DE102007005364A1

DE102007005364A1 - Motor mit vereinfachter Konstruktion und mit dieser in Beziehung stehende Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102007005364A1
Application number: DE102007005364A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kariya Nashiki; Shinji Kariya Makita; Yoshinobu KAriya Kamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2007-08-16
Also published as: JP2007215305A; KR100878297B1; US20070182266A1; US7825561B2; CN101017990B; CN101017990A; KR20070080837A

Abstract

Ein bürstenloser Motor und eine damit in Verbindung stehende Steuervorrichtung sind bei einer Konstruktion offenbart, bei der ein Stator U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Statorpole aufweist, wobei zwei der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Statorpole darauf jeweils Phasenwicklungen tragen, und zwar bei Abwesenheit einer ausgewählten Phasenwicklung, welche auf den verbleibenden einen der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Statorpole bezogen ist. Die jeweiligen Phasenwicklungen besitzen Endabschnitte, die an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden sind. Eine Dreiphasen-Wechselspannung wird an die jeweiligen Phasenwicklungen und an den Verbindungspunkt angelegt, damit der Stator die Möglichkeit erhält, eine elektromagnetische Wirkung zu erzeugen, um dadurch einen Rotor drehbar anzutreiben. Die Statorpole können in Gestalten gemäß trapezförmiger Gestalten ausgebildet sein, um eine Interferenz zwischen zugeordneten Komponententeilen zu minimieren, und zwar zum Zwecke eines einfachen Zusammenbaus bei hoher Produktivität und Effizienz und bei Reduzierung der Drehmomentrauhigkeit.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-31446, die am 08. Februar 2006 angemeldet wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme voll miteinbezogen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Motoren, die in Motorfahrzeugen installiert sind und auch in Lastwagen installiert sind, und betrifft damit in Beziehung stehende Steuervorrichtungen, und spezieller einen Motor und eine damit in Beziehung stehende Steuervorrichtung zum Steuern solch eines Motors.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es wurden bereits früher Versuche unternommen bürstenlose Motore für die Verwendung in Motorfahrzeugen zu schaffen. Solche bürstenlose Motore enthalten Statorpole, die Wicklungen in Form von konzentrierten Windungen tragen und zwar für jeweilige Phasen, und ein derartiger bürstenloser Motor ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 6-261513 offenbart und in den 1 bis 3 veranschaulicht.

27 zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine schematische Konstruktion solch eines verwandten bürstenlosen Motors zeigt, und 28 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie AA-AA in 27.

Der in den 27 und 28 gezeigte bürstenlose Motor hat die Form eines Vierpol- und Sechsschlitz-Motors vom bürstenlosen Typ. Der bürstenlose Motor enthält einen Stator mit einer Wicklungsstruktur, die aus sogenannten konzentrierten Windungen zusammengesetzt ist, und besitzt Statorpole, welche darauf die jeweiligen Phasenwicklungen tragen, die in Form von konzentrierten Windungen darauf gewickelt sind.

Der bürstenlose Motor umfasst einen Statorkern 4, der von einem Motorgehäuse 6 gehaltert wird und der eine Statorwicklung 5 trägt, und einen Rotorkern 2, der innerhalb des Statorkernes 4 drehbar angeordnet ist und auf einer Rotorwelle 1 getragen ist, die drehbar innerhalb des Motorgehäuses 6 gehaltert ist und zwar mit Hilfe eines Paares an Lagern 3, die darin montiert sind.

Der Statorkern 4 besitzt ein erstes Paar von radial nach innen vorragenden U-Phasen-Ruhepolen TBU1, TBU2, ein zweites Paar von radial nach innen vorragenden V-Phasen-Ruhepolen TBV1, TBV2, und drittes Paar von radial nach innen ragenden oder vorspringenden W-Phasen-Ruhepolen TBW1, TBW2. Die U-Phasen-Ruhepole TBU1, TBU2 tragen U-Phasenwindungen WBU1, WBU2. Die V-Phasen-Ruhepole TBV1, TBV2 tragen V-Phasenwindungen oder -wicklungen WBV1, WBV2. In ähnlicher Weise tragen die W-Phasen-Ruhepole TBW1, TBW1 W-Phasenwindungen oder -wicklungen WBW1, WBW2.

29 zeigt ein Entfaltungsdiagramm des Stators in einem Zustand, bei dem die Entfaltung in einer Umfangsrichtung desselben erfolgt ist und zwar in einer Windung, um eine Versetzungs- oder Verschiebungsbeziehung unter den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwindungen zu veranschaulichen. Auf der Abszisse ist ein elektrischer Winkel mit der einen Windung aufgetragen, die in einem Winkel von 720° ausgebildet ist.

Wie in 29 gezeigt ist, sind die U-Phasenwicklungen WBU1, WBU2 elektrisch miteinander verbunden. Die V-Phasenwicklungen WBV1, WBV2 sind elektrisch miteinander verbunden. In ähnlicher Weise sind die W-Phasenwicklungen WBW1, WBW2 elektrisch miteinander verbunden. Die U-Phasenwicklung WBU2, die V-Phasenwicklung WBV2 und W-Phasenwicklung WBW2 sind mit einem neutralen Verbindungspunkt N in einer Sternschaltung verbunden.

Wie in den 27 und 28 gezeigt ist, besitzt der Rotorkern 2 einen Außenumfang, auf welchem Permanentmagnete 7 getragen sind, von denen jeder als N-Pol magnetisiert ist, und auch Permanentmagnete, von denen jeder als S-Pol magnetisiert ist, die abwechselnd an dem Außenumfang des Rotorkernes 2 positioniert sind. Der bürstenlose Motor, der mit dieser Konstruktion ausgeführt ist, wurde daher intensiv für industrielle und Heim-Anwendungen verwendet.

Ein anderer Typ eines Dreiphasen-Wechselstrommotors wurde vorgeschlagen und ist in der US Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. US 2005/0189843 A1 offenbart.

30 zeigt eine Querschnittsansicht, die solch einen Dreiphasen-Wechselstrommotor darstellt und zwar mit vier Polen in zwölf Schlitzen. Die 31 und 32 zeigen Layout-Diagramme, welche die Beziehung zwischen den Gestalten der Statorpole wiedergeben, und zwar gesehen von einem inneren Umfangsbereich eines Stators, der in 30 gezeigt ist, und mit den zugeordneten Wicklungen, die auf den Statorpolen getragen sind, die in einer geradlinigen Form entfaltet sind und auf der Abszisse in Form eines elektrischen Winkels auf einer Umfangsrichtung aufgetragen sind. Da der Dreiphasen-Wechselstrommotor vier Pole besitzt, ist der gesamte Umfang des Stators in einem elektrischen Winkel von 0 bis 720° veranschaulicht.

31 zeigt einen beispielhaften Fall, bei dem die Statorwicklung in einem Wicklungs-Windungsmuster angeordnet ist, und 32 zeigt einen anderen beispiel haften Fall, bei dem die Statorwicklung in einem Wellen-Windungsmuster angeordnet ist.

Wie in 30 gezeigt ist, umfasst der Dreiphasen-Motor M nach dem Stand der Technik einen Stator S, der feststehend in einem Motorgehäuse 6 gehaltert ist und einen Innenumfangsbereich besitzt, der mit einer Vielzahl an radial nach innen weisenden Statorpolen 11 bis 22 ausgestattet ist, ferner mit einer Statorwicklung SW, die auf den Statorpolen 11 bis 22 gewickelt ist, mit einem Rotor 2 mit einem Außenumfang, an welchem abwechselnd N-Pole 7 und S-Pole 8 vorgesehen sind. Wie in 1A gezeigt ist, besitzt der Stator 6 auch Schlitze S11 bis S22, die in Umfangsrichtung benachbart zu den Statorpolen S11 bis S22 jeweils ausgebildet sind.

Wie in den 30 und 31 gezeigt ist, nehmen die Schlitze S22, S16 die U-Phasenwicklungen 23, 29 auf, und die Schlitze S13, S19 nehmen die invertierten U-Phasenwicklungen 26, 32 auf. In gleicher Weise nehmen die Schlitze S12, S18 die V-Phasenwicklungen 25, 31 auf, und die Schlitze S15, S21 nehmen die invertierten V-Phasenwicklungen 28, 34 auf. In ähnlicher Weise nehmen die Schlitze S14, S20 die W-Phasenwicklungen 27, 33 auf und die Schlitze S17, S11 nehmen die invertierten W-Phasenwicklungen 30, 24 auf.

Der in 32 gezeigte Motor MA unterscheidet sich von dem Motor M, der in den 30 und 31 gezeigt ist, in Bezug auf die Wicklungsmuster, Wicklung in dem Schlitz die gleiche Anzahl von Windungen aufweist wie diejenige Windungszahl von jeder Wicklung in jedem Schlitz in dem Stator, der in den 30 und 31 gezeigt ist. Bei den Motoren M und MA werden die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen mit einem Dreiphasen-Erregerwechselstrom in der gleichen Weise beaufschlagt, so dass beide Motore M und MA Drehmomentsausgangsgrößen in den gleichen elektromagnetischen Aktionen oder Wirkungen erzeugen, so dass ein Antrieb in der gleichen Weise erfolgt.

33 zeigt ein anderes Beispiel eines Dreiphasen-Wechselstrommotors MB mit einem Stator SB, der Statorpole enthält, von denen jeder in einer im Wesentlichen dreieckförmigen Gestalt ausgebildet ist, wenn man von einem Außenumfang eines Rotors (nicht gezeigt) blickt. Der Stator SB besitzt dreieckförmige Statorpole 11x bis 22x, die in 33 in einer entfalteten Form aufgetragen sind und zwar entsprechend einem elektrischen Winkel von 0 bis 720°. Der Stator SB enthält U-Phasenwicklungen 23x, 29x und invertierte U-Phasenwicklungen 26x, 32x. In gleicher Weise enthält der Stator SB V-Phasenwicklungen 25x, 31x und invertierte V-Phasenwicklungen 28x, 34x. In ähnlicher Weise enthält der Stator SB W-Phasenwicklungen 27x, 33x und invertierte W-Phasenwicklungen 30x, 24x.

Der Stator SB unterscheidet sich von dem Stator SA des Motors MA, der in 32 gezeigt ist, dadurch, dass die Statorwicklung des Stators SB in einer trapezförmigen Konfiguration angeordnet ist, während die Statorwicklung des Stators SA in einer rechteckförmigen Konfiguration angeordnet ist. Die Statorwicklung des Motors MB, der in 33 gezeigt ist, besitzt Merkmale, wonach eine Wicklungslänge verkürzt werden kann und zwar mit dem Auftreten eines kleineren oder geringeren Überlappungsbereiches zwischen den Wicklungsteilen von Wicklungsendabschnitten in zwei Phasen und jeweiligen Windungen oder Wicklungsabschnitten, die in stumpfen Winkeln gebogen sind. Dies resultiert in der Möglichkeit die Wicklungsendabschnitte der Windungen oder Wicklungsteile zu minimieren und zwar bei einfacher Herstellbarkeit der Wicklungsabschnitte (windings) und unter Reduzierung der Herstellungskosten. Ein anderer Vorteil solch eines Motors besteht aus einer Wirkung, gemäß welcher der Stator in einer Umfangsrichtung verwunden ist.

Der herkömmliche bürstenlose Motor, der in den 27 und 28 gezeigt ist, besteht aus einem Dreiphasen-Wechselstrommotor einer sogenannten konzentrierten Wicklungsstruktur. Die Motorwindungen oder Wicklungsabschnitte müssen auf jeweilige Statorpole aufgewickelt werden, wodurch die Struktur des Motors kompliziert wird. Zusätzlich müssen die Motorwicklungsabschnitte in den Schlitzen an einer Rückseite derselben platziert werden, was zu einem Nachteil führt und zwar zu einem Abfall in der Produktivität beim Wickeln der Motorwicklungen. Ferner ergibt sich aufgrund solch einer Struktur ein Nachteil dahingehend, dass sich eine Schwierigkeit bei der Miniaturisierung des Motors bei hohem Wirkungsgrad und niedrigen Kosten einstellt. Da ferner der Stator eine Konstruktion aufweist, die mit lediglich drei Ruhepolen in einem elektrischen Winkel von 360° ausgebildet ist, kann der Motor mit diesem Stator kaum eine magnetomotorische Kraft in einem Sinuswellenmuster erzeugen, um ein präzises rotierendes Magnetfeld zu erzeugen. Dies führt zu einem Nachteil entsprechend einer Schwierigkeit der Anwendung solch einer Konstruktion bei synchronen Reluktanzmotoren und auch vielfältigen Motoren, die ein Reluktanzdrehmoment verwenden, oder auch bei Induktionsmotoren.

Ferner kann der Stator, der eine Motorwicklung bzw. Wicklungsabschnitte mit einer Umschließungswicklung (lap winding) besitzt, wie in den 30 und 31 gezeigt ist, in einer Vollteilungs-Wicklung ausgeführt werden und mit einer verteilten Wicklung, wodurch der Stator die Möglichkeit erhält eine elektromotorische Kraftverteilung in einem glatten Sinuswellenmuster zu erzeugen. Jedoch müssen die Wicklungsabschnitte in die jeweiligen Schlitze über Öffnungsabschnitte eingeführt werden, was zu einem Nachteil führt und zwar zu einer Abnahme in dem Raumbelegungsverhältnis der Wicklungen. Ein weiterer Nachteil entsteht in Verbindung mit dem Wicklungsende der Teilwicklung, welches eine verlängerte axiale Länge besitzt, was zu einer Schwierigkeit bei der Miniaturisierung eines Motors führt. Zusätzlich ergibt sich noch ein weiterer Nachteil entsprechend einem Absinken der Produktivität der Teilwicklungen (windings). Der Stator mit Motorwicklungsabschnitten, die als Wellen-Wicklungsabschnitte ausgebildet sind, wie in 32 gezeigt ist, ist mit dem gleichen Nachteil behaftet wie dem Nachteil des Stators, der in 31 gezeigt ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Nachteile entwickelt und es ist Aufgabe der Erfindung einen Motor zu schaffen, der eine Vereinfachung in den Wicklungsabschnitten erreicht, um die Motorstruktur zu vereinfachen und zwar mit einer vereinfachten Wicklungsstruktur, die zur Verfügung steht, um Wicklungsabschnitte in einen Zustand für einen einfachen Einbau oder Zusammenbau zu formen und zu platzieren. Dies führt zu der Möglichkeit, dass der Motor mit hoher Produktivität hergestellt werden kann und dabei ein vereinfachtes Herstellungsverfahren erreicht wird. Dies schafft die Möglichkeit, dass der Motor ein erhöhtes Raumbelegungsverhältnis der Wicklungsabschnitte erreicht, wobei jedoch gleichzeitig auch der Wirkungsgrad verbessert wird. Mit diesen Wirkungen in Kombination kann die vorliegende Erfindung einen Motor realisieren, der eine verbesserte Produktivität, Miniaturisierung, hohen Wirkungsgrad und niedrige Kosten mit sich bringt.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Dreiphasen-Wechselstrommotor mit einem Stator, der erste Phasenstatorpole besitzt, auf denen eine erste Phasenwicklung oder Wicklungsabschnitt getragen ist, ausgewählt aus einer U-Phasenwicklung, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung, mit zweiten Phasenstatorpolen, auf denen eine zweite Phasenwicklung getragen ist, ausgewählt aus der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung, und mit dritten Phasenstatorpolen bei Abwesenheit einer dritten Phasenwicklung, ausgewählt aus der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung, und mit einem Rotor, der innerhalb der Statorpole des Stators drehbar gehaltert ist. Die erste und die zweite Phasenwicklung werden durch Erregerströme erregt, die dadurch erhalten werden, indem man einen Dreiphasen-Wechselstrom synthetisiert, so dass der Stator die Möglichkeit erhält elektromagnetisch eine Dreiphasen-Wechsel-Elektromagnetwirkung hervorzubringen, durch die der Rotor angetrieben wird.

Bei solch einer Konstruktion eines Dreiphasen-Wechselstrommotors ist bei der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung eine Phasenwicklung entfernt, wodurch eine weitere Vereinfachung in der Wicklungsstruktur des Stators erreicht wird. Beispielsweise bei einem Stator, der lediglich durch eine U-Phasenwicklung und eine W-Phasenwicklung bei Abwesenheit einer V-Phasenwicklung gebildet ist, wird die U-Phasenwicklung mit einem U-Phasenstrom Iu und einem V-Phasenstrom –Iv erregt und zwar in einem negativen Potenzial, und die W-Phasenwicklung wird mit einem W-Phasenstrom Iw und dem V-Phasenstrom –Iv entsprechend einem negativen Potenzial erregt. Dies bewirkt, dass die U-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung eine elektromagnetische Wirkung für einen Erregerstrom der V-Phasenwicklung liefern. Solch eine Wicklungsstruktur kann bei einer Motorkonstruktion angewendet werden, die eine Vielphasenwicklung aufweist, die auf dem Stator als Umschließungswicklung (lap winding) gewickelt ist, als Wellenwicklung oder als konzentrierte Wicklungsmuster gewickelt ist.

Bei der oben erläuterten Wicklungsstruktur liegt der Erregerstrom von jeder Wicklung entsprechend der U-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung bei dem 1,732-fachen des Stromes einer Phasenwicklung eines normalen bürstenlosen Dreiphasen-Motors und zwar nimmt bei einfacher Betrachtung der Kupferverlust des Motors auf einen Wert von dem Zweifachen zu. Da jedoch eine effektive Ausnutzung eines Leerraumes erreicht wird, was aus dem Fehlen der V-Phasenwicklung resultiert und einer Vergrößerung eines Raumbelegungsverhältnisses der Wicklungen aufgrund der Vereinfachung der Wicklungen erreicht wird, besitzt der Dreiphasen-Motor nach der vorliegenden Erfindung einen Kupferverlust, der in dem gleichen Ausmaß vorhanden ist. Zusätzlich führt die vereinfachte Wicklungsstruktur zu einer Verbesserung in der Produktivität des Motors.

Ferner kann bei dem Stator, der eine Wellen-Wicklungsstruktur aufweist, das Platzieren der Wicklungen konvertiert werden mit der Möglichkeit den Motor in einfacher Weise zusammenbauen zu können. Zusätzlich ermöglicht solch eine Wicklungsstruktur, dass der Stator in einer einfachen Weise zusammengebaut werden kann und zwar nach dem Platzieren des Stators in einer axialen Richtung des Rotors, ohne dass dabei eine Interferenz zwischen zugeordneten Komponententeilen auftritt oder bei minimaler Interferenz zwischen zugeordneten Komponententeilen. Wenn die Wicklungsabschnitte in einem vereinfachten Wicklungsmuster hergestellt werden und ausgebildet werden, kann der Motor mit einer bemerkenswert erhöhten Produktivität hergestellt werden, wobei die Wicklungsabschnitte in hohen Raumbelegungsverhältnissen platziert werden können.

Obwohl es viele Möglichkeiten für den Motor gibt, Wicklungsabschnitte aufzuweisen, die einer Sternschaltung angeordnet sind, kann der Stator die Form einer Wicklungsstruktur aufweisen, bei welcher eine V-Phasenwicklung einer Delta-Wicklung beseitigt ist. Dies ermöglicht die Realisierung eines Dreiphasen-Inverters, der weit verbreitet in der Industrie und bei Heimanwendern verwendet wird, und auch mit hoher Wirksamkeit oder hohem Wirkungsgrad verwendet wird. Zusätzlich besitzt der Motor drei Anschlüsse, die es ermöglichen, dass die drei Phasenströme Iu, Iv, Iw frei gesteuert oder geregelt werden können. Dies führt zu der Möglichkeit eine Stromsteuerung zu erreichen, wie diese zum Steuern des harmonischen Stromes der dritten Ordnung wünschenswert ist, was bei herkömmlichen Motoren, die in einer Sternschaltung realisiert sind, schwierig zu erreichen ist.

Ferner kann ein Statorkern in der Konfiguration in einen dreidimensionalen Kern mit einer Struktur modifiziert werden, bei der ein Wicklungsende der Wicklung oder des Wicklungsabschnitts nicht an beiden Endflächen des Statorkernes in einer axialen Richtung des Rotors vorragt und zwar ohne Kompromissbildung in Verbindung mit den vorteilhaften Merkmalen der vorliegenden Erfindung.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Zweiphasen-Wechselstrommotor mit einem Stator mit Statorpolen, von denen jeder in einer im Wesentlichen dreieckförmigen Gestalt und einer im Wesentlichen trapezförmigen Gestalt ausgebildet ist, die eine A-Phasenwicklung und eine B-Phasenwicklung tragen, die auf die Statorpole in Wellen-Wicklungsmustern aufgewickelt sind und zwar jeweils, wobei ein Rotor drehbar innerhalb der Statorpole des Stators angeordnet ist.

Bei solch einem Zweiphasen-Wechselstrommotor können die Wicklungsabschnitte in geringeren Biegewinkeln ausgebildet werden mit dem Vorteil einer einfachen Fabrikation der Wicklungsabschnitte und einem Zusammenbau der Wicklungsabschnitte an dem Stator. Auch führt solch eine Wicklungsstruktur zu einer Reduzierung der Größe eines Wicklungsendabschnitts mit dem Ergebnis, dass eine einfache Herstell barkeit der Wicklungsabschnitte erreicht wird und die Größe der Wicklungsabschnitte minimiert werden kann und die Herstellung des Motors bei niedrigen Kosten ermöglicht wird.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor mit einem Stator, der mit einem U-Phasenstatorpol ausgestattet ist, auf welchem eine U-Phasenwicklung getragen ist, mit einem V-Phasenstator und einem W-Phasenstator, auf denen eine W-Phasenwicklung getragen wird, wobei die erste und die zweite Phasenwicklung Endabschnitte aufweisen, die an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden sind. Die Steuervorrichtung umfasst einen Dreiphasen-Inverter mit einem ersten Ausgangsanschluss, der mit dem Verbindungspunkt verbunden ist, an welchen die erste und die zweite Phasenwicklung angeschlossen sind, umfasst einen zweiten Ausgangsanschluss, der mit der ersten Phasenwicklung verbunden ist, und einen dritten Ausgangsanschluss, der mit der zweiten Phasenwicklung verbunden ist.

Mit solch einer Steuervorrichtung kann der bürstenlose Motor mit Dreiphasen-Erregerströmen bei hohem Wirkungsgrad angetrieben werden, wobei jedoch die Möglichkeit erreicht wird, dass der Motor in einer vereinfachten Konstruktion realisiert werden kann nachdem nämlich eine der drei Phasenwicklungsabschnitte beseitigt worden ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Entfaltungsdiagramm, welches einen Dreiphasen-Wechselstrommotor gemäß einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wiedergibt, mit einem Stator, der in einer Umfangsrichtung desselben entsprechend elektrischen Winkeln entfaltet ist;
2 ein anderes Entfaltungsdiagramm, welches eine modifizierte Form des Dreiphasen-Wechselstrommotors der ersten Ausführungsform zeigt, die in 1 dargestellt ist;
3 ein Entfaltungsdiagramm, welches einen Dreiphasen-Wechselstrom einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung darstellt und zwar mit einem Stator, der in der Umfangsrichtung desselben entsprechend elektrischen Graden aufgefaltet ist;
4 ein Entfaltungs- oder Auffaltungsdiagramm, welches eine modifizierte Ausführungsform des Dreiphasen-Wechselstrommotors der zweiten Ausführungsform darstellt, die in 3 wiedergegeben ist;
5 ein Entfaltungsdiagramm, welches einen Dreiphasen-Wechselstrommotor einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, mit einem Stator, der in einer Umfangsrichtung entsprechend elektrischen Graden entfaltet ist;
6 ein Entfaltungsdiagramm, welches einen Dreiphasen-Wechselstrommotor einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, mit einem Stator, der in einer Umfangsrichtung desselben entsprechend elektrischen Graden entfaltet ist;
7 ein Entfaltungsdiagramm, welches einen Dreiphasen-Wechselstrommotor einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, mit einem Stator, der in einer Umfangsrichtung desselben entsprechend elektrischen Graden entfaltet ist;
8 ein Entfaltungsdiagramm, welches eine abgewandelte Ausführungsform des Dreiphasen-Wechselstrommotors der fünften Ausführungsform wiedergibt, die in 7 zeigt ist;
9 ein Entfaltungsdiagramm, welches eine andere modifizierte Ausführungsform des Dreiphasen-Wechselstrommotors der fünften Ausführungsform zeigt, die in 7 wiedergegeben ist;
10 ein Entfaltungsdiagramm, welches eine noch andere modifizierte Ausführungsform des Dreiphasen-Wechselstrommotors der fünften Ausführungsform darstellt, die in 7 gezeigt ist;
11 ein Entfaltungsdiagramm, welches einen Dreiphasen-Wechselstrommotor einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, mit einem Stator, der in einer Umfangsrichtung desselben gemäß elektrischen Winkeln entfaltet ist;
12 ein schematisches Diagramm, welches einen Satz von Wicklungsabschnitten zeigt, die mit einem ersten und einem zweiten Erregerstrom erregt werden und zwar nach dem Empfang einer ersten bzw. zweiten Erregerspannung;
13 ein schematisches Diagramm, welches einen bürstenlosen Dreiphasen-Motor mit ersten und zweiten Phasenwicklungen darstellt, an die eine Dreiphasen-Wechselspannung angelegt ist;
14 ein schematisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen Zweiphasen-Strömen wiedergibt, die durch den bürstenlosen Dreiphasen-Motor fließt, mit ersten und zweiten Phasenwicklungen und mit einer Dreiphasen-Wechselspannung;
15 ein schematisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen Zweiphasen-Strömen wiedergibt, die durch den bürstenlosen Dreiphasen-Motor fließen und zwar mit ersten und zweiten Phasenwicklungen und mit einer Dreiphasen-Wechselspannung;
16 ein Schaltungsdiagramm eines Dreiphasen-Inverters, der als Steuervorrichtung für den Dreiphasen-Wechselstrommotor dient, mit den zwei Wicklungsabschnitten, die in 13 gezeigt sind;
17 eine schematische Ansicht, die einen Dreiphasen-Wechselstrommotor mit vier Wicklungsabschnitten veranschaulicht, die durch Zweiphasen-Ströme im Ansprechen auf eine Dreiphasen-Wechselspannung erregt werden;
18 eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zweiphasen-Motor mit vier Statorpolen einer siebten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
19 ein Entfaltungsdiagramm, welches den Zweiphasen-Motor darstellt, der in 18 gezeigt ist, mit einem Stator, der in einer Umfangsrichtung desselben entsprechend elektrischen Winkeln entfaltet ist;
20A bis 20C schematische Wicklungsdiagramme, welche eine Grundsequenz beim Zusammenfügen von ersten und zweiten Wicklungsabschnitten und Statorpolen des Zweiphasen-Motors zeigen, der in 19 dargestellt ist;
21 ein schematisches Wicklungsdiagramm, welches eine modifizierte Form des Zweiphasen-Motors darstellt, der in 20C gezeigt ist;
22 eine auseinandergezogene schematische Ansicht, die einen Statorkern darstellt, der in Form einer Vielzahl von Statorkernelementen gebildet ist, jedes mit Statorpolen ausgestattet;
23A bis 23C schematische Ansichten, die eine Grundsequenz des Zusammenfügens oder Zusammenbauens der Statorkernelemente wiedergibt;
24 eine schematische Querschnittsansicht, die einen Statorkern in einem zusammengesetzten Zustand darstellt;
25 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die einen Schritt gemäß der Ausbildung eines Wicklungsabschnitts veranschaulicht;
26 eine schematische Ansicht, die einen Schlitztyp-Statorkern darstellt, der eine modifizierte Ausführungsform des bürstenlosen Motors bildet, der in den 23A bis 23C gezeigt ist;
27 eine Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur eines herkömmlichen bürstenlosen Motors veranschaulicht;
28 eine Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur eines herkömmlichen bürstenlosen Motors zeigt, der in 27 dargestellt ist;
29 eine Entfaltungsansicht eines Stators, wobei die Beziehung zwischen den Statorpolen und den Wicklungsabschnitten des herkömmlichen Motors veranschaulicht ist, der in 28 gezeigt ist;
30 eine Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur eines anderen herkömmlichen bürstenlosen Motors darstellt;
31 eine Entfaltungsansicht eines Stators, die die Beziehung zwischen Statorpolen und Wicklungsabschnitten des herkömmlichen Motors zeigen, der in 30 dargestellt ist;
32 eine Entfaltungsansicht eines Stators, wobei die Beziehung zwischen Statorpolen und Wicklungsabschnitten eines anderen herkömmlichen Motors veranschaulicht ist;
33 eine Entfaltungsansicht eines Stators, wobei die Beziehung zwischen Statorpolen und Wicklungsabschnitten eines noch anderen herkömmlichen Motors veranschaulicht ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden nun Motore vielfältiger Ausführungsformen und eine damit in Beziehung stehende Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiter unten in Einzelheiten unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht so zu interpretieren, dass sie auf solche Ausführungsformen beschränkt ist, die weiter unten beschrieben werden, da nämlich technische Konzepte der vorliegenden Erfindung in Kombination mit anderen bekannten Technologien implