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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehende Elektromaschine mit einem Stator, der durch Anordnen von Spulen einer Mehrzahl von Phasen in Schlitzen eines Statorkerns gebildet ist, und einem Rotor, der drehbar auf der inneren Umfangsseite des Stators angeordnet ist.
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HINTERGRUNDTECHNIK
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Beispielsweise werden in einem Stator zur Verwendung in einer drehenden Elektromaschine Dreiphasenspulen der U-Phase, V-Phase und W-Phase in einem Statorkern durch Verwendung von Montagegestellen zum Halten und Einsetzen der Dreiphasenspulen auf der inneren Umfangsseite des Statorkerns angeordnet. Nachdem die Dreiphasenspulen in einer Mehrzahl von Schlitzen des Statorkerns angeordnet sind, wird ein Spulenendstromleiterbereich, der von einer axialen Stirnseite des Statorkerns vorsteht, radial nach außen von dem Statorkern verformt.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Stators des Patentdokuments 1 wird zuerst eine Spule, die bergförmige, vorderseitige Spulenendbereiche, die sich innerhalb des Innendurchmessers eines Statorkerns befinden, Schlitzspulenbereiche, die in den Schlitzen angeordnet sind, und bergförmige, rückseitige Spulenendbereiche aufweist, geformt, bevor die Spule auf den Statorkern gewickelt wird. Außerdem werden Relaisspulenbereiche, die nach innen gebogen sind, zwischen den vorderseitigen Spulenendbereichen und den Schlitzspulenbereichen ausgebildet. Dann, nachdem die Spule von einer Stirnseite des Statorkerns von den Relaisspulenbereichen eingesetzt ist und das Einsetzen der Spule in den Statorkern beendet ist, werden die vorderseitigen Spulenendbereiche nach außen von dem Innendurchmesser des Kerns verformt.
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Somit kann die Spule in der in den Kern eingesetzten Form vorab geformt werden und kann in den Statorkern eingesetzt werden, wodurch eine Verformung der Spule verhindert werden kann, wenn die Spule in den Statorkern eingesetzt wird.
[Patentdokument 1]
Japanisches Patent Nr. 2523933 -
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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[Von der Erfindung zu lösendes Problem]
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In dem Patentdokument 1 werden jedoch die vorderseitigen Spulenendbereiche der Spule nach außen von dem Innendurchmesser des Kerns verformt, nachdem die Spule in den Statorkern eingesetzt ist. Somit kann, obwohl die Spule nicht verformt wird, wenn sie in den Statorkern eingesetzt wird, das Verformen der Spule nach dem Einsetzen in den Statorkern einen Stromleiterbereich oder eine Isolierungsbeschichtung in dem verformten Bereich beschädigen.
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Falls außerdem die vorderseitigen Spulenendbereiche nicht nach außen von dem Innendurchmesser des Statorkerns verformt werden und somit nach innen befindlich von dem Kerninnendurchmesser gehalten werden, wird die Möglichkeit, dass der Stromleiterbereich oder die Isolierungsbeschichtung der vorderseitigen Spulenendbereiche beschädigt wird, beseitigt, aber die vorderseitigen Spulenendbereiche befinden sich in der Nähe des Rotors. Falls außerdem ein Drehstellungssensor (z. B. ein Drehmelder) zum Erfassen der Drehstellung des Rotors auf der inneren Umfangsseite der vorderseitigen Spulenendbereiche angeordnet wird, kann das in den vorderseitigen Spulenendbereichen erzeugte Rauschen die Erfassungsgenauigkeit des Drehstellungssensors verringern. Um dieses Problem zu lösen, ist es möglich, den Drehstellungssensor von den vorderseitigen Spulenendbereichen entfernt anzuordnen. Dies vergrößert jedoch die Größe der drehenden Elektromaschine entsprechend wie weit sich der Drehstellungssensor von den vorderseitigen Spulenendbereichen entfernt befindet.
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Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich des obigen Problems des verwandten Stands der Technik entwickelt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine drehende Elektromaschine zu schaffen, deren Größe reduziert werden kann, während sie zum genauen Erfassen der Drehstellung eines Rotors geeignet ist.
