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公開番号2023074004
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-26
出願番号2022182812
出願日2022-11-15
発明の名称電気機械用のステータ、電気車両用の駆動装置、および車両
出願人ヴァレオ、イーオートモーティブ、ジャーマニー、ゲーエムベーハー,Valeo eAutomotive Germany GmbH
代理人個人,個人
主分類H02K 3/04 20060101AFI20230519BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】トルクリップルの小さい車両を駆動するための駆動装置の提供。
【解決手段】2つの端部側を有するステータコア20を有するステータにおいて、周方向に配置された多数の溝22が、前記ステータコア20に構成され、ステータ巻線26が、前記溝22において複数の巻線ゾーン27を占め、各巻線ゾーン27は、第1～第L層に径方向にさらに分割され、前記層は、第1～第(L/2)ダブル層を構成し、他の前記ダブル層の個数よりも少ない個数の前記ダブル層は、少なくとも1つの溝22により、他の前記ダブル層に対して所定の前記周方向と逆にずらされ、少なくとも1つのサブ巻線を含み、前記サブ巻線は、前記溝22内に配置された内側部分と、前記ステータコア20の前記端部側に配置された接続部分と、を含み、前記接続部分は、いずれの場合も導電的な態様で、前記電流経路に関して直接的に連続する2つの内側部分を接続する、ステータ。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
長手方向軸（２１）に沿って延びるとともに端部側（２４）と前記端部側（２４）の反対側に存在するさらなる端部側（２５）とを有するステータコア（２０）と、ステータ巻線（２６）と、を有する電気機械（７）用のステータ（３）であって、
－前記周方向に配置された多数の溝（２２）が、前記ステータコア（２０）に構成され、
－前記ステータ巻線（２６）は、前記溝（２２）における複数の巻線ゾーン（２７）を占め、
－前記ステータ巻線（２６）は、Ｎ個のストランド（Ｕ、Ｖ、Ｗ）と２・Ｐ個の極とを有し、溝（２２）の個数は２・Ｐ・Ｎ・ｑであり、Ｐ、Ｎおよびｑは自然数であり、ｑ≧２であり、
－各巻線ゾーン（２７）は、少なくともｑ＋１個の前記溝（２２）に亘って延び、
－各巻線ゾーン（２７）は、第１～第Ｌ層（３２ａ～３２ｆ）に径方向にさらに分割され、前記第１～第Ｌ層（３２ａ～３２ｆ）は、前記径方向においてそれらのシーケンスにしたがって指定され、前記層（３２ａ～３２ｆ）は、第１～第（Ｌ／２）ダブル層（３３ａ～３３ｃ）を構成し、第ｉ番目の前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）は、すべての１≦ｉ≦（Ｌ／２）に対して（２ｉ－１）番目および（２ｉ）番目の層（３２ａ～３２ｆ）を含み、Ｌ≧６かつ偶数であり、Ｌおよびｉは自然数であり、
－他の前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の個数よりも少ない個数の前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）は、少なくとも１つの溝（２２）によって、他の前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）に対して前記所定の周方向と逆にずらされ、
－前記周方向における各巻線ゾーン（２７）は、第１～第ｑサブ巻線ゾーン（３１ａ、３１ｂ）にさらに分割され、前記サブ巻線ゾーン（３１ａ、３１ｂ）は、いずれの場合もすべての層（３２ａ～３２ｆ）を含むとともに、前記周方向においてそれらのシーケンスにしたがって指定され、
－それぞれのストランド（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のための前記ステータ巻線（２６）は、相巻線（３４ｕ、３４ｖ、３４ｗ）を有し、
－前記相巻線（３４ｕ、３４ｖ、３４ｗ）は、電流経路を構成する少なくとも１つのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）を含み、前記少なくとも１つのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）は、前記溝（２２）内に配置された内側部分（３９、３９ａ～３９ｄ）と、前記ステータコア（２０）の前記端部側（２４、２５）に配置された接続部分（４０、４１）と、を含み、前記接続部分（４０、４１）は、いずれの場合も導電的な態様で、前記電流経路に関して直接的に連続する２つの内側部分（３９、３９ａ～３９ｄ）を接続する、
