert werden, so dass ein Motor mit hohem Drehmoment implementiert werden kann, der sich von einem herkömmlichen Motor unterscheidet. Ein besonders großer Effekt wird daher durch die Verwendung der Dimensionsbeziehung des Magnetkreises bzw. Magnetschaltung gemäß der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung erzielt. Dieser Effekt zeigt sich insbesondere bei einem gesinterten Neodym-Magneten, einem gesinterten Samarium-Magneten, einem Fe-Ni-Magneten mit einer L10-Struktur oder einem Magneten, der in Zukunft entwickelt werden soll und eine Leistung aufweist, die den zuvor genannten Magneten in Kombination mit Ausrichtungseinrichtungen entspricht.
Wie in 67 dargestellt, kann ein Dichtungselement 447 mit Isoliereigenschaften zwischen der Endfläche jedes Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung und dem Statorkern 432 angeordnet sein. Das Dichtungselement 447 ist zum Beispiel ein Kunstharz. Die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements 447 ist vorzugsweise höher als die Wärmeleitfähigkeit des Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements. In diesem Fall kann Wärme durch das Dichtungselement 447 abgeleitet werden und der Zwischenleiterabschnitt 442 kann durch das Dichtungselement 447 fixiert werden.
Gemäß dem zuvor ausführlich beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel können die folgenden ausgezeichneten Effekte erzielt werden.
In der elektrischen Drehmaschine 400 hat der Stator 430 eine zahnlose Struktur und die Mehrzahl von Wicklungssegmenten 441, welche die Statorwicklung 431 bilden, sind Seite an Seite in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsfläche des Statorkerns 432 angeordnet. Darüber hinaus ist der Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts 442 rechteckig und die Abmessungen in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 sind in der Umfangsrichtung an der Endfläche in der Radialrichtung an der Seite des Statorkerns 432 unterschiedlich. Mit dieser Konfiguration kann die für die elektrische Drehmaschine 400 erforderliche Wärmeableitungsfähigkeit verbessert werden. Das heißt, in der zuvor beschriebenen Konfiguration sind die Abmessungen in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 in der Umfangsrichtung unterschiedlich. Mit anderen Worten enthält die Endfläche des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung einen Abschnitt nahe dem Statorkern 432 und einen Abschnitt weit von dem Statorkern 432. In diesem Fall können die Wicklungssegmente 441 in einem Zustand angeordnet bzw. montiert werden, in dem diese nahe an dem Statorkern 432 sind, das heißt das hintere Joch in dem Stator 430 mit einer zahnlosen Struktur. Gleichzeitig kann ein Wärmeableitungsabschnitt sichergestellt werden, der die in den Wicklungssegmenten 441 erzeugte Wärme zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 ableitet. Infolgedessen kann bei der elektrischen Drehmaschine 400, die den Stator 430 mit zahnloser Struktur enthält, eine Wärmeableitung in dem Stator 430 angemessen durchgeführt werden.
Hier wird die Konfiguration in Betracht gezogen, bei welcher der Zwischenleiterabschnitt 442 mit einem rechteckigen Querschnitt auf der gekrümmten Fläche des Statorkerns 432 angeordnet ist. Wenn die Größen der Wicklungssegmente 441 einander gleich sind, gilt: Je kleiner der Radius (Kernradius) der gekrümmten Fläche des Statorkerns 432 ist, mit anderen Worten, je größer die Krümmung der gekrümmten Fläche, desto größer ist der Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 (der Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung und beiden Enden in der Umfangsrichtung). Zum Beispiel wird bei einer elektrischen Drehmaschine, bei welcher der Kernradius des Stators 430 klein und die Anzahl der Magnetpole klein ist, das heißt bei einer elektrischen Drehmaschine, bei der die Anzahl der Wicklungssegmente 441 klein ist, ein Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 signifikant. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Stator 430 mit einem kleinen Kernradius eine geringere Wärmekapazität als der Stator 430 mit einem großen Kernradius hat. Allerdings wird der Unterschied in der Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 erhöht, so dass die Wärmeableitung verbessert werden kann.
In jedem Zwischenleiterabschnitt 442 ist die Endfläche in der Radialrichtung auf der Seite des Statorkerns 432 in eine Richtung orthogonal bzw. senkrecht zu der geraden Linie LA festgelegt, die durch die Mittelposition des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Umfangsrichtung und der axialen Mitte der elektrischen Drehmaschine 400 verläuft. Die Abmessungen in der Radialrichtung in Bezug auf den Statorkern 432 sind an der Endfläche in der Radialrichtung zwischen dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung und beiden Enden in der Umfangsrichtung unterschiedlich. In diesem Fall können in der Statorwicklung 431 die Zwischenleiterabschnitte 442, die entlang der gekrümmten Fläche des Statorkerns 432 angeordnet sind, in Bezug auf den Statorkern 432 in dem gleichen Zustand angeordnet sein.