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[Mittel zum Lösen des Problems]
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Eine drehende Elektromaschine gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen durch Anordnen von Spulen einer Mehrzahl von Phasen in einer Mehrzahl von Schlitzen, die entlang einer axialen Richtung eines Statorkerns ausgebildet sind, gebildeten Stator und einen drehbar auf einer inneren Umfangsseite des Stators vorgesehenen Rotor auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen der Mehrzahl von Phasen so angeordnet sind, dass in den Schlitzen der gleichen Phase eine Mehrzahl von Spulenstromleitern der gleichen Phase in einer radialen Richtung des Statorkerns einander benachbart angeordnet sind, in einem stirnseitigen Spulenendbereich, der von einer axialen Stirnseite des Statorkerns vorsteht, die Mehrzahl von Spulenstromleitern der gleichen Phase auf einer radial äußeren Umfangsseite einer inneren Umfangsstirnseite des Statorkerns angeordnet sind, und in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich, der von der anderen axialen Stirnseite des Statorkerns vorsteht, die Mehrzahl von Spulenstromleitern der gleichen Phase auf einer radial inneren Umfangsseite der inneren Umfangsstirnseite des Statorkerns angeordnet sind. Ferner ist die drehende Elektromaschine auch dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehstellungssensor zum Erfassen einer Drehstellung des Rotors auf der einen axialen Stirnseite des Statorkerns angeordnet ist.
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In dem Rotor in der drehenden Elektromaschine der vorliegenden Erfindung ist der Drehstellungssensor zum Erfassen der Drehstellung des Rotors auf einer axialen Stirnseite des Statorkerns angeordnet. In dem Fall, in dem der Drehstellungssensor auf der anderen axialen Stirnseite des Rotors angeordnet ist, befinden sich der andere stirnseitige Spulenendbereich und der Drehstellungssensor nahe beieinander. Somit wird ein Rauschen auf den Drehstellungssensor übereinandergelagert, wodurch die Erfassungsgenauigkeit verringert wird. In diesem Fall, falls der Drehstellungssensor so angeordnet ist, dass er ein Stören des anderen stirnseitigen Spulenendbereichs vermeidet, wird die axiale Abmessung der drehenden Elektromaschine vergrößert.
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Andererseits können durch Anordnen des Drehstellungssensors auf der einen axialen Stirnseite des Rotors der eine stirnseitige Spulenendbereich und der Drehstellungssensor voneinander entfernt angeordnet werden. Dies kann die Abnahme der Erfassungsgenauigkeit der Drehstellung von dem Drehstellungssensor unterdrücken und kann eine Erhöhung der axialen Abmessung der drehenden Elektromaschine verhindern.
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Somit kann durch Anordnen des Drehstellungssensors auf der einen axialen Stirnseite des Statorkerns die axiale Abmessung der drehenden Elektromaschine bei einem kleinen Wert gehalten werden, während die Drehstellung des Rotors genau erfasst wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine drehende Elektromaschine gemäß einer Ausführungsform zeigt.
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2 ist eine Querschnittsdarstellung, die die drehende Elektromaschine in einem Gehäuse gemäß der Ausführungsform angeordnet zeigt.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Stator gemäß der Ausführungsform zeigt.
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4 ist eine Querschnittsdarstellung, die den Stator aus einer axialen Richtung gemäß der Ausführungsform gesehen zeigt.
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine U-Phasenspule gemäß der Ausführungsform zeigt.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Spulenbaugruppe zeigt, die durch Kombinieren der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenspulen gemäß der Ausführungsform gebildet ist.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Eine bevorzugte Ausführungsform der oben beschriebenen, vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann die drehende Elektromaschine als ein Motor, als ein Generator und als ein Motor-Generator verwendet werden.
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Außerdem können die Spulen der Mehrzahl von Phasen durch Verwenden von rechteckigen Stromleitern mit einem im Wesentlichen quadratischen Querschnitt, rechteckigen Stromleitern mit einem flachen Querschnitt und dergleichen gebildet werden. Außerdem können die Spulen der Mehrzahl von Phasen durch rechteckige Stromleiter gebildet werden, die durch Bilden einer Isolierungsbeschichtung aus einem Isolierungsharz oder dergleichen auf dem gesamten Umfang eines Stromleiterbereichs aus Kupfer oder dergleichen erzeugt werden.
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Außerdem wird es bevorzugt, dass der Drehstellungssensor auf der inneren Umfangsseite des einen stirnseitigen Spulenendbereichs so angeordnet wird, dass er mit dem einen stirnseitigen Spulenendbereich axial überlappt.
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In diesem Fall kann der Drehstellungssensor innerhalb des Raums angeordnet werden, der sich auf der inneren Umfangsseite des einen stirnseitigen Spulenendbereichs befindet, wodurch die axiale Abmessung der drehenden Elektromaschine weiter verringert werden kann.