ステータ。
続きを表示（約 3,900 文字）【請求項２】
－前記サブ巻線（３５ａ）は、前記電流経路に関して連続する内側部分（３９）からなる複数の導体シーケンス（３６ａ～３６ｆ）を含み、
－各導体シーケンス（３６ａ～３６ｆ）は、前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）のうちの１つに配置されるとともに、前記ステータコア（２０）の完全な周回を構成し、
－前記導体シーケンスのうちの第１～第Ｌ／２導体シーケンス（３６ａ～３６ｃ）は、いずれの場合も周方向に沿って、特に所定の前記周方向に沿って延び、
－前記導体シーケンスのうちの第［（Ｌ／２）＋１］～第Ｌ導体シーケンス（３６ｄ～３６ｆ）は、いずれの場合も前記周方向と逆のさらなる周方向に沿って延びる、
請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記電流経路に関して他の導体シーケンス（３６ａ～３６ｅ）に直接的に続く各導体シーケンス（３６ｂ～３６ｆ）は、他の導体シーケンス（３６ａ～３６ｅ）とは異なるサブ巻線ゾーン（３１ａ、３１ｂ）に配置される、
請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
－前記サブ巻線（３５ａ）に対応するさらなるサブ巻線（３５ｂ）が設けられ、
－前記サブ巻線（３５ａ）の内側部分（３９）と同一の前記巻線ゾーン（２７）の同一の前記層（３２ａ～３２ｆ）に存在する前記さらなるサブ巻線（３５ｂ）のそれぞれの内側部分（３９）は、前記サブ巻線（３５ａ）の前記内側部分（３９）が存在する前記サブ巻線ゾーン（３１ａ、３１ｂ）とは異なるサブ巻線ゾーン（３１ａ、３１ｂ）に配置される、
請求項２または３に記載のステータ。
【請求項５】
－前記少なくとも１つのサブ巻線（３５ａ）のうちの１つは、第１タイプの第１～第Ｐ導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ）のセット（５０ａ、５０ｂ）を含み、前記第１タイプの第１～第Ｐ導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ）は、前記電流経路に関してそれらの指定シーケンスにおいて連続しているとともに、同一の前記ストランド（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のための直接的に隣り合う第１～第４巻線ゾーン（２７ａ～２７ｄ）にいずれの場合も配置され、
－前記第１タイプの各導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ）は、１つの第１内側部分（３９ａ）および１つの第２内側部分（３９ｂ）からなる第１～第（Ｌ／２）対（５４ａ～５４ｃ）を含み、前記対（５４ａ～５４ｃ）は、前記電流経路に沿ってそれらのシーケンスにしたがって指定され、
－前記第１および前記第２内側部分（３９ａ、３９ｂ）は、同一の前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の異なる層（３２ａ～３２ｆ）に配置され、
－前記第１対（５４ａ）は、前記第１ダブル層（３３ａ）に配置され、
－前記第２対（５４ｂ）は、前記第（Ｌ／２）ダブル層（３３ｃ）に配置され、
－前記第３対（５４ｃ）は、前記第２ダブル層（３３ｂ）に配置され、または前記第３～第（Ｌ／２）対（５４ｃ）は、前記第２～第［（Ｌ／２）－１］ダブル層（３３ｂ）に配置され、
－前記第１～第（Ｐ－１）導体シーケンス（５１ａ～５１ｃ）の前記内側部分が配置される前記第３巻線ゾーン（２７ｃ）は、前記電流経路に関して前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｃ）に続く前記導体シーケンス（５１ｂ～５１ｄ）が配置される前記第１巻線ゾーン（２７ａ）であり、
－前記第１～第（Ｐ－１）導体シーケンス（５１ａ～５１ｃ）の前記内側部分（３９）が配置される前記第４巻線ゾーン（２７ｄ）は、前記電流経路に関して前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｃ）に続く前記導体シーケンス（５１ｂ～５１ｄ）が配置される前記第２巻線ゾーン（２７ｂ）である、
請求項１に記載のステータ。
【請求項６】