Das Dichtungselement 447 mit Isoliereigenschaften ist zwischen der Endfläche auf der Innenseite in der Radialrichtung jedes Zwischenleiterabschnitts 442 und dem Statorkern 432 angeordnet. Mit dieser Anordnung kann Wärme durch das Dichtungselement 447 abgeleitet werden und der Zwischenleiterabschnitt 442 kann durch Verwendung des Dichtungselements 447 fixiert werden. Da in diesem Fall die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements 447 höher als die Wärmeleitfähigkeit des Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements ist, wird die Wärmeableitungsfähigkeit jedes Wicklungssegments 441 verbessert.
In der Konfiguration mit dem Wicklungssegment 441A (innere gebogene Wicklung), in welcher der Verbindungsabschnitt 443 wie das Wicklungssegment 441 in der Radialrichtung nach innen gebogen ist, wird davon ausgegangen, dass, wenn die Wicklungssegmente 441A in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, eine Beeinträchtigung bzw. Überlagerung zwischen den Verbindungsabschnitten 443 der jeweiligen Wicklungssegmente 441A leicht auftreten kann. In diesem Zusammenhang ist in dem Verbindungsabschnitt 443 des Wicklungssegments 441A der Anschlussabschnitt 443b, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Basisendabschnitte 443a erstreckt, so gekrümmt, dass der Mittelabschnitt davon nach außen in der Radialrichtung vorsteht oder in der Axialrichtung vorsteht. Mit dieser Konfiguration kann verhindert werden, dass die Verbindungsabschnitte 443 der jeweiligen Wicklungssegmente 441A einander in der Umfangsrichtung behindern. Darüber hinaus ist der sich in der Umfangsrichtung erstreckende Anschlussabschnitt 443b in dem Verbindungsabschnitt 443 gekrümmt. Der gekrümmte Abschnitt dient als Abstandeinstellabschnitt, der ein Abstand zwischen den sich erstreckenden Enden des Paars Basisendabschnitte 443a einstellt. Somit trägt der gekrümmte Abschnitt dazu bei, zu verhindern, dass die Verbindungsabschnitte 443 in der Umfangsrichtung einander stören. Da in diesem Fall insbesondere der Anschlussabschnitt 443b so gekrümmt ist, dass dieser nach außen in der Radialrichtung vorsteht oder in der Axialrichtung vorsteht, kann ein verfügbarer Raum auf der Innenseite des Stators 430 in der Radialrichtung erweitert werden. Darüber hinaus kann eine Beeinträchtigung bzw. Überlagerung der Drehwelle oder dergleichen der elektrischen Drehmaschine 400 verhindert werden, indem das Ausmaß des Vorsprungs in Richtung zu der Innenseite in der Radialrichtung reduziert wird.
In der dreiphasigen Statorwicklung 431 ist ein Zwischenleiterabschnitt 442 für jedes der Wicklungssegmente 441 der anderen beiden Phasen zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442 in dem Wicklungssegment 441 angeordnet. Die Verbindungsabschnitte 443 eines Wicklungssegments 441 sind in der Radialrichtung zwischen den Wicklungssegmenten 441 gebogen, in denen die Verbindungsabschnitte 443 und 444 einander in der Umfangsrichtung überlappen. Mit dieser Konfiguration können die Zwischenleiterabschnitte 442 Seite an Seite in der Umfangsrichtung entlang der Umfangsfläche des Statorkerns 432 angeordnet sein, während eine gegenseitige Beeinträchtigung bzw. Überlagerung der Wicklungssegmente 441 vermieden wird. Aufgrund der Konfiguration, bei welcher der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung gebogen ist, werden die Wicklungssegmente 441 durch die Vorsprünge 455a und 457a der Halterungen 455 und 457 auf der Innenseite des gekrümmten Abschnitts des Verbindungsabschnitts 443 jeweils an dem Statorkern 432 und der Spulenendabdeckung 490 befestigt. Mit dieser Konfiguration können die Wicklungssegmente 441 geeignet in dem Stator 430 mit der zahnlosen Struktur befestigt werden.
In der elektrischen Drehmaschine vom Oberflächen-Permanentmagnettyp 400 sind Magnete, deren Anzahl der Anzahl der Pole entspricht, Seite an Seite in der Umfangsrichtung in dem Rotor 410 angeordnet. Die Spezifikation des Magneten für jeden Magnetpol wird in Übereinstimmung dem Durchmesser (Spulendurchmesser) der Statorwicklung 431 und der Anzahl der Pole bestimmt. Wenn in diesem Fall der Spulendurchmesser in Bezug auf die Anzahl der Pole zu klein ist, wird die Breite des Magneten in der Umfangsrichtung an jedem Magnetpol klein, und es gibt Bedenken hinsichtlich einer Abnahme der magnetischen Belastung. Wenn dagegen der Spulendurchmesser in Bezug auf die Anzahl der Pole zu groß ist, nimmt die Breite des Magneten in der Umfangsrichtung zu, und es kann erwartet werden, dass die magnetische Belastung zunimmt, aber es kann nicht erwartet werden, dass die elektrische Belastung so stark zunimmt. Daher gibt es Bedenken, dass der Drehmomenterhöhungseffekt mit der Zunahme der Größen der elektrischen Drehmaschine 400 nicht erwartet werden kann.
