DE112022002183T5

DE112022002183T5 - Toroidmotor

Info

Publication number: DE112022002183T5
Application number: DE112022002183.7T
Authority: DE
Inventors: Gunwoong Park; Min Gyu Park; Chi Yong PARK; Yeol Woo Sung; Jong Sung Lee
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2024-05-02
Also published as: CN117121341A; WO2023008734A1; KR20230018037A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Toroidmotor, bei dem eine Spule um ein Joch gewickelt ist, und insbesondere auf einen Toroidmotor, bei dem ein Wickelvorgang einer Spule von einer Innenseite eines Jochs beginnt, um einen ausreichenden Isolationsabstand von einem rotorseitigen Gehäuse zu gewährleisten, eine Stromschienenanordnung an einem oberen Abschnitt des Jochs angeordnet ist, um es einfach zu machen, eine Stromschiene und die Spule zu verbinden, und die Stromschiene so konfiguriert ist, dass sie einen Schlitz, durch den Kühlluft strömt, nicht abdeckt, um die Kühlleistung zu gewährleisten und eine gesamte Struktur des Motors zu vereinfachen.

Description

[Technischer Bereich]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Toroidmotor, bei dem eine Spule um ein Joch gewickelt ist, und insbesondere auf einen Toroidmotor, bei dem ein Wickelvorgang einer Spule von einer Innenseite eines Jochs beginnt, um einen ausreichenden Isolationsabstand von einem rotorseitigen Gehäuse zu gewährleisten, eine Stromschienenanordnung an einem oberen Abschnitt des Jochs angeordnet ist, um es einfach zu machen, eine Stromschiene und die Spule zu verbinden, und die Stromschiene so konfiguriert ist, dass sie einen Schlitz, durch den Kühlluft strömt, nicht abdeckt, um die Kühlleistung zu gewährleisten und eine gesamte Struktur des Motors zu vereinfachen.
[Stand der Technik]
Ein Elektromotor wird hergestellt, indem eine Spule um den Stator gewickelt wird und induziert Elektromagnetismus durch Stromzufuhr zur Spule. Die Elektromotoren werden abhängig von den Verfahren der Wicklung der Spulen in Motoren mit konzentrierter Wicklung, Motoren mit verteilter Wicklung und Toroidmotoren unterteilt.
Der Motor mit konzentrierter Wicklung wird durch Wickeln einer Spule um die Zähne eines Stators hergestellt und hat einen einzigen Schlitz mit einem einzigen Pol und einer einzigen Phase. Der Motor mit konzentrierter Wicklung hat den Vorteil, dass sich die Spule leicht wickeln lässt und eine hervorragende Massenproduktion möglich ist. Da die Spule jedoch an einem bestimmten Abschnitt konzentriert gewickelt ist, konzentriert sich auch der magnetische Fluss (elektromagnetische Kraft) auf diesen Abschnitt, was den Wirkungsgrad beeinträchtigt und einen hohen Verlust an Wärmeerzeugung verursacht.
Der Motor mit verteilter Wicklung wird durch Verteilen und Wickeln einer einphasigen Spule in zwei oder mehr Schlitze hergestellt. Der Motor mit verteilter Wicklung hat eine stärker segmentierte magnetische Flussverteilung als der Elektromotor mit konzentrierter Wicklung und hat daher einen hervorragenden Wirkungsgrad und einen geringen Verlust an Wärmeentwicklung. Allerdings ist es aufgrund des schmalen Schlitzeingangs schwierig, die Spule zu wickeln und die Spule zu verbinden, was die Massenproduktion verschlechtert.
Um diese Probleme zu lösen, wurde der Toroidmotor entwickelt. Der Toroidmotor wird durch Wickeln einer Spule um ein kreisförmiges Joch eines Stators hergestellt. Der Toroidmotor eignet sich hervorragend für die Massenproduktion, da die Spule einfacher zu wickeln ist als ein Motor mit verteilten Wicklungen. Der Toroidmotor hat eine segmentierte magnetische Flussverteilung und daher einen ausgezeichneten Wirkungsgrad oder einen geringen Verlust an Wärmeentwicklung im Vergleich zum Motor mit konzentrierter Wicklung.
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Toroidmotor 2 aus dem Stand der Technik zeigt. Wie dargestellt, umfasst der Toroidmotor 2: ein zylindrisches Gehäuse 3; einen Stator 7 mit einem zylindrischen Jochabschnitt 4, Zahnabschnitte 5, die von einer Innenfläche des Jochabschnitts 4 vorstehen und in einer Außenumfangsrichtung in vorbestimmten Abständen voneinander beabstandet sind, und Gehäusestützabschnitte 6, die von der Außenumfangsfläche des Jochabschnitts 4 vorstehen und in der Außenumfangsrichtung in vorbestimmten Abständen voneinander beabstandet sind; und eine um den Jochabschnitt 4 gewickelte Spule 8.