－前記少なくとも１つのサブ巻線（３５ｂ）のうちの１つは、第２タイプの第１～第Ｐ導体シーケンス（５３ａ～５３ｄ）のセット（５２ａ、５２ｂ）を含み、前記第２タイプの第１～第Ｐ導体シーケンス（５３ａ～５３ｄ）は、前記電流経路に関してそれらの指定シーケンスにおいて連続しているとともに、同一の前記ストランド（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のための２つの直接的に隣り合う巻線ゾーン（２７ｅ、２７ｆ）にいずれの場合も配置され、
－前記第２タイプの各導体シーケンス（５３ａ～５３ｄ）は、１つの第１内側部分（３９ｃ）および１つの第２内側部分（３９ｄ）からなる第１～第（Ｌ／２）対（５４ｄ～５４ｆ）を含み、前記対（５４ｄ～５４ｆ）は、前記電流経路に沿ってそれらのシーケンスにしたがって指定され、
－前記第１および前記第２内側部分（３９ｃ、３９ｄ）は、前記対の前記指定に対応する前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の異なる層（３２ａ～３２ｆ）に配置され、
－前記接続部分（４１）のうちの１つによる前記第２タイプの前記第１～第（Ｐ－１）導体シーケンス（５３ａ～５３ｃ）は、前記電流経路に沿って後続の前記第２タイプの前記導体シーケンス（５３ｂ～５３ｄ）に接続し、後続の前記第２タイプの前記導体シーケンス（５３ｂ～５３ｄ）は、同一の前記ストランド（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のための２つの直接的に隣り合う巻線ゾーン（２７）に配置される、
請求項１または請求項５に記載のステータ。
【請求項７】
前記サブ巻線（３５ａ、３５ｂ）は、前記ステータコア（２０）の周りを周方向における反対方向に延びる、
請求項５および６に記載のステータ。
【請求項８】
－前記サブ巻線又はそれぞれのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）の前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）の前記対（５４ａ～５４ｆ）の前記第１内側部分（３９ａ、３９ｃ）は、前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の前記層（３２ａ～３２ｆ）の一方に配置され、前記サブ巻線又はそれぞれのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）の前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）の前記対（５４ａ～５４ｆ）の前記第２内側部分（３９ｂ、３９ｄ）は、前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の前記層（３３ａ～３３ｃ）の他方に配置される、または、
－前記サブ巻線又はそれぞれのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）の前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）の奇数番号が指定された前記対（５４ａ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｆ）の前記第１内側部分（３９ａ、３９ｃ）は、前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の前記層の一方（３２ａ～３２ｆ）に配置され、前記サブ巻線又はそれぞれのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）の前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）の奇数番号が指定された前記対（５４ａ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｆ）の前記第２内側部分（３９ｂ、３９ｄ）は、前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の前記層の他方（３２ａ～３２ｆ）に配置され、