In dieser Hinsicht hat der Offenleger der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass es einen geeigneten Bereich des Spulendurchmessers in Bezug auf die Anzahl der Pole gibt, um ein Gleichgewicht zwischen magnetischer Belastung und elektrischer Belastung zu finden. Der Offenleger der vorliegenden Anmeldung legt den Durchmesser der Statorwicklungen 431 auf „φ40 mm bis φ100 mm“ × n fest, wenn die Anzahl der Magnetpole 4n beträgt und die Anzahl der Wicklungssegmente 441 in der elektrischen Drehmaschine 400 6n beträgt. Dadurch kann das Drehmoment in der elektrischen Drehmaschine 400 optimiert werden.
In der zahnlosen Drehmaschine vom Oberflächen-Permanentmagnettyp hat „W/Lg“ eine Korrelation mit der Drehmomentkonstante [Nm/A] pro Windung der Statorwicklung 431 (siehe 66). „W/Lg“ ist ein Verhältnis der Breite W in der Umfangsrichtung des Magneten für einen Pol zu einem Abstand Lg in der Radialrichtung zwischen dem Magneten und dem Statorkern 432. Vor diesem Hintergrund wird die Konfiguration „W/Lg = 2,5 bis 7“ übernommen, wodurch eine Optimierung des Drehmoments in der elektrischen Drehmaschine 400 erreicht werden kann.
Beim Magneten des Rotors 410 werden die folgenden Konfigurationen übernommen. Die Richtung der leichten Magnetisierungsachse ist so ausgerichtet, um parallel zu der d-Achse zu verlaufen, die als Mittelpunkt des Magnetpols auf einer Seite der d-Achse dient, im Vergleich zu derjenigen auf einer Seite der q-Achse, die als die Grenze des Magnetpols dient. Alternativ ist die Richtung der leichten Magnetisierungsachse in Bezug auf ein Paar einander zugewandter Wirkflächen, die als Einström- und Ausströmflächen des Magnetflusses dienen, sowie in Bezug auf die d-Achse geneigt, um sich der d-Achse auf der Seite der Statorwicklung 431 anzunähern. In diesem Fall kann der Magnetfluss an jedem Magnetpol verstärkt werden, es besteht jedoch die Sorge, dass der Wirbelstromverlust zunimmt. Die Statorwicklung 431 wird jedoch durch Verwendung des Wicklungssegments 441 ausgebildet, das durch mehrfaches Wickeln leitfähiger Drahtelemente ausgebildet wird, wodurch der Wirbelstromverlust reduziert werden kann. Wenn in dem Wicklungssegment 441 das leitfähige Drahtelement einen verdrillten Draht enthält, in dem eine Mehrzahl von Drähte verdrillt sind, kann ein weiterer Wirbelstromreduzierungseffekt erzielt werden.
Beide Wicklungssegmente 441A und 441B können durch Verwendung von Luftkernspulen mit der gleichen Form hergestellt werden. Das Wicklungssegment 441A, in dem der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach innen gebogen ist, und das Wicklungssegment 441B, in dem der Verbindungsabschnitt 443 in der Radialrichtung nach außen gebogen ist, können durch getrennte Verwendung unterschiedlicher Haltevorrichtungen hergestellt werden. Darüber hinaus können elektrische Drehmaschinen einfach hergestellt werden, indem der Typ der Haltevorrichtung geändert wird, selbst wenn die elektrische Drehmaschine eine andere Anzahl von Polen aufweist. Als Ergebnis können Komponenten gemeinsam genutzt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die in 68 dargestellte Konfiguration als eine Konfiguration zur geeigneten Wärmeableitung in dem Stator 430 verwendet. 68 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen der Zwischenleiterabschnitte 442 in dem Wicklungssegment 441 darstellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Konfiguration mit Ausnahme des Zwischenleiterabschnitts 442 vorzugsweise die gleiche wie diejenige des zweiten Ausführungsbeispiels.
In 68 sind in dem Zwischenleiterabschnitt 442 eine Mehrzahl von leitfähigen Drahtelementen sowohl in der Radialrichtung als auch in der Umfangsrichtung angeordnet, und ein Abstand zwischen den leitfähigen Drahtelementen, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, ist breiter auf der Außenseite in der Radialrichtung als auf der Innenseite in der Radialrichtung. Dagegen sind die Abstände in der Radialrichtung zwischen den Leitern im Wesentlichen gleich. Insbesondere in dem Wicklungssegment 441 ist das leitfähige Drahtelement ein Vierkantdraht mit einem viereckigen Querschnitt. Die Vierkantdrähte sind mehrfach gewickelt, wobei die Seitenflächen in der Radialrichtung und in der Umfangsrichtung einander zugewandt sind. Das leitfähige Drahtelement ist vorzugsweise ein flacher Vierkantdraht. In dem Zwischenleiterabschnitt 442 liegen die Seitenflächen der Vierkantdrähte einander in der Radialrichtung nahe gegenüber, und die Seitenflächen der Vierkantdrähte liegen einander in der Umfangsrichtung weiter auseinander als in der Radialrichtung.