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Außerdem wird es bevorzugt, dass der Drehstellungssensor ein Drehmelder ist, der durch einen mit dem Rotor verbundenen Drehmelderrotor und einen Drehmelderstator, der so angeordnet ist, dass er einer äußeren Umfangsseite des Drehmelderrotors zugewandt ist, gebildet wird.
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In diesem Fall kann der Drehmelder als der Drehstellungssensor leicht angeordnet werden, während die verringerte Größe der drehenden Elektromaschine beibehalten wird.
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[Ausführungsform]
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Eine Ausführungsform einer drehenden Elektromaschine der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt weist eine drehende Elektromaschine 1 dieser Ausführungsform einen Stator 10, der durch Anordnen von Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W in einem verteilten Wicklungszustand in einer Mehrzahl von Schlitzen 21, die entlang einer axialen Richtung eines Statorkerns 2 gebildet sind, gebildet wird, und einen Rotor 6, der auf der inneren Umfangsseite des Stators 10 drehbar vorgesehen ist, auf.
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Wie in 3 und 5 gezeigt sind die Dreiphasenspulen 3U, 3W und 3W so angeordnet, dass: in den Schlitzen 21 der gleichen Phase eine Mehrzahl von Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase in einer radialen Richtung R des Statorkerns 2 aneinander angrenzend angeordnet sind, in einem stirnseitigen Spulenendbereich 30A, der von einer axialen Stirnseite 201A des Statorkerns 2 vorsteht, die Mehrzahl von Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase auf einer radial äußeren Umfangsseite R2 einer inneren Umfangsstirnseite 201 des Statorkerns 2 angeordnet sind, und in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B, der von der anderen axialen Stirnseite 201B des Statorkerns 2 vorsteht, die Mehrzahl von Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase in Richtung zu dem inneren Umfang in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 gebogen sind und auf einer radial inneren Umfangsseite R1 der inneren Umfangsstirnseite 221 des Statorkerns 2 angeordnet sind. Außerdem ist ein Drehstellungssensor 7 zum Erfassen der Drehstellung des Rotors 6 auf einer axialen Stirnseite des Statorkerns 2 angeordnet.
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Die drehende Elektromaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt wird die drehende Elektromaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform als ein Dreiphasenwechselstrom-(AC)-Motor für Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge und dergleichen verwendet und weist den Stator 10 auf, in dem die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W der U-Phase, V-Phase und W-Phase zu dem Statorkern 2 zusammengebaut sind.
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Außerdem sind die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W durch Verwenden von rechteckigen Stromleitern 301 strukturiert, die durch Bilden einer Isolierungsbeschichtung, wie beispielsweise ein Isolierungsharz, auf dem gesamten Umfang eines Stromleiterbereichs (eines Stromleiterbasismaterials) aus Kupfer oder dergleichen erzeugt werden. Die rechteckigen Stromleiter 301 haben einen insgesamt quadratischen Querschnitt.
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Wie in 5 gezeigt sind die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W der vorliegenden Ausführungsform in einer Wellenwicklungsform geformt, in der sich die Spulen aus dem Inneren der Schlitze 21 abwechselnd zu dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A und dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B so erstrecken, dass sie um eine Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 gewickelt sind. Außerdem sind die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W der vorliegenden Ausführungsform in einer Wellenwicklungsform durch Verwenden von zwei Spulenstromleitern 4 geformt, die in dem gleichen Schlitz 21 als ein Satz angeordnet sind. Außerdem sind die zwei Spulenstromleiter 4 durch zweifaches Wickeln eines kontinuierlichen rechteckigen Stromleiters 301 um die Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 ausgebildet.
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Wie in den 3 und 5 gezeigt, ist die Spule 3U, 3V, 3W jeder Phase durch Schlitzstromleiterbereiche 31, die in den Schlitzen 21 angeordnet sind, und Spulenendstromleiterbereiche 32, die so angeordnet sind, dass sie von den axialen Stirnseiten 201 des Statorkerns 2 vorstehen (d. h., außerhalb der Schlitze 21 angeordnet sind), geformt. Jeder Spulenendstromleiterbereich 32, der sich in dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A befindet, ist durch gebogene Eckstromleiterbereiche 321, die mit den Schlitzstromleiterbereichen 31 verbunden sind, von der einen axialen Stirnseite 201A des Statorkerns wegstehen und in der Umfangsrichtung C gebogen sind, und Umfangsstromleiterbereiche 322, die die gebogenen Eckstromleiterbereiche 321 verbinden, die jeweils mit den Schlitzstromleiterbereichen 31 verbunden sind und in der Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 angeordnet sind, geformt. Jeder Spulenendstromleiterbereich 32, der sich in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B befindet, ist durch gebogene Eckstromleiterbereiche 321, die mit den Schlitzstromleiterbereichen 31 verbunden sind, von der anderen axialen Stirnseite 201B des Statorkerns 2 wegstehen und zu der radial inneren Umfangsseite R1 gebogen sind, und Umfangsstromleiterbereiche 322, die die gebogenen Eckstromleiterbereiche 321 verbinden, die jeweils mit den Schlitzstromleiterbereichen 31 verbunden sind und in der Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 angeordnet sind, geformt.