前記サブ巻線又はそれぞれのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）の前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）の偶数番号が指定された前記対（５４ｂ、５４ｅ）の前記第１内側部分（３９ａ、３９ｃ）は、前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の前記層の前記他方（３２ａ～３２ｆ）に配置され、前記サブ巻線又はそれぞれのサブ巻線（３５ａ、３５ｂ）の前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）の偶数番号が指定された前記対（５４ｂ、５４）の前記第２内側部分（３９ｂ、３９ｄ）は、前記ダブル層（３３ａ～３３ｃ）の前記層の前記一方（３２ａ～３２ｆ）に配置される、
請求項５～７の一項に記載のステータ。
【請求項９】
－前記サブ巻線又はそれぞれのサブ巻線は、前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）の合計ｑセット（５０ａ～５０ｃ、５２ａ～５２ｃ）を含み、前記導体シーケンス（５１ａ～５１ｄ、５３ａ～５３ｄ）は、同一の前記サブ巻線ゾーン（３１ａ、３１ｂ）にいずれの場合も配置され、
－前記電流経路に関して同一の前記サブ巻線（３５ａ、３５ｂ）の他のセット（５０ａ、５０ｂ、５２ａ、５２ｂ）に直接的に続く各セット（５０ｂ、５０ｃ、５２ｂ、５２ｃ）は、前記他のセット（５０ａ、５０ｂ、５２ａ、５２ｂ）とは異なるサブ巻線ゾーン（３１ａ、３１ｂ）に配置される、
請求項５～８の一項に記載のステータ。
【請求項１０】
電気車両（１）用の駆動装置（２）であって、
－請求項１～９の一項に記載のステータ（３）であって、回転磁界を生成するように規定されたステータ（３）と、
－前記回転界の磁気エネルギーを、前記駆動装置（２）の回転出力運動（５）に変換するためのコンバータ装置（４）と、を備え、
前記コンバータ装置（４）は、
－ロータ（６）と、
－変速部（９）と、
を有し、
前記ロータ（６）は、前記ステータ（３）と協働して回転電気機械（７）を構成し、これにより、前記ロータ（６）は、前記回転界に応じて２つの対向する回転方向のうちの一方に選択的に設定可能である回転ロータ運動（８）に設定可能であり、
前記変速部（９）は、前記回転ロータ運動（８）を前記回転出力運動（５）に変速するように規定され、前記コンバータ装置（４）は、前記好適な回転方向（１０）として、前記回転ロータ運動（８）の２つの前記回転方向のうちの一方を有し、前記好適な回転方向（１０）は、前記所定の周方向に対応する、
駆動装置（２）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械用のステータに関する。本発明は、電気車両用の駆動装置、および車両に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電気で駆動される車両において、好適なＮＶＨ（ノイズ、振動、ハーシュネス）の挙動を達成するためには、理想的に滑らかなトルクの伝達、すなわちできる限りリップルの小さいトルクの伝達が望まれる。これは、特に、駆動装置の電気機械における小さいトルクリップルおよび小さい寄生力により達成される。電気機械のステータのステータ巻線の場合、必要な個数の巻線が、ステータのステータコアにおいて、巻線の張り出しが少なく対称的に配置されるべきであるとともに、簡単かつ高いプロセス信頼性を有する自動生産を視野に入れた生産しやすい方法で接続されるべきである。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、トルクリップルの小さい車両を駆動するためのオプションを規定するという目的に基づいている。
【０００４】
この目的は、本発明によれば、長手方向軸に沿って延びるとともに端部側と前記端部側の反対側に存在するさらなる端部側とを有するステータコアと、ステータ巻線と、を有する電気機械用のステータであって、周方向に配置された多数の溝が、前記ステータコアに構成され、前記ステータ巻線は、前記溝における複数の巻線ゾーンを占め、前記ステータ巻線は、Ｎ個のストランドと２・Ｐ個の極とを有し、溝の個数は２・Ｐ・Ｎ・ｑであり、Ｐ、Ｎおよびｑは自然数であり、ｑ≧２であり、各巻線ゾーンは、少なくともｑ＋１個の前記溝に亘って延び、各巻線ゾーンは、第１～第Ｌ層に径方向にさらに分割され、前記第１～第Ｌ層は、径方向においてそれらのシーケンス（順序）にしたがって指定され、前記層は、第１～第（Ｌ／２）ダブル層を構成し、第ｉ番目の前記ダブル層は、すべての１≦ｉ≦（Ｌ／２）に対して（２ｉ－１）番目および（２ｉ）番目の層を含み、Ｌ≧６かつ偶数であり、Ｌおよびｉは自然数であり、他の前記ダブル層の個数よりも少ない個数の前記ダブル層は、少なくとも１つの溝により、他の前記ダブル層に対して前記所定の周方向と逆にずらされ、前記周方向における各巻線ゾーンは、第１～第ｑサブ巻線ゾーンにさらに分割され、前記サブ巻線ゾーンは、いずれの場合もすべての層を備えるとともに、前記周方向においてそれらのシーケンスにしたがって指定され、それぞれのストランドのための前記ステータ巻線は、相巻線を含み、前記相巻線は、電流経路を構成する少なくとも１つのサブ巻線を含み、前記少なくとも１つのサブ巻線は、前記溝内に配置された内側部分と、前記ステータコアの前記端部側に配置された接続部分と、を含み、前記接続部分は、いずれの場合も導電的な態様で、前記電流経路に関して直接的に連続する２つの内側部分を接続するステータにより達成される。