Im Falle des Toroidmotors muss nach Abschluss des Wickelvorgangs ein Verbindungsvorgang für eine Stromversorgung der Spule durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann eine Stromschiene verwendet werden. In diesem Fall stört die Stromschiene ein Gehäuse oder einen Drehkörper je nach Position der Stromschiene. Um diese störende Beeinträchtigung zu vermeiden, muss die Verpackung des gesamten Motors unnötig vergrößert werden, und eine Spitze und ein distaler Endabschnitt der Spule müssen entsprechend der Position der Stromschiene zur Stromschiene verlängert werden, was zu Unannehmlichkeiten führt und die Prozesszeit und die Komplexität der Anlage erhöht. Darüber hinaus sind die Spitze der Spule, ein hinteres Ende der Spule und ein Abschnitt der Spule, der mit der Stromschiene verbunden ist, nicht leicht freizulegen, was die Montage der Stromschiene und das Pressen und Schweißen der Stromschiene und der Spule nach der Montage der Stromschiene und der Spule schwierig macht.
Die japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 2004-286687 offenbart einen Toroidmotor, bei dem eine Stromschiene direkt auf einem Jochabschnitt positioniert ist und eine Spitze und ein distaler Endabschnitt einer Spule direkt mit der Stromschiene verbunden sind, die den Oberflächen der Zähne ausgesetzt ist, so dass die Verpackung vereinfacht werden kann.
Der Toroidmotor hat jedoch Probleme, dass die Stromschiene nicht nur durch eine Breite des Jochteils konfiguriert werden kann, weil die Stromschiene in einem Motor mit einer großen elektrischen Stromkapazität eine ausreichend große Querschnittsfläche haben muss, und dass es eine Einschränkung bei der Erzielung einer ausreichenden Isolationsleistung in einem Motor mit einer hohen Spannung gibt, weil ein Abstand zwischen der Stromschiene und der Spule sehr kurz ist. Außerdem hat der Toroidmotor ein Problem, dass die Spule unnötig gewickelt wird, weil ein Isolator der Stromschiene auf der Oberfläche des Jochabschnitts angeordnet ist, was die Gesamtlänge der Spule unnötig vergrößert und den Verlust der Spule, verursacht durch einen Anstieg des Widerstands der Spule, erhöht.
[Dokument des Standes der Technik]
Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 2006-101656 (veröffentlicht am 13. April 2006)
[Offenbarung]
[Technisches Problem]
Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bemühen gemacht, das oben genannte Problem zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Toroidmotor bereitzustellen, in dem ein Wickelvorgang einer Spule von einer Innenseite eines Jochs beginnt, um einen ausreichenden Isolationsabstand von einem rotorseitigen Gehäuse zu gewährleisten, eine Stromschienenanordnung auf einem oberen Teil des Jochs angeordnet ist, um es einfach zu machen, eine Stromschiene und die Spule zu verbinden, und die Stromschiene so konfiguriert ist, dass sie einen Schlitz, durch den Kühlluft strömt, nicht abdeckt, um die Kühlleistung zu gewährleisten und eine gesamte Struktur des Motors zu vereinfachen.
[Technische Lösung]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Toroidmotor bereit, umfassend: ein ringförmiges Joch; eine Vielzahl von Zähnen, die radial aus dem Joch vorstehen und in einer Umfangsrichtung des Jochs voneinander beabstandet sind; und Spulen, die zwischen den beiden benachbarten Zähnen aus der Vielzahl von Zähnen angeordnet und um das Joch gewickelt sind, wobei ein Spitzenabschnitt jeder der Spulen, von dem aus ein Wickelvorgang der Spule beginnt, radial innerhalb des Jochs angeordnet ist.
Ein distaler Endabschnitt jeder der Spulen, an dem der Wickelvorgang der Spule endet, kann radial außerhalb des Jochs angeordnet sein.
Der Spitzenabschnitt und der distale Endabschnitt jeder der Spulen können sich basierend auf einer axialen Richtung zu einer Seite des Jochs hin erstrecken.
Der Spitzenabschnitt jeder der Spulen kann benachbart zu einer radial inneren Oberfläche des Jochs angeordnet sein, und der distale Endabschnitt jeder der Spulen kann so angeordnet sein, dass er von einer radial äußeren Oberfläche des Jochs beabstandet ist.