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Die Umfangsstromleiterbereiche 322 sind in dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A und in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B in einer Kreisbogenform entlang der Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 ausgebildet. Außerdem können die Umfangsstromleiterbereiche 322 in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B in einer linearen Form ausgebildet sein.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, weisen in dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A die Umfangsstromleiterbereiche 322 jeder Phase einen Bereich, in dem die U-Phasenumfangsstromleiterbereiche 322 und die V-Phasenumfangsstromleiterbereiche 322 so angeordnet sind, dass sie einander in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 überlappen, einen Bereich, in dem die U-Phasenumfangsstromleiterbereiche 322 und die W-Phasenumfangsstromleiterbereiche 322 so angeordnet sind, dass sie einander in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 überlappen, und einen Bereich, in dem die V-Phasenumfangsstromleiterbereiche 322 und die W-Phasenumfangsstromleiterbereiche 322 so angeordnet sind, dass sie einander in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 überlappen, auf.
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Wie in 4 gezeigt sind zwei benachbarte U-Phasenschlitze 21U, zwei benachbarte V-Phasenschlitze 21V und zwei benachbarte W-Phasenschlitze 21W wiederholt nacheinander in dem Statorkern 2 ausgebildet. In dem Statorkern 2 der vorliegenden Ausführungsform sind zwei benachbarte Schlitze 21 jeder Phase an acht Stellen in der Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 ausgebildet. Somit sind 16 Schlitze 21 für jede Phase ausgebildet und insgesamt sind 48 Schlitze 21 für die drei Phasen ausgebildet.
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Die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W der vorliegenden Ausführungsform verwenden Sätze von zwei Spulenstromleitern 4, die in der radialen Richtung R zueinander benachbart in dem gleichen Schlitz 21 angeordnet sind, wobei alle zwei Sätze von zwei Spulenstromleitern 4 in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 zueinander benachbart in dem gleichen Schlitz 21 angeordnet sind. Somit sind in jedem Schlitz 21 die vier Spulenstromleiter 4 der gleichen Phase in der radialen Richtung R zueinander benachbart angeordnet. Ähnlich sind vier Spulenstromleiter 4 in der radialen Richtung R in jedem der Schlitze 21 der gleichen Phase, die zueinander benachbart sind, zueinander benachbart angeordnet.
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Wie in 5 gezeigt befindet sich ein Satz von zwei Spulenstromleitern 4, die sich in dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A auf der Innenseite in einer axialen Richtung L des Statorkerns 2 befinden, in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B auf der radial inneren Umfangsseite R1 des Statorkerns 2. Andererseits befindet sich ein Satz von zwei Spulenstromleitern 4, die sich in dem stirnseitigen Spulenendbereich 30A auf der Außenseite in der axialen Richtung L des Statorkerns befinden, in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B auf der radial äußeren Umfangsseite R2 des Statorkerns 2.
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In den Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W sind in jedem der benachbarten Schlitze 21 der gleichen Phase Sätze von zwei Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 zueinander benachbart angeordnet. Außerdem ist in jedem der benachbarten Schlitze 21 der gleichen Phase ein anderer Satz von zwei Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase zueinander benachbart auf der radial inneren Umfangsseite R1 eines Satzes von zwei Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase angeordnet.
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Außerdem sind in dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A in den Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W Sätze von zwei Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase, die in jedem Schlitz 21 der gleichen Phase angeordnet sind, in der axialen Richtung L des Statorkerns 2 zueinander benachbart angeordnet. Außerdem sind Sätze von zwei Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase, die in benachbarten Schlitzen 21 der gleichen Phase angeordnet sind, in vier Reihen in der axialen Richtung L des Statorkerns 2 angeordnet.
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Man beachte, dass die Sätze von zwei Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase, die in benachbarten Schlitzen 21 der gleichen Phase angeordnet sind, integral durch vierfaches Wickeln eines kontinuierlichen, rechteckigen Stromleiters 301 um die Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 gebildet werden können.