In dem Zwischenleiterabschnitt 442 sind zwei Flächen, die als Endflächen in der Radialrichtung dienen (Innen- und Außenendflächen in der Radialrichtung), so ausgebildet, um sich im Wesentlichen bogenförmig zu erstrecken. Darüber hinaus sind zwei Flächen, die als Endflächen in der Umfangsrichtung dienen (Endflächen an beiden Enden in der Umfangsrichtung), so ausgebildet, um sich radial von der axialen Mitte der elektrischen Drehmaschine 400 zu erstrecken und im Wesentlichen parallel zu zwei geraden Linien LB zu sein, die in einem vorgegebenen Winkel voneinander getrennt sind. Der durch die beiden geraden Linien LB ausgebildete Winkel variiert je nach Anzahl von Polen (Anzahl der Wicklungssegmente 441) und beträgt vorzugsweise „360° × (2/K)“ (K ist die Anzahl der Spulen).
In der zuvor beschriebenen Konfiguration unterscheiden sich die Umfangslängen der Statorwicklung 431 zwischen der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung. Aus diesem Grund sind in dem Zwischenleiterabschnitt 442 die leitfähigen Drahtelemente auf der Innenseite in der Radialrichtung dicht in der Umfangsrichtung angeordnet, wohingegen die leitfähigen Drahtelemente auf der Innenseite in der Radialrichtung grob in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Mit dieser Konfiguration kann ein Wärmeableitungsabschnitt, der die in jedem Wicklungssegment 441 erzeugte Wärme abgibt, zwischen den leitfähigen Drahtelementen gesichert werden. Dadurch kann bei der elektrischen Drehmaschine 400, die den Stator 430 mit zahnloser Struktur enthält, eine Wärmeableitung in dem Stator 430 angemessen durchgeführt werden.
In der zuvor beschriebenen Konfiguration liegen die Seitenflächen der Vierkantdrähte einander in der Radialrichtung nahe gegenüber, und die Seitenflächen der Vierkantdrähte liegen einander in der Umfangsrichtung weiter auseinander als in der Radialrichtung. Daher ist die Dicke des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung eine vorgegebene Dicke in Übereinstimmung mit der Anzahl der Windungen des Vierkantdrahts (leitfähiges Drahtelement). Ferner unterscheiden sich die Breiten des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Umfangsrichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite in der Radialrichtung in Übereinstimmung mit dem Trennungsabstand zwischen den Vierkantdrähten. In diesem Fall wird nur die Breitenabmessung in der Umfangsrichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite der Radialrichtung eingestellt, während die Dicke in der Radialrichtung des Zwischenleiterabschnitts 442 konstant in der Umfangsrichtung ist.
Die Konfiguration des Zwischenleiterabschnitts 442 ist in beiden Wicklungssegmenten 441A und 441B gleich oder ähnlich. Der Zwischenleiterabschnitt 442 hat einen flachen Abschnitt, bei dem die Dickenabmessung in der Radialrichtung kleiner ist als die Breitenabmessung in der Umfangsrichtung. Mit dieser Konfiguration wird die Dicke des Zwischenleiterabschnitts 442 in der Radialrichtung reduziert, was es ermöglicht, die Magnetflussdichte zu erhöhen und das Drehmoment in dem Stator 430, der eine zahnlose Struktur hat, zu erhöhen.
Darüber hinaus ist vorzugsweise ein Dichtungselement mit Isoliereigenschaften zwischen den leitfähigen Drahtelementen angeordnet, die in der Radialrichtung und in der Umfangsrichtung in jedem Zwischenleiterabschnitt 442 angeordnet sind. Auf diese Weise kann Wärme durch das Dichtungselement abgeleitet werden und das leitfähige Drahtelement kann durch das Dichtungselement fixiert werden. Da zusätzlich die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements höher gemacht wird als die Wärmeleitfähigkeit des Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements, wird die Wärmeableitungsfähigkeit jedes Wicklungssegments verbessert.
Das Wicklungssegment 441 mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann zum Beispiel durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Nachdem die Luftkernspule ausgebildet ist, wird der Zwischenleiterabschnitt 442 in einem Formrahmen 601 platziert, der in 69(a) dargestellt ist. Der Formrahmen 601 hat einen Boden 602 und zwei Wände 603 auf beiden Seiten des Bodens 602. Der Boden 602 hat eine Bodenfläche mit einer gekrümmten Oberflächenform, die nach innen vorsteht, und die Wände 603 sind so vorgesehen, dass sich ein Abstand dazwischen in Richtung zu der Seite des offenen Endes hin erweitert. Die Krümmung der Bodenfläche des Bodens 602 ist vorzugsweise die gleiche wie die Krümmung der Außenumfangsfläche des Statorkerns 432, an dem die Wicklungssegmente 441 angeordnet bzw. montiert werden.