Der Spitzenabschnitt jeder der Spulen kann benachbart zu einem der beiden Zähne angeordnet sein, die an zwei gegenüberliegenden Seiten jeder der Spulen angeordnet sind.
Der distale Endabschnitt jeder der Spulen kann benachbart zu den anderen der beiden Zähne angeordnet sein.
Der Toroidmotor kann ferner umfassen: eine Stromschienenanordnung, die elektrisch mit den Spulen verbunden ist, wobei die Stromschienenanordnung umfasst: einen ringförmigen Baugruppenkörper; und eine Vielzahl von Stromschienen, die radial aus dem Baugruppenkörper vorstehen.
Die radiale Breite des Baugruppenkörpers kann gleich oder kleiner als die radiale Breite des Jochs sein.
Der Baugruppenkörper und das Joch können in einer axialen Richtung nebeneinander angeordnet sein.
Die Vielzahl von Stromschienen können jeweils in Form eines Hakens vorgesehen sein und mit einem aus dem Spitzenabschnitt und einem distalen Endabschnitt jeder der Spulen verbunden sein.
Einige der Vielzahl von Stromschienen können radial nach innen aus dem Baugruppenkörper vorstehen, und die übrigen Stromschienen können radial nach außen aus dem Baugruppenkörper vorstehen.
Die Stromschienenanordnung kann ferner eine Anschlussklemme umfassen, die mit einer externen Stromquelle verbunden ist, und die Anschlussklemme steht radial aus dem Baugruppenkörper vor.
Ein Durchgangsloch kann in einem zentralen Abschnitt der Anschlussklemme ausgebildet sein und durch die Anschlussklemme hindurch ausgebildet sein.
Zwischen den beiden benachbarten Spulen aus den Spulen kann ein vorstehender Abschnitt vorgesehen sein und weiter axial weiter vorstehen als ein Jochabschnitt, um den jede der Spulen gewickelt ist.
Eine untere Oberfläche des Baugruppenkörpers, die eine dem Joch zugewandte Oberfläche ist, kann flach sein.
[Vorteilhafte Effekte]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Wickelvorgang der Spule von der Innenseite des Jochs beginnen, um einen ausreichenden Isolationsabstand von einem rotorseitigen Gehäuse zu gewährleisten, die Stromschienenanordnung kann am oberen Abschnitt des Jochs angeordnet sein, um es einfach zu machen, die Stromschiene und die Spule zu verbinden, und die Stromschiene kann so konfiguriert sein, dass sie den Schlitz, durch den die Kühlluft strömt, nicht verdeckt, um die Kühlleistung zu gewährleisten und den gesamten Aufbau des Motors zu vereinfachen.
[Beschreibung der Zeichnungen]

1 ist eine Querschnittsansicht eines Toroidmotors aus dem Stand der Technik.
2 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Toroidmotors gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Stromschienenanordnung und ein Stator von oben gesehen gekoppelt sind.
4 ist eine transparente Ansicht, die die Stromschienenanordnung in 3 zeigt.
5 ist eine Ansicht, die schematisch einen seitlichen Querschnitt des Motors in 2 zeigt.
6 und 7 sind Ansichten, die eine Verbindungsstruktur zwischen einer Spule und der Stromschienenanordnung in 5 detaillierter zeigen.
8 ist eine Ansicht, die schematisch eine seitliche Seite des Motors gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Ansicht, die 5 nochmals illustriert.
10 ist eine Ansicht eines Motors mit einer Struktur, die sich von der Struktur des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet.

[Erfindungsmodus]
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
2 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Toroidmotors gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie dargestellt, kann ein Motor 10 der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen einen Stator 100 mit einem Joch 110 und Zähnen 120, Spulen 200 und einen Rotor 20 umfassen. Da der Rotor 20 ein Teil innerhalb ist, das innerhalb des Stators 100 angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass es sich in dem Motor dreht, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Das Joch 110 des Stators 100 hat eine ringförmige Form. Genauer gesagt kann das Joch 110 eine zylindrische Form mit einer vorgegebenen Breite in einer radialen Richtung und einer vorgegebenen Dicke in einer axialen Richtung haben.