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Außerdem sind wie in 4 und 5 gezeigt in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B in den Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W zwei Spulenstromleiter 4 der gleichen Phase, die in einem der benachbarten Schlitze 21 der gleichen Phase angeordnet sind, und zwei Spulenstromleiter 4 der gleichen Phase, die in dem anderen der benachbarten Schlitze 21 der gleichen Phase angeordnet sind, in vier Reihen in der radialen Richtung des Statorkerns 2 angeordnet.
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Außerdem ist in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B von zwei Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase, die in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 in jedem Schlitz 21 der gleichen Phase zueinander benachbart angeordnet sind, ein Spulenstromleiter 4A in Richtung zu der radial inneren Umfangsseite R1 des Statorkerns 2 in einen Zustand gebogen, der senkrecht zu der Axialrichtung L des Statorkerns 2 ist. Der andere Spulenstromleiter 4B ist in Richtung zu der radial inneren Umfangsseite R1 des Statorkerns 2 gebogen und ist bezüglich der axialen Richtung L des Statorkerns 2 so beabstandet, dass der andere Spulenstromleiter 4B in der radialen Richtung R des Statorkerns zu dem einen Spulenstromleiter 4A benachbart angeordnet ist.
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Wie in 5 gezeigt werden in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B der vorliegenden Ausführungsform alle zwei benachbarten Schlitze 21 der gleichen Phase aus der Sicht einer Stirnseite in der axialen Richtung L des Statorkerns 2 als ein erster Schlitzsatz S1 bezeichnet und zwei benachbarte Schlitze 21 der gleichen Phase, die sich auf einer Seite der zwei Schlitze 21 der gleichen Phase des ersten Schlitzsatzes S1 in der Umfangsrichtung C befinden, werden als ein zweiter Schlitzsatz S2 bezeichnet. Außerdem werden in dem Bereich, in dem der erste Schlitzsatz S1 und der zweite Schlitzsatz S2 in der Umfangsrichtung C zueinander benachbart angeordnet sind, die Schlitze 21, die sich auf der Innenseite in der Umfangsrichtung C befinden, als innere Schlitze 21A bezeichnet und die Schlitze 21, die sich auf der Außenseite in der Umfangsrichtung C befinden, werden als äußere Schlitze 21B bezeichnet.
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In jedem radialen Stromleiterbereich 323 zwischen dem gebogenen Eckstromleiterbereich 321 und dem Umfangsstromleiterbereich 322 ändert sich die Anordnung der Spulenstromleiter 4 von dem Zustand, in dem die zwei Spulenstromleiter 4 in der axialen Richtung L des Statorkerns 2 in dem gebogenen Eckstromleiterbereich 321 zueinander benachbart sind, in den Zustand, in dem die zwei Spulenstromleiter 4 in der radialen Richtung R zueinander benachbart angeordnet sind.
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Die Spulenstromleiter 4 der Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W sind so angeordnet, dass sie sich von zwei benachbarten Schlitzen 21 der gleichen Phase (dem ersten Schlitzsatz S1) zu zwei Schlitzen 21 der gleichen Phase erstrecken, die an die zwei Schlitze 21 der gleichen Phase in der Umfangsrichtung C (den zweiten Schlitzsatz S2) angrenzen.
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Wie in 4 gezeigt ist in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B jeder Spulenstromleiter 4 in der V-Phasenspule 3V in der axialen Richtung L des Statorkerns 2 in einem mittleren Bereich in der Umfangsrichtung C des Statorkerns 2 beabstandet und weist einen inneren Bereich 325, der sich auf einer Seite C1 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 2 und auf der Innenseite in seiner axialen Richtung befindet, und einen äußeren Bereich 326, der sich auf der anderen Seite C2 in der Umfangsrichtung des Statorkerns 2 und auf der Außenseite in seiner axialen Richtung befindet, auf. Außerdem ist jeder Spulenstromleiter 4 in der U-Phasenspule 3U so angeordnet, dass er mit dem inneren Bereich 325 jedes Spulenstromleiters 4 in der V-Phasenspule 3V in einer axialen Richtung nach außen des Statorkerns 2 überlappt. Jeder Spulenstromleiter 4 in der W-Phasenspule 3W ist so angeordnet, dass er mit dem äußeren Bereich 326 jedes Spulenstromleiters 4 in der V-Phasenspule 3V in einer axialen Richtung nach innen des Statorkerns 2 überlappt.