Anschließend wird ein Spalt zwischen den leitfähigen Drahtelementen ausgebildet, indem eine Presshaltevorrichtung 605 für die Spalteinstellung gegen den Zwischenleiterabschnitt 442 in den Formrahmen 601 gedrückt wird. Die Presshaltevorrichtung 605 enthält einen Basisabschnitt 606 mit einer gekrümmten Plattenfläche und einer Mehrzahl von Kammzahnabschnitten 607, die von der Seite der konkaven Fläche in dem Basisabschnitt 606 vorstehen. Die Mehrzahl von Kammzahnabschnitte 607 sind dünne Plattenabschnitte, die so vorgesehen sind, um sich in der gleichen Richtung wie das leitfähige Drahtelement in Abständen zu erstrecken, die jeweils gleich der Breite in der Umfangsrichtung eines leitfähigen Drahtelements sind. Die Kammzahnabschnitte 607 haben jeweils eine sich verjüngende Querschnittsform (Keilform), die in Richtung zu der Spitze hin dünner wird und eine scharf zugespitzte Spitze aufweist. Der Kammzahnabschnitt 607 ist vorzugsweise zum Beispiel aus einem elastischen Metall- oder Harzmaterial ausgebildet.
Wie in 69(b) dargestellt, dringt in einem Zustand, in dem die Presshaltevorrichtung 605 gegen den Zwischenleiterabschnitt 442 gedrückt wird, der Kammzahnabschnitt 607 zwischen die in der Umfangsrichtung angeordneten leitfähigen Drahtelemente ein, und die leitfähigen Drahtelemente werden in der Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander getrennt. Dementsprechend ist der Abstand zwischen den in der Umfangsrichtung angeordneten leitfähigen Drahtelementen auf der Außenseite in der Radialrichtung größer als auf der Innenseite in der Radialrichtung. Darüber hinaus werden beide Endflächen in der Radialrichtung des Zwischenleiterabschnitts 442 durch die gekrümmte Oberflächenform der Bodenfläche des Formrahmens 601 und die gekrümmte Oberflächenform des Basisabschnitts 606 zu gekrümmten Flächen geformt. Die Kammzahnabschnitte 607 können nicht nur in Abständen vorgesehen sein, die jeweils gleich der Breite in der Umfangsrichtung eines leitfähigen Drahtelements sind, sondern können auch in Abständen vorgesehen sein, die jeweils gleich der Breite in der Umfangsrichtung einer Mehrzahl von leitfähigen Drahtelementen ist (zum Beispiel Abstände von zwei leitfähigen Drahtelementen).
Danach wird die Presshaltevorrichtung 605 von dem Zwischenleiterabschnitt 442 entfernt und ein Dichtungselement, beispielsweise ein Harzmaterial, wird in den Spalt zwischen den leitfähigen Drahtelementen gefüllt. Das Ende der Luftkernspule in der Axialrichtung wird dann gebogen, um den Verbindungsabschnitt 443 auszubilden.
Das Biegen des Endes der Luftkernspule in der Axialrichtung kann nach dem Ausbilden des Spalts des Zwischenleiterabschnitts 442 durch Verwendung der Presshaltevorrichtung 605 wie zuvor beschrieben durchgeführt werden. Alternativ kann das Biegen davon vor dem Ausbilden des Spalts des Zwischenleiterabschnitts 442 durch die Presshaltevorrichtung 605 durchgeführt werden.
Jeder der Zwischenleiterabschnitte 442 kann eine in 70 dargestellte Konfiguration haben. In der Konfiguration von 70 wird ein flacher Vierkantdraht als das leitfähige Drahtelement verwendet. Die Längsrichtung des Abschnitts des leitfähigen Drahtelements ist auf die Radialrichtung festgelegt und die breiten Oberflächen sind so angeordnet, um in der Umfangsrichtung einander zugewandt zu sein. In dem Zwischenleiterabschnitt 442 ist der Abstand zwischen den in der Umfangsrichtung angeordneten leitfähigen Drahtelementen auf der Außenseite in der Radialrichtung größer als auf der Innenseite in der Radialrichtung.