Die Vielzahl von Zähnen 120 des Stators 100 stehen in radialer Richtung aus dem Joch 110 vor und sind in Umfangsrichtung des Jochs 110 voneinander beabstandet. Wie dargestellt, umfassen die Zähne 120 Innenzähne 120A und Außenzähne 120B, die von Punkten am Joch 110 radial nach innen bzw. nach außen vorstehen. Die inneren Zähne 120A und die äußeren Zähne 120B sind so strukturiert, dass sie sich durch das Joch 110 erstrecken, das zwischen den inneren Zähnen 120A und den äußeren Zähnen 120B angeordnet ist. Zwischen den beiden Zähnen 120, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander und beabstandet voneinander sind, kann ein Schlitz 130 gebildet werden, der einem Leerraum entspricht, wodurch Räume bereitgestellt werden, in denen die Spulen 200 untergebracht sind. Der Schlitz 130 kann einen inneren Schlitz 130A umfassen, der radial innerhalb des Jochs 110 basierend auf dem Jochs 110 angeordnet ist, und einen äußeren Schlitz 130B, der radial außerhalb des Jochs 110 angeordnet ist. Zum Beispiel kann der Motor 10 der vorliegenden Erfindung insgesamt zwölf Schlitze aufweisen. Nachfolgend werden in der vorliegenden Erfindung „radial nach innen“ und „radial nach außen“ jeweils einfach als „nach innen“ und „nach außen“ bezeichnet.
Die Spulen 200 können um das Joch 110 zwischen den beiden benachbarten Zähnen 120 aus der Vielzahl der Zähne 120 gewickelt sein. Das heißt, der Motor 10 der vorliegenden Erfindung ist der Toroidmotor, in dem die Spule um das Joch gewickelt ist. Die Spule 200 kann jeweils um das Joch 110 gewickelt und in dem Schlitz 130 angeordnet sein.
In diesem Fall kann bei der vorliegenden Erfindung ein Spitzenabschnitt 200A der Spule 200, von dem aus der Wickelvorgang der Spule 200 beginnt, innerhalb des Jochs 110 angeordnet sein. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Erfindung kann der Wickelvorgang der Spule 200 von der radialen Innenseite des Jochs 110 beginnen. Daher kann der Spitzenabschnitt 200A der Spule innerhalb des Jochs 110, d.h. im inneren Schlitz 130A, angeordnet sein.
Ferner kann ein distaler Endabschnitt 200B der Spule 200, an dem der Wickelvorgang der Spule 200 endet, außerhalb des Jochs 110 angeordnet sein. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Erfindung kann der Wickelvorgang der Spule 200 von der radialen Innenseite des Jochs 110 beginnen, die Spule 200 kann in einer Richtung gewickelt sein, und dann kann der Wickelvorgang der Spule 200 an der radialen Außenseite des Jochs 110 enden. Daher kann der distale Endabschnitt 200B der Spule außerhalb des Jochs 110, d. h. im äußeren Schlitz 130B, angeordnet sein.
Wie oben beschrieben, in der vorliegenden Erfindung, weil der Wickelvorgang der Spule 200 von der Innenseite des Jochs 110 beginnt, kann der Spitzenabschnitt 200A der Spule benachbart zu einer radial inneren Oberfläche 110A des Jochs 110 angeordnet sein. Da der Wickelvorgang der Spule 200 an der Außenseite des Jochs 110 endet, kann der distale Endabschnitt 200B der Spule angeordnet sein, um von einer radial äußeren Oberfläche 100B des Jochs 110 beabstandet zu sein.
Darüber hinaus kann der Spitzenabschnitt 200A der Spule, wie in 2 gezeigt, neben einem der beiden Zähne 120 an zwei gegenüberliegenden Seiten der Spule angeordnet sein, und der distale Endabschnitt 200B der Spule kann neben dem anderen der beiden Zähne 120 angeordnet sein. Das heißt, mit Bezug auf die Zeichnungen, kann der Spitzenabschnitt 200A der Spule neben dem Zahn 120 angeordnet sein, der auf der rechten Seite zwischen den beiden Zähnen 120 an den beiden gegenüberliegenden Seiten, die den Schlitz 130 definieren, positioniert ist. Der distale Endabschnitt 200B der Spule kann angrenzend an den Zahn 120 angeordnet sein, der sich auf der linken Seite zwischen den beiden Zähnen 120 befindet. Da der Spitzenabschnitt und der distale Endabschnitt der Spule an unterschiedlichen Positionen in dem Schlitz angeordnet sind, wie oben beschrieben, können der Spitzenabschnitt und der distale Endabschnitt der Spule maximal voneinander beabstandet sein, was vorteilhaft ist, um den Raum zum Zeitpunkt der Verbindung der Stromschiene und der Spule zu gewährleisten.
Nachfolgend wird die Stromschienenanordnung gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustands, in dem die Stromschienenanordnung und der Stator von oben gesehen gekoppelt sind und 4 ist eine transparente Ansicht der Stromschienenanordnung in 3. Wie dargestellt, kann der Motor 10 der vorliegenden Erfindung ferner eine Stromschienenanordnung 300 umfassen.