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Außerdem sind wie in 5 gezeigt in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B die Sätze von zwei Spulenstromleitern 4 der Spule 3U, 3V, 3W jeder Phase, die in den Schlitzen 21 jeder Phase (den äußeren Schlitzen 21B) außen in der Radialrichtung R angeordnet sind, zwei Phasen entsprechend im Wesentlichen gleichmäßig in der Umfangsrichtung C in dem Bereich der Länge in der axialen Richtung L verteilt. Außerdem sind in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B die Sätze von zwei Spulenstromleitern 4 der Spule 3U, 3V, 3W jeder Phase, die in den Schlitzen 21 jeder Phase (den inneren Schlitzen 21A) innen in der radialen Richtung R angeordnet sind, zwei Phasen entsprechend im Wesentlichen gleichmäßig in der Umfangsrichtung C in dem Bereich der Länge in der axialen Richtung L in einem überlappenden Zustand mit den Sätzen von zwei Spulenstromleitern 4, die außen in der radialen Richtung R angeordnet sind, auf der Innenseite in der axialen Richtung L verteilt.
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Vor dem Zusammenbau in dem Statorkern 2 werden in den Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W der vorliegenden Ausführungsform ähnlich dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A die Spulenstromleiter 4 parallel zu der axialen Richtung L ausgebildet, in einer Wellenwicklungsform um die Umfangsrichtung C geformt und dann zu der Innenumfangsseite der radialen Richtung R so gebogen, dass sie den anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B bilden.
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Außerdem werden wie in 6 gezeigt die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W der vorliegenden Ausführungsform als eine Spulenbaugruppe 5 durch Kombinieren aller in dem Statorkern anzuordnender Spulen ausgebildet und die Spulenbaugruppe 5 wird gemeinsam in dem Statorkern 2 angeordnet. Man beachte, dass, obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, zum Bilden der Spulenbaugruppe 5 die Zusammenbaumontagegestelle zum Positionieren der Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W verwendet werden können. Außerdem können die Einsatzmontagegestelle zum Anordnen der Spulenbaugruppe 5 in dem Statorkern 2 verwendet werden, wodurch ein Einsetzen und Anordnen der Spulenbaugruppe 5 erleichtert werden kann.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist der Rotor 6 der vorliegenden Ausführungsform durch Anordnen eines Rotorkerns 62 mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten 621, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, auf der äußeren Umfangsseite einer Rotorwelle 61 ausgebildet.
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Der Drehstellungssensor 7 ist auf der inneren Umfangsseite des einen stirnseitigen Spulenendbereichs 30A so angeordnet, dass er mit dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A in der axialen Richtung L überlappt. Das heißt, der Drehstellungssensor 7 ist so angeordnet, dass wenigstens ein Teil des Drehstellungssensors 7 einer Position auf der inneren Umfangsseite des einen stirnseitigen Spulenendbereich 31A zugewandt ist.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist der Drehstellungssensor 7 der vorliegenden Ausführungsform ein Drehmelder (zweiphasensynchron), der durch einen Drehmelderrotor 71, der auf der äußeren Umfangsseite der Rotorwelle 61 angeordnet ist, und einen Drehmelderstator 72, der so angeordnet ist, dass er der äußeren Umfangsseite des Drehmelderrotors 71 zugewandt ist, ausgebildet ist. Drehmelderspulen sind jeweils auf dem Drehmelderrotor 71 und dem Drehmelderstator 72 so gewickelt, dass die entsprechenden Wicklungsrichtungen senkrecht zueinander sind. Bei einer an die Drehmelderspule des Drehmelderstators 72 angelegten Wechselspannung erfasst der Drehstellungssensor 7 die Drehstellung des Rotors 6 basierend auf der Phase der Wechselspannung, die von der Drehmelderspule des Drehmelderrotors 71 ausgegeben wird, die sich mit der Drehung des Rotors 6 ändert. Der Drehstellungssensor 7 erfasst die Drehstellungen in der Umfangsrichtung C der Mehrzahl von Permanentmagneten 621 in dem Rotor 6 bezüglich der Positionen in der Umfangsrichtung C, an denen die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W angeordnet sind, wodurch der Zeitpunkt des Anlegens einer Spannung an die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W gesteuert werden kann.
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Der Statorkern 2 und der Rotorkern 62 werden durch Stapeln von einer Mehrzahl von elektromagnetischen Stahlplatten in der axialen Richtung ausgebildet. Außerdem werden Endplatten 63 zum Halten des gestapelten Zustands der Mehrzahl von elektromagnetischen Stahlplatten auf beiden axialen Stirnseiten des Rotorkerns 62 vorgesehen. Ein äußerer Umfangsbereich in der Umfangsrichtung der Endplatte 63, die sich auf der anderen axialen Stirnseite befindet, weist zum Verhindern eines Störens der Spulenstromleiter 4 des anderen stirnseitigen Spulenendbereichs 30B eine herausgeschnittene Form auf.