【０００５】
電気機械用の本発明によるステータは、ステータコアを有する。ステータコアは、長手方向軸に沿って延びる。ステータコアは、端部側と、さらなる端部側と、を有する。さらなる端部側は、端部側の反対側に存在する。ステータは、ステータ巻線を有する。多数の溝が、ステータコアに構成される。溝は、周方向に配置される。ステータ巻線は、溝における複数の巻線ゾーンを占める。ステータ巻線は、Ｎ個のストランドと、２・Ｐ個の極と、を有している。溝の個数は、２・Ｐ・Ｎ・ｑである。Ｐ、Ｎおよびｑは自然数である。ｑは、２よりも大きい。各巻線ゾーンは、少なくともｑ＋１個の溝に亘って延びる。各巻線ゾーンは、第１～第Ｌ層に径方向にさらに分割される。Ｌは６より大きく、かつ偶数である。層は、径方向においてそれらのシーケンスにしたがって指定される。層は、第１～第（Ｌ／２）ダブル層を構成する。第ｉ番目のダブル層は、すべての１≦ｉ≦（Ｌ／２）に対して（２ｉ－１）番目および（２ｉ）番目の層を含む。Ｌおよびｉは自然数である。Ｌは６より大きく、かつ偶数である。他のダブル層の個数よりも少ない個数のダブル層は、少なくとも１つの溝により、他のダブル層に対して所定の周方向と逆にずらされる。周方向における各巻線ゾーンは、第１～第ｑサブ巻線ゾーンにさらに分割される。サブ巻線ゾーンは、いずれの場合もすべての層を備える。サブ巻線ゾーンは、周方向においてそれらのシーケンスにしたがって指定される。それぞれのストランドのためのステータ巻線は、相巻線を有する。相巻線は、電流経路を構成する少なくとも１つのサブ巻線を備える。サブ巻線は、溝内に配置された内側部分と、ステータコアの端部側に配置された接続部分と、を有する。接続部分は、いずれの場合も導電的な態様で、前記電流経路に関して直接的に連続する２つの内側部分を接続する。
【０００６】
本発明は、巻線ゾーンが不均一に占められる場合、ＮＶＨの挙動が、回転ロータ運動の一方の回転方向において、他方の回転方向に沿うよりも良好に達成されるという構想に基づいている。このようなダブル層の配置は、ステータ巻線の不均一ピッチとも称され得る。ダブル層が所定の周方向に沿って部分的にずらされるため、電気機械の回転方向に沿ったわずかなトルクリップルを達成することができる。このようにして、電気機械の非常に滑らかな運転が達成されると同時に、ステータ巻線は溝に対称的に配置される。
【０００７】
典型的には、ステータコアは、積層された、および／または相互に分離した多数の個々のシートから構成される。この範囲で、ステータコアは、積層ステータコアとも称され得る。断面平面は、特に、径方向により、および周方向により定義される。径方向分割部は、特に長手方向軸および径方向により定義される面上に延びる。
【０００８】
好適には、各巻線ゾーンは、少なくとも２つの溝に亘って、特に好適には少なくとも３つの溝に亘って、または少なくとも４つのグループに延びる。電気機械の同一相に関連付けられたステータ巻線の部分は、典型的には、各巻線ゾーンに配置される。
【０００９】
層の個数は、６、８、１０、１２、１４または１６であり得る。特に、径方向外側のダブル層、径方向内側のダブル層、または径方向中央のダブル層がずらされ得る。長手方向軸に対して垂直な断面平面において、各巻線ゾーンは、中央径方向分割部により、第１側と第２側とにさらに分割され得る。ここで、第２側は、所定の周方向に沿って第１側に連続し得る。第１側における各巻線ゾーンは、第２側におけるよりも溝の小さい断面積を占め得る。分割部は、ｘが奇数である場合にそれぞれの巻線ゾーンの［（ｘ＋１）／２］番目の溝を通って延び得るとともに、また、ｘが偶数である場合にそれぞれの巻線ゾーンの（ｘ／２）番目の溝と［（ｘ＋１）／２］番目の溝との間で中心となるように延び得る。ｘは、それぞれの巻線ゾーンが占める溝の個数を表す。
【００１０】
本発明による駆動装置のステータ巻線は、丸線巻線として構成され得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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