(Abwandlungen des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels)
Die Abmessungen in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 sind in der Umfangsrichtung an der Endfläche in der Radialrichtung unterschiedlich. Zu diesem Zweck ist in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 so festgelegt, um zwischen dem Mittelabschnitt und beiden Enden in der Umfangsrichtung an der Endfläche in der Radialrichtung unterschiedlich zu sein. Diese Konfiguration kann jedoch geändert werden. Zum Beispiel kann in den Endflächen in der Radialrichtung des Zwischenleiterabschnitts 442 die Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Statorkern 432 und der einen Endseite in der Umfangsrichtung und der anderen Endseite in der Umfangsrichtung unterschiedlich sein.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die zum Herstellen der Wicklungssegmente 441A und 441B verwendete Luftkernspule so vorgesehen, dass beide Enden in der Axialrichtung symmetrisch zueinander sind (siehe 63(a)), dies kann jedoch geändert werden. Zum Beispiel kann bei der Luftkernspule nur der Endabschnitt in der Axialrichtung, der in die Radialrichtung gebogen werden soll, breiter oder schmaler als der Abstand zwischen den Abschnitten sein, die dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442 entsprechen. In diesem Fall ist das Ende in der Axialrichtung, das in der Radialrichtung nach außen gebogen werden soll, breiter als der Abstand zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442. Darüber hinaus ist das Ende in der Axialrichtung, das in der Radialrichtung nach innen gebogen werden soll, schmaler als der Abstand zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte 442. In Hinblick auf die Wicklungssegmente 441A und 441B können die Luftkernspule für das Wicklungssegment 441A und die Luftkernspule für das Wicklungssegment 441B separat hergestellt werden.
In der Statorwicklung 431 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele werden die Wicklungssegmente 441A und 441B verwendet, die in einer Seitenansicht im Wesentlichen eine L-Form haben (siehe 51 bis 54), aber dies kann gegebenenfalls geändert werden. Zum Beispiel kann, wie in (a) und (b) von 71 dargestellt, ein Wicklungssegment 441C mit einer im Wesentlichen C-Form in einer Seitenansicht und ein Wicklungssegment 441D mit einer im Wesentlichen I-Form in einer Seitenansicht verwendet werden. (a) von 71 zeigt einen Zustand, in dem die Wicklungssegmente 441C und 441D von dem Statorkern 432 getrennt sind, und (b) von 71 zeigt einen Zustand, in dem die Wicklungssegmente 441C und 441D an dem Statorkern 432 angeordnet bzw. montiert sind.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist in dem Wicklungssegment 441 das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 parallel zueinander und parallel zu der Axialrichtung vorgesehen, dies kann jedoch gegebenenfalls geändert werden. Zum Beispiel kann das Paar Zwischenleiterabschnitte 442 gegebenenfalls nicht parallel zueinander oder nicht parallel zu der Axialrichtung sein.
Die elektrische Drehmaschine 400 kann gegebenenfalls anstelle der elektrischen Drehmaschine mit Außenrotorstruktur eine elektrische Drehmaschine mit Innenrotorstruktur sein. Bei der elektrischen Drehmaschine mit Innenrotorstruktur ist der Stator 430 auf der Außenseite in der Radialrichtung und der Rotor 410 auf der Innenseite in der Radialrichtung vorgesehen. Bei der elektrischen Drehmaschine mit Innenrotorstruktur, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, weist der Querschnitt des Zwischenleiterabschnitts 442 vorzugsweise eine rechteckige Form auf. Darüber hinaus kann die Abmessung in der Radialrichtung zwischen dem Zwischenleiterabschnitt 442 und dem Statorkern 432 und dem Statorkern in der Umfangsrichtung an der Endfläche in der Radialrichtung auf der Seite des Statorkerns 432 unterschiedlich sein. In diesem Fall ist in der Konfiguration, in der die Statorwicklungen 431 auf der Außenseite des Statorkerns 432 in der Radialrichtung angeordnet sind (elektrische Drehmaschine vom Außenrotortyp), die Abmessung in der Radialrichtung an beiden Enden in der Umfangsrichtung größer als an dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung. Dagegen ist in der Konfiguration, in der die Statorwicklungen 431 auf der Innenseite des Statorkerns 432 in der Radialrichtung angeordnet sind (elektrische Drehmaschine vom Innenrotortyp), die Abmessung in der Radialrichtung in dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung größer als an beiden Enden in der Umfangsrichtung.
Als die elektrische Drehmaschine 400 kann auch anstelle einer elektrischen Drehmaschine vom Drehfeldtyp, bei der ein Feldelement ein Rotor und ein Anker ein Stator ist, eine elektrische Drehmaschine vom Drehankertyp angenommen werden, bei der ein Anker ein Rotor und ein Feldelement ein Stator ist.
Die elektrische Drehmaschine 400 kann für eine andere Anwendung als einen Motor zum Fahren eines Fahrzeugs verwendet werden. Bei der elektrischen Drehmaschine 400 kann es sich um elektrische Drehmaschinen handeln, die weithin zum Bewegen von Körpern, einschließlich Flugzeugen, verwendet werden, oder um elektrische Drehmaschinen, die für elektrische Geräte für industrielle oder häusliche Anwendungen verwendet werden.