Die Stromschienenanordnung 300 ist so konfiguriert, dass sie mit den Spulen 200 elektrisch verbunden ist, um die Spulen 200 mit Strom zu versorgen. Die Stromschienenanordnung 300 kann im Wesentlichen einen Baugruppenkörper 310 und eine Vielzahl von Stromschienen 320 umfassen.
Der Baugruppenkörper 310 hat eine ringförmige Form. Wie das Joch 110 kann der Baugruppenkörper 310 eine zylindrische Form mit einer vorgegebenen Breite in radialer Richtung und einer vorgegebenen Dicke in axialer Richtung aufweisen. Die Stromleitungen 301 können in dem Baugruppenkörper 310 installiert werden. Wie in der Abbildung dargestellt, können die Stromleitungen beispielsweise als vier dreiphasige Leitungen, d. h. A-, B-, C- und N-Leitungen, ausgeführt sein. In diesem Fall können eine oder mehrere Anschlussklemmen 330, die mit einer externen Stromquelle verbunden sind, an den A-, B- und C-Leitungen vorgesehen sein. Die Anschlussklemme 330 kann radial nach außen aus dem Stromschienengehäuse 310 vorstehen. Ferner kann in einem zentralen Abschnitt jeder der Anschlussklemmen 330 ein Durchgangsloch 335 ausgebildet sein, so dass eine Mutter durch das Durchgangsloch 335 hindurchgeführt werden kann, so dass die Anschlussklemme 330 und eine externe Klemme mit Hilfe der Mutter leicht miteinander verbunden werden können. Die Anschlussklemme 330 kann dazu dienen, die Verbindung zwischen den externen Anschlüssen zu erleichtern und die Verbindung zwischen dem Baugruppenkörper und dem Stator zu erleichtern. Die Anschlussklemme kann als Halterung zum Verbinden des Baugruppenkörpers, des Stators und des externen Anschlusses dienen.
In diesem Fall kann die radiale Breite L_310 des Baugruppenkörpers 310 gleich oder kleiner sein als die radiale Breite L_110 des Jochs 110. Ferner können der Baugruppenkörper 310 und das Joch 110 in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sein. Zum Beispiel können der Baugruppenkörper 310 und das Joch 110 auf konzentrischen Kreisen angeordnet sein (siehe 3). Der Baugruppenkörper 310 und das Joch 110 sind in axialer Richtung nebeneinander angeordnet, so dass der Baugruppenkörper 310 auf einem oberen Abschnitt oder einer oberen Fläche des Jochs 110 angeordnet sein kann, wenn basierend auf der Zeichnung betrachtet. Das heißt, der Baugruppenkörper 310 hat im Wesentlichen die gleiche Größe und Form wie das Joch 110 und ist am oberen Teil des Jochs 110 angeordnet, so dass der Baugruppenkörper 310 mit dem Joch 110 Seite an Seite gekoppelt werden kann.
Da der Baugruppenkörper 310, wie oben beschrieben, am oberen Teil des Jochs 110 nebeneinander angeordnet ist, deckt der Baugruppenkörper die inneren und äußeren Kühlströmungswege zur Kühlung der Spule nicht ab, d.h. er deckt den verbleibenden Teil des Schlitzes nicht ab, mit Ausnahme eines von der Spule belegten Teils. Daher kann die Strömung der Kühlluft, die in den leeren Raum des Schlitzes strömt, nicht behindert werden, wodurch die Effizienz bei der Kühlung der Spule oder dergleichen im Motor durch die Verwendung von Kühlluft verbessert wird.
Die Vielzahl von Stromschienen 320 können radial aus dem Baugruppenkörper 310 vorstehen. Wie dargestellt, kann die Stromschiene 320 so konfiguriert sein, dass sie mit einer der Stromleitungen 301 verbunden werden kann. Einige der Vielzahl von Stromschienen 320 können radial nach innen aus dem Baugruppenkörper 310 vorstehen, und die übrigen Stromschienen 320 können radial nach außen aus dem Baugruppenkörper 310 vorstehen. Genauer gesagt, mit Bezug auf das Beispiel in 4, im Falle der A-, Bund C-Leitungen, können die Stromschienen 320 jeweils an zwei gegenüberliegenden Enden jeder der A-, B- und C-Leitungen vorgesehen sein. Wenn in diesem Fall die Stromschiene 320 an einem Ende in das Innere des Gehäuses vorsteht, kann die Stromschiene 320 am anderen Ende zum Äußeren des Gehäuses vorstehen. Im Falle der N-Linie können die Stromschienen nicht nur an zwei gegenüberliegenden Enden der N-Linie, sondern auch in einem mittleren Abschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall können die vorstehenden Richtungen der Stromschienen 320, die an der N-Linie vorgesehen sind, so konfiguriert werden, dass die Richtungen nach innen und nach außen abwechselnd entlang der N-Linie angeordnet sind.