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Außerdem sind wie in 1 und 2 gezeigt der Stator 10 und der Rotor 6 in einem Gehäuse 11 der drehenden Elektromaschine 1 angeordnet und der Drehmelderstator 72 ist an dem Gehäuse 11 befestigt. In der Rotorwelle 61 sind Lager 64 zum Lagern einer Drehung des Rotors 6 an äußeren Positionen auf beiden axialen Seiten der Position vorgesehen, an der der Rotorkern 62 angeordnet ist. Der Rotor 6 wird durch Halten des Rotorkerns 62 zwischen einem Flanschbereich 611 und einer Feststellschraube 612 gebildet, wobei das Paar Endplatten 63 zwischen ihnen angeordnet ist, wobei der Flanschbereich 611 zu der radial äußeren Umfangsseite der Rotorwelle 61 vorsteht. Außerdem ist der Drehstellungssensor 7 an einer Position zwischen dem Flanschbereich 611 und dem Lager 64 angeordnet.
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Vorteilhafte Effekte der drehenden Elektromaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform werden als nächstes beschrieben.
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Die drehende Elektromaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform erleichtert ein Anordnen der Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W im Statorkern 2 durch Gestalten der Form des anderen stirnseitigen Spulenendbereichs 30B und beseitigt auch den Bedarf, die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W nach dem Anordnen in dem Statorkern 2 weiter zu formen.
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Genauer wird in dem Statorkern der vorliegenden Ausführungsform der eine stirnseitige Spulenendbereich 30A zu der radial äußeren Umfangsseite R2 des Statorkerns 2 gebogen, bevor er in dem Statorkern 2 wie beim Stand der Technik angeordnet wird. Somit kann der eine stirnseitige Spulenendbereich 30A so geformt werden, dass er sich insgesamt auf der radial äußeren Umfangsseite R2 der inneren Umfangsstirnseite 221 in Zähnen 22 (Bereichen, die sich zwischen den Schlitzen 21 befinden) befindet. Man beachte, dass die Spulenendstromleiterbereiche 32, die sich in dem einen stirnseitigen Spulenendbereich 30A befinden, so geformt werden können, dass sie in Richtung zu der radial äußeren Umfangsseite R2 gebogen sind. Somit kann wie in 1 gezeigt, wenn der Rotor in dem Stator 10 eingesetzt und angeordnet ist, der durch Anordnen der Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W in dem Statorkern 2 geformt ist, der Rotor 6 von der einen axialen Stirnseite 201A des Statorkerns 2, an der sich der eine stirnseitige Spulenendbereich 30A befindet, eingesetzt und angeordnet werden. Somit kann der Rotor 6 leicht in dem Stator 10 angeordnet werden.
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Außerdem wird der andere stirnseitige Spulenendbereich 30B zu der radial inneren Umfangsseite R1 des Statorkerns 2 vorab gebogen, bevor er in dem Statorkern 2 angeordnet wird. Somit ist der andere stirnseitige Spulenendbereich 30B so geformt, dass er sich in den Schlitzen 21 insgesamt auf der radial inneren Umfangsseite R1 einer äußeren Umfangsstirnseite 211 befindet. Wenn daher wie in 1 gezeigt die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W in den Statorkern 2 eingesetzt und angeordnet werden, können die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W von der Seite der Dreiphasenspulen 3U, 3V, 3W, die den anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B bildet, in die eine axiale Stirnseite 201A des Statorkerns 2 eingesetzt und angeordnet werden. Somit können die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W leicht in dem Statorkern 2 angeordnet werden.
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Außerdem sind in den Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W eine Mehrzahl von Spulenstromleitern 4 der gleichen Phase in der radialen Richtung R des Statorkerns 2 zueinander benachbart in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B angeordnet. Somit kann die Größe, um die der andere stirnseitige Spulenendbereich 30B von der anderen axialen Stirnseite 201B des Statorkerns 2 vorsteht, auf der anderen Stirnseite in der axialen Richtung L des Stators 10 verringert werden.
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Somit kann der sich auf der anderen axialen Stirnseite 201B in dem Stator 10 befindliche Spulenendbereich 30B in der Größe in der axialen Richtung L verringert werden.
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Außerdem können in dem Stator 10 der vorliegenden Ausführungsform der eine stirnseitige Spulenendbereich 30A und der andere stirnseitige Spulenendbereich 30B in einer zusammengebauten Form vorab ausgebildet werden, bevor sie in dem Statorkern 2 angeordnet werden. Beide Spulenendbereiche 30A und 30B können, nachdem sie in dem Statorkern 2 zusammengebaut sind, als ein Produkt fast in der Form, wie sie in dem Statorkern 2 angeordnet werden, verwendet werden, ohne irgendwelche Formprozesse durchzuführen, wie beispielsweise einen Biegeformprozess und einen Kompressionsformprozess. Somit werden die Isolierungsbeschichtungen, die auf den Oberflächen der Spulenstromleiter 4 der Spulen 3 ausgebildet sind, kaum zerstört oder beschädigt. Daher kann die Qualität des Stators gemäß dem Stator 10 der vorliegenden Ausführungsform verbessert werden.
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Außerdem werden, wie in 6 gezeigt, in dem Stator 10 der vorliegenden Ausführungsform insbesondere die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W vorab zusammengebaut, bevor sie in den Statorkern 2 eingesetzt und angeordnet werden, so dass alle Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W gleichzeitig in den Statorkern 2 eingesetzt und angeordnet werden können. Somit können die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W sehr leicht in den Statorkern 2 eingesetzt und angeordnet werden. Man beachte, dass das Einsetzen und Anordnen der Spulen 3 in den Statorkern 2 durch eine vorbestimmte Einheit (eine vorbestimmte Zahl) zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden kann, und die Spulen, die in dem Statorkern 2 angeordnet sind, können durch Schweißen oder dergleichen gebondet werden.
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Außerdem ist in dem Rotor 6 in der drehenden Elektromaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform der Drehstellungssensor 7 zum Erfassen der Drehstellung des Rotors 6 auf der Rotorwelle 61 an einer Position auf der inneren Umfangsseite des einen stirnseitigen Spulenendbereichs 30A angeordnet, wie oben beschrieben ist.
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In dem Fall, in dem der Drehstellungssensor 7 auf der anderen axialen Stirnseite der Rotorwelle 61 angeordnet ist, befinden sich der andere stirnseitige Spulenendbereich 30B und der Drehstellungssensor 7 nahe beieinander. Somit wird auf den Drehstellungssensor 7 ein Rauschen übereinandergelagert, wodurch die Erfassungsgenauigkeit verringert wird. In diesem Fall wird, falls der Drehstellungssensor 7 so angeordnet ist, dass er ein Stören des anderen stirnseitigen Spulenendbereichs 30B vermeidet, die axiale Abmessung der drehenden Elektromaschine 1 vergrößert.
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Andererseits können durch Anordnen des Drehstellungssensors 7 auf der einen axialen Stirnseite der Rotorwelle 61 der eine stirnseitige Spulenendbereich 30A und der Drehstellungssensor 7 voneinander entfernt angeordnet werden. Dies kann die Abnahme der Erfassungsgenauigkeit der Drehstellung durch den Drehstellungssensor 7 abschwächen und kann eine Vergrößerung der axialen Abmessungen der drehenden Elektromaschine 1 verhindern.
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Somit kann durch Anordnen des Drehstellungssensors 7 auf der einen axialen Stirnseite des Statorkerns 2 die axiale Abmessung der drehenden Elektromaschine 1 bei einem kleinen Wert gehalten werden, während die Drehstellung des Rotors 6 genau erfasst wird.
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Somit können gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W leicht in dem Statorkern 2 angeordnet werden, eine hohe Qualität der Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W kann beibehalten werden und die Größe der drehenden Elektromaschine 1 kann verringert werden, während die Drehstellung des Rotors 6 genau erfasst wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine drehende Elektromaschine 1 umfasst: einen Stator 10, der durch Anordnen von Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W in einem Statorkern 2 gebildet ist, und einen Rotor 6, der auf einer inneren Umfangsseite des Stators 10 drehbar vorgesehen ist. Die Dreiphasenspulen 3U, 3V und 3W sind so angeordnet, dass in einem stirnseitigen Spulenendbereich 30A zwei Spulenstromleiter 4 der gleichen Phase auf einer radial äußeren Umfangsseite R2 einer inneren Umfangsstirnseite 221 des Statorkerns 2 angeordnet sind und in dem anderen stirnseitigen Spulenendbereich 30B zwei Spulenstromleiter 4 der gleichen Phase auf einer radial inneren Umfangsseite R1 der inneren Umfangsstirnseite 221 des Statorkerns 2 angeordnet sind. Ein Drehstellungssensor 7 zum Erfassen einer Drehstellung des Rotors 6 ist auf einer axialen Stirnseite des Statorkerns 2 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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