Die Offenbarung in dieser Beschreibung ist nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt. Die vorliegende Offenbarung enthält die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, die von einem Fachmann vorgenommen wurden. Zum Beispiel ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine Kombination der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Komponenten und/oder Elemente beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann durch verschiedene unterschiedliche Kombinationen implementiert werden. Die vorliegende Offenbarung kann zusätzliche Konfigurationen umfassen, die zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen hinzugefügt werden können. Die vorliegende Offenbarung enthält auch Abwandlungen, die Teilkomponenten/Elemente der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen. Die vorliegende Offenbarung umfasst auch das Austauschen oder Kombinieren von Komponenten und/oder Elementen zwischen einem Ausführungsbeispiel und einem anderen. Der in der vorliegenden Offenbarung offenbarte technische Umfang ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es versteht sich, dass ein Teil des offenbarten technischen Umfangs durch die Nennung der Ansprüche angegeben wird und jede Abwandlung im entsprechenden Sinne und die Nennung des Umfangs der Ansprüche umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020183988 [0001]
JP 6669203 B2 [0004]

Claims

Elektrische Drehmaschine (400), mit: einem Feldelement (410) mit einer Mehrzahl von Magnetpolen, die Polaritäten haben, die in einer Umfangsrichtung alternieren; einem Anker (430), der eine Ankerwicklung (431) und einen Ankerkern (432) enthält, wobei die Ankerwicklung mehrphasig ist und eine Phasenwicklung mit einer Mehrzahl von Wicklungssegmenten (441) für jede Phase enthält, wobei der Ankerkern zahnlos in einer zylindrischen Form ist, und dem Feldelement in einer Radialrichtung der Ankerwicklung gegenüberliegt, wobei das Feldelement und der Anker in der Radialrichtung einander zugewandt sind, jedes der Wicklungssegmente ein Paar Zwischenleiterabschnitte (442) und Verbindungsabschnitte (443, 444) enthält, das Paar Zwischenleiterabschnitte in einem vorgegebenen Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen ist, die Verbindungsabschnitte an einer Endseite und einer anderen Endseite des Paars Zwischenleiterabschnitte in einer Axialrichtung in einer ringförmigen Form vorgesehen sind, und das Paar Zwischenleiterabschnitte verbinden, das Paar Zwischenleiterabschnitte und die Verbindungsabschnitte ein leitfähiges Drahtelement enthalten, das mehrfach gewickelt ist, das Paar Zwischenleiterabschnitte Seite an Seite entlang einer gekrümmten Fläche einer Außenumfangsfläche des Ankerkerns oder einer gekrümmten Fläche einer Innenumfangsfläche des Ankerkerns vorgesehen ist, jeder des Paars Zwischenleiterabschnitte einen rechteckigen Querschnitt hat, und sich eine Abmessung zwischen einer Endfläche des Zwischenleiterabschnitts, die sich auf einer Seite des Ankerkerns in der Radialrichtung befindet, und dem Ankerkern in der Radialrichtung in der Umfangsrichtung unterscheidet.
Elektrische Drehmaschine nach Anspruch 1, wobei die Endfläche des Zwischenleiterabschnitts, die sich auf der Seite des Ankerkerns in der Radialrichtung befindet, orthogonal zu einer geraden Linie ist, die durch eine Mittelposition des Zwischenleiterabschnitts in der Umfangsrichtung und eine axiale Mitte der elektrischen Drehmaschine verläuft, und eine Abmessung, die zwischen einem Mittelabschnitt der Endfläche in der Umfangsrichtung und dem Ankerkern in der Radialrichtung liegt, sich von einer Abmessung unterscheidet, die zwischen jedem der Enden der Endfläche in der Umfangsrichtung und dem Ankerkern in der Radialrichtung liegt.
Elektrische Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Dichtungselement (447) mit Isoliereigenschaften zwischen dem Ankerkern und der Endfläche des Zwischenleiterabschnitts in der Radialrichtung angeordnet ist, und eine Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements höher als eine Wärmeleitfähigkeit eines Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements ist.
Elektrische Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wicklungssegmente eine innere gebogene Wicklung enthalten, bei der zumindest einer der Verbindungsabschnitte an beiden Enden in der Axialrichtung nach innen in der Radialrichtung gebogen ist, und in der inneren gebogenen Wicklung jeder der Verbindungsabschnitte ein Paar Basisendabschnitte (443a), die sich in der Radialrichtung erstrecken, und einen Anschlussabschnitt (443b) enthält, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Paar Basisendabschnitte erstreckt, und ein Mittelabschnitt des Anschlussabschnitts gekrümmt ist, um nach außen in der Radialrichtung vorzustehen oder um in der Axialrichtung vorzustehen.
Elektrische Drehmaschine (400), mit: einem Feldelement (410) mit einer Mehrzahl von Magnetpolen, die Polaritäten haben, die in einer Umfangsrichtung alternieren; einem Anker (430), der eine Ankerwicklung (431) und einen Ankerkern (432) enthält, wobei die Ankerwicklung mehrphasig ist und eine Phasenwicklung mit einer Mehrzahl von Wicklungssegmenten (441) für jede Phase enthält, wobei der Ankerkern zahnlos in einer zylindrischen Form ist, und dem Feldelement in einer Radialrichtung der Ankerwicklung gegenüberliegt, wobei das Feldelement und der Anker in der Radialrichtung einander zugewandt sind, jedes der Wicklungssegmente ein Paar Zwischenleiterabschnitte (442) und Verbindungsabschnitte (443, 444) enthält, das Paar Zwischenleiterabschnitte in einem vorgegebenen Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen ist, die Verbindungsabschnitte an einer Endseite und einer anderen Endseite in einer Axialrichtung in einer ringförmigen Form vorgesehen sind, und das Paar Zwischenleiterabschnitte verbinden, das Paar Zwischenleiterabschnitte und die Verbindungsabschnitte ein leitfähiges Drahtelement enthalten, das mehrfach gewickelt ist, und in dem Paar Zwischenleiterabschnitte ein Abstand zwischen den leitfähigen Drahtelementen, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, auf der Außenseite in der Radialrichtung breiter als auf der Innenseite in der Radialrichtung ist.
Elektrische Drehmaschine nach Anspruch 5, wobei in jedem der Wicklungssegmente das leitfähige Drahtelement ein Vierkantdraht mit einem viereckigen Querschnitt ist, und der Vierkantdraht mehrfach gewickelt ist, so dass Seitenflächen einander in der Radialrichtung und der Umfangsrichtung zugewandt sind, und in jedem der Zwischenleiterabschnitte eine Mehrzahl der leitfähigen Drahtelemente in jeder der Richtungen, Radialrichtung und Umfangsrichtung, angeordnet ist, die Seitenflächen des Vierkantdrahts in der Radialrichtung einander eng zugewandt sind, und die Seitenflächen des Vierkantdrahts in der Umfangsrichtung weiter auseinander als in der Radialrichtung einander zugewandt sind.
Elektrische Drehmaschine nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Dichtungselement, das Isoliereigenschaften hat, zwischen den leitfähigen Drahtelementen in jedem der Zwischenleiterabschnitte angeordnet ist, und eine Wärmeleitfähigkeit des Dichtungselements höher als eine Wärmeleitfähigkeit eines Isolierfilms des leitfähigen Drahtelements ist.
Elektrische Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Ankerwicklung eine Dreiphasenwicklung ist, in jedem der Wicklungssegmente das Paar Zwischenleiterabschnitte voneinander entfernt in einem Abstand einer Vollteilungswicklung vorgesehen ist, wobei einer der Zwischenleiterabschnitte des Wicklungssegments einer anderen von zwei Phasen und einer der Zwischenleiterabschnitte des Wicklungssegments einer anderen der zwei Phasen zwischen dem Paar Zwischenleiterabschnitte vorgesehen sind, und der Verbindungsabschnitt von zumindest einem der zwei Wicklungssegmente, in dem die Verbindungsabschnitte einander in der Umfangsrichtung überlappen, in der Radialrichtung gebogen ist, um Beeinträchtigungen zwischen den zwei Wicklungssegmenten zu vermeiden, und ein Befestigungsabschnitt (455a, 457a) an einer Innenseite eines gekrümmten Abschnitts des Verbindungsabschnitts vorgesehen ist, der in der Radialrichtung gebogen ist und sich in der Radialrichtung erstreckt, um das Wicklungssegment an dem Ankerkern oder an einem integrierten Objekt, das mit dem Ankerkern integriert ist, zu befestigen.
Elektrische Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Feldelement ein Oberflächen-Permanentmagnettyp ist und Magnete enthält, deren Anzahl einer Anzahl von Polen in der Umfangsrichtung entspricht, und ein Durchmesser der Ankerwicklung „φ40 mm bis φ100 mm“ × n ist, wobei eine Anzahl der Magnetpole der elektrischen Drehmaschine 4n ist, eine Anzahl der Wicklungssegmente 6n ist, und n eine natürliche Zahl ist.
Elektrische Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Feldelement ein Oberflächen-Permanentmagnettyp ist und Magnete enthält, deren Anzahl einer Anzahl von Polen in der Umfangsrichtung entspricht, und W/Lg = 2,5 bis 7 erfüllt ist, wobei Weine Breite des Magneten eines Pols in der Umfangsrichtung repräsentiert, und Lg einen Abstand zwischen einem der Magnete und dem Ankerkern in der Radialrichtung repräsentiert.
Elektrische Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Feldelement ein Oberflächen-Permanentmagnettyp ist und Magnete enthält, deren Anzahl einer Anzahl von Polen in der Umfangsrichtung entspricht, und in jedem der Magnete eine Richtung einer leichten Magnetisierungsachse so orientiert ist, dass die leichte Magnetisierungsachse parallel zu einer d-Achse ist, die ein Magnetpolzentrum ist, auf einer Seite der d-Achse, verglichen mit der leichten Magnetisierungsachse auf einer Seite einer q-Achse, die eine magnetische Polgrenze ist, oder in Bezug auf ein Paar Wirkflächen geneigt ist, die Einström- und Ausströmflächen eines Magnetflusses sind und einander zugewandt sind, und deren Neigungsrichtung in Bezug auf die d-Achse so geneigt ist, dass sich die leichte Magnetisierungsachse der d-Achse auf einer Seite der Ankerwicklung nähert.