Wie in den 3 und 4 dargestellt, kann die Stromschiene 320 in Form eines Hakens vorgesehen sein und mit dem Spitzenabschnitt 200A oder dem distalen Endabschnitt 200B der Spule 200 verbunden sein. Genauer gesagt, kann die Stromschiene 320 eine L-förmige Hakenstruktur aufweisen. Der Haken und die Spule können aneinander befestigt werden, indem der Spitzenabschnitt 200A oder der hintere Endabschnitt 200B der Spule zwischen den gebogenen Abschnitten des Hakens angeordnet und dann der Haken gepresst oder der Haken und die Spule verschweißt werden.
5 ist eine Ansicht, die schematisch einen seitlichen Querschnitt des Motors in 2 zeigt. Der linke Teil der oberen Zeichnung in 5 zeigt einen Querschnitt, der den Spitzenabschnitt der Spule enthält, und der rechte Teil der oberen Zeichnung in 5 zeigt einen Querschnitt, der den distalen Endabschnitt der Spule enthält. Wie dargestellt, kann in dem Motor der vorliegenden Erfindung der Spitzenabschnitt 200A der Spule innerhalb des Jochs 110 so angeordnet sein, um benachbart zu der radial inneren Oberfläche des Jochs 110 zu sein, und der distale Endabschnitt 200B der Spule kann außerhalb des Jochs 110 so angeordnet sein, um benachbart zu der radial äußeren Oberfläche des Jochs 110 zu sein.
6 und 7 sind Ansichten, die die Verbindungsstruktur zwischen der Spule und der Stromschienenanordnung in 5 detaillierter darstellen. Daher ist es möglich, die Verbindungsstruktur zwischen dem Spitzenabschnitt 200A oder dem hinteren Endabschnitt 200B der Spule und jeder der Stromleitungen 301, d. h. den Leitungen A, B, C und N, festzustellen.
8 ist eine Ansicht, die schematisch eine seitliche Seite des Motors gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie dargestellt, kann der Motor 10 einen vorstehenden Abschnitt 115 aufweisen, der zwischen den beiden benachbarten Spulen 200 aus den Spulen 200 vorgesehen ist. Das heißt, der vorstehende Abschnitt 115 kann axial aus dem Joch 110 vorstehen, das zwischen dem inneren Zahn 120A und dem äußeren Zahn 120B aus den Zähnen 120 angeordnet ist. Der vorstehende Abschnitt kann sich in Richtung der radialen Innenseite und/oder der radialen Außenseite erstrecken und somit weiter von dem inneren Zahn 120A oder dem äußeren Zahn 120B vorstehen. Die vorstehenden Abschnitte können jeweils an den oberen und unteren Abschnitten des Jochs 110 oder nur an einem der oberen und unteren Abschnitte des Jochs 110 vorgesehen sein. Der vorstehende Abschnitt 115 kann in axialer Richtung weiter vorstehen als das Joch 110, um das die Spule 200 gewickelt ist. Außerdem kann sich der vorstehende Abschnitt 115 direkt vom Stator 100, d. h. dem Joch 110 und der Spule 200, erstrecken und mit dem Joch 110 oder der Spule 200 integriert sein. Alternativ kann der vorstehende Abschnitt 115 auch getrennt vom Joch 110 oder der Spule 200 strukturiert sein.
Da der vorstehende Abschnitt 115 wie oben beschrieben zwischen den beiden benachbarten Spulen 200 angeordnet ist, kann verhindert werden, dass sich die Spule vom Schlitz nach außen löst und die beiden benachbarten Spulen sicher voneinander getrennt werden, selbst wenn die Dicke zunimmt, wenn die Spule mehrfach gewickelt wird. Da der vorstehende Abschnitt vorgesehen ist, können außerdem eine obere Fläche 110U der gewickelten Spule und eine obere Fläche 115U des verstehenden Abschnitts ungefähr in der gleichen Ebene gebildet werden. Daher kann die untere Fläche des Baugruppenkörpers 310, d. h. die Fläche des Baugruppenkörpers 310, die dem Joch 110 zugewandt ist, flach ausgebildet werden. Dies kann die Herstellung des Motors durch Vereinfachung der Struktur des Baugruppenkörpers 310 weiter vereinfachen.
9 ist eine Ansicht, die 5 nochmals illustriert. Wie dargestellt, beginnt der Wickelvorgang der Spule 200 an der Innenseite des Jochs 110, so dass der Spitzenabschnitt 200A der Spule innerhalb des Jochs 110 angeordnet ist und sich in axialer Richtung zu einer Seite des Jochs 110 erstreckt, d.h. dem oberen Abschnitt des Jochs 110 gemäß der Zeichnung. Der Wickelvorgang der Spule 200 endet an der Außenseite des Jochs 110, so dass der distale Endabschnitt 200B der Spule außerhalb des Jochs 110 positioniert ist und sich in axialer Richtung zu einer Seite des Jochs 110 erstreckt, d.h. zum oberen Abschnitt des Jochs 110 gemäß der Zeichnung. Daher sind der Baugruppenkörper 310 und das Joch 110 in axialer Richtung nebeneinander angeordnet, und der Baugruppenkörper 310 ist gemäß der Zeichnung am oberen Abschnitt des Jochs 110 angeordnet. Die Stromschiene 320 steht radial aus dem Baugruppenkörper 310 vor, so dass die Stromschiene 320 mit dem Spitzenabschnitt 200A der Spule oder dem distalen Endabschnitt 200B der Spule gekoppelt ist.
Außerdem kann der Motor in einem Gehäuse 30 montiert sein. Zum Beispiel kann das Gehäuse 30 ein äußeres Gehäuse 31, das so konfiguriert ist, dass es eine Außenseite des Stators umgibt, und ein rotorseitiges Gehäuse 32, das so konfiguriert ist, dass es eine Innenseite des Stators oder eine Außenseite des Rotors umgibt, umfassen. In diesem Fall ist bei der vorliegenden Erfindung der Spitzenabschnitt 200A der Spule innerhalb des Jochs 110 angeordnet, so dass ein ausreichender verfügbarer Raum zwischen dem Rotor 20 und dem Spitzenabschnitt 200A der Spule zum Zeitpunkt der Montage des Motors in dem Gehäuse 30 gewährleistet ist. Daher ist es möglich, den Isolationsabstand zwischen dem rotorseitigen Gehäuse 32 und der Spule 200, genauer gesagt, dem Spitzenabschnitt 200A, der einem Ende der Spule entspricht, vorteilhaft sicherzustellen.
10 ist eine Ansicht eines Motors mit einer Struktur, die sich von der Struktur des Motors der vorliegenden Erfindung unterscheidet. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung, beginnt in einem Motor 10' in 10 Wickelvorgang einer Spule 200' an der Außenseite eines Jochs 110' und endet an der Innenseite des Jochs 110'. Daher ist im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung ein Spitzenabschnitt 200A' der Spule außerhalb des Jochs 110' angeordnet, und ein distaler Endabschnitt 200B' der Spule ist innerhalb des Jochs 110' angeordnet. In diesem Fall, gibt es zum Zeitpunkt der Montage eines Isoliergehäuses 30' in dem Motor, wobei der Rotor 20' und der distale Endabschnitt 200B' der Spule nebeneinander vorgesehen sind, ein Problem, dass die störende Beeinträchtigung mit einem rotorseitigen Gehäuse 32' auftritt oder der Isolationsabstand im Wesentlichen nicht gewährleistet werden kann. Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Erfindung der Spitzenabschnitt 200A der Spule außerhalb des Jochs 110 positioniert, wie oben beschrieben, und der Spitzenabschnitt 200A der Spule und der Rotor 20 sind maximal voneinander beabstandet, was den ausreichenden Isolationsabstand von dem rotorseitigen Gehäuse 32 gewährleisten kann.
Darüber hinaus werden im Stand der Technik die Spule und die Stromschiene befestigt, um eine Struktur bereitzustellen, in der die Stromschiene sowohl die inneren als auch äußeren Schlitze abdeckt. Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Erfindung die Stromschiene auf dem oberen Abschnitt des Jochabschnitts angeordnet, der Spitzenabschnitt und der distale Endabschnitt der Spule erstrecken sich in Richtung einer Seite des Jochs basierend auf der axialen Richtung, d.h. der obere Abschnitt des Jochs, und dann werden die Stromschiene und die Spule befestigt. Daher ist es möglich, die Spule und die Stromschiene einfach zu befestigen, den von der Stromschiene und dem Ende der Spule eingenommenen Raum in der Motorkammer zu verringern und zu verhindern, dass die Stromschiene den Schlitz blockiert und den Kühlluftstrom behindert.
Außerdem sind die Positionen der Spitzenabschnitte aller Spulen in die inneren Schlitze integriert, was die Wickelvorrichtung vereinfachen und die Prozesszeit verkürzen kann. Der Baugruppenkörper ist ringförmig und parallel zum Joch angeordnet, wodurch die Kühlluft gleichmäßiger fließen kann. Die Stromschienenanordnung ist kompakt konfiguriert, wodurch die Gesamtlänge des Motors verkürzt und die Gesamtstruktur des Motors weiter vereinfacht werden kann.
Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, wird der Fachmann verstehen, dass die vorliegende Erfindung in irgend einer anderen spezifischen Form ausgeführt werden kann, ohne das technische Wesen oder ein wesentliches Merkmal davon zu ändern. Daher sollte es verstanden werden, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen in allen Aspekten illustrativ sind und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
[Beschreibung der Bezugszeichen]

10: Toroidmotor
100: Stator
110: Joch
115: Vorstehender Abschnitt
120: Zähne
130: Schlitz
200: Spule
200A: Spitzenabschnitt der Spule
200B: Distaler Endabschnitt der Spule
300: Stromschienenanordnung
310: Baugruppenkörper
320: Stromschiene
330: Anschlussklemme
20: Rotor
30: Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004286687 [0008]
JP 2006101656 [0010]

Claims

Toroidmotor, umfassend: ein ringförmiges Joch; eine Vielzahl von Zähnen, die radial aus dem Joch vorstehen und in einer Umfangsrichtung des Jochs voneinander beabstandet sind; und Spulen, die zwischen den beiden benachbarten Zähnen aus der Vielzahl von Zähnen angeordnet und um das Joch gewickelt sind, wobei ein Spitzenabschnitt jeder der Spulen, von dem aus ein Wickelvorgang der Spule beginnt, radial innerhalb des Jochs angeordnet ist.
Toroidmotor nach Anspruch 1, bei dem ein distaler Endabschnitt jeder der Spulen, an dem der Wickelvorgang der Spule endet, radial außerhalb des Jochs angeordnet ist.
Toroidmotor nach Anspruch 2, wobei sich der Spitzenabschnitt und der distale Endabschnitt jeder der Spulen basierend auf einer axialen Richtung zu einer Seite des Jochs hin erstrecken.
Toroidmotor nach Anspruch 2, wobei der Spitzenabschnitt jeder der Spulen benachbart zu einer radial inneren Oberfläche des Jochs angeordnet ist und der distale Endabschnitt jeder der Spulen so angeordnet ist, dass er von einer radial äußeren Oberfläche des Jochs beabstandet ist.
Toroidmotor nach Anspruch 4, wobei der Spitzenabschnitt jeder der Spulen benachbart zu einen der beiden Zähne angeordnet ist, die an zwei gegenüberliegenden Seiten jeder der Spulen angeordnet sind.
Toroidmotor nach Anspruch 5, wobei der distale Endabschnitt jeder der Spulen benachbart zu den anderen der beiden Zähne benachbart angeordnet ist.
Toroidmotor nach Anspruch 1, der ferner umfassend: eine Stromschienenanordnung, die elektrisch mit den Spulen verbunden ist, wobei die Stromschienenanordnung umfasst: einen ringförmigen Baugruppenkörper; und eine Vielzahl von Stromschienen, die radial aus dem Baugruppenkörper vorstehen.
Toroidmotor nach Anspruch 7, wobei die radiale Breite des Baugruppenkörpers gleich oder kleiner ist als die radiale Breite des Jochs.
Toroidmotor nach Anspruch 7, wobei der Baugruppenkörper und das Joch in einer axialen Richtung nebeneinander angeordnet sind.
Toroidmotor nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Stromschienen jeweils in Form eines Hakens vorgesehen sind und mit einem aus dem Spitzenabschnitt und einem distalen Endabschnitt jeder der Spulen verbunden sind.
Toroidmotor nach Anspruch 7, wobei einige der Vielzahl von Stromschienen radial nach innen aus dem Baugruppenkörper vorstehen und die übrigen Stromschienen radial nach außen aus dem Baugruppenkörper vorstehen.
Toroidmotor nach Anspruch 7, wobei die Stromschienenanordnung ferner eine Anschlussklemme umfasst, die mit einer externen Stromquelle verbunden ist, und die Anschlussklemme radial aus dem Baugruppenkörper vorsteht.
Toroidmotor nach Anspruch 12, wobei ein Durchgangsloch in einem zentralen Abschnitt der Anschlussklemme ausgebildet ist und durch die Anschlussklemme hindurch ausgebildet ist.
Toroidmotor nach Anspruch 7, bei dem ein vorstehender Abschnitt zwischen den beiden benachbarten Spulen aus den Spulen vorgesehen ist und weiter axial vorsteht als ein Jochabschnitt, um den jede der Spulen gewickelt ist.
Toroidmotor nach Anspruch 14, wobei eine untere Oberfläche des Baugruppenkörpers, die eine dem Joch zugewandte Oberfläche ist, flach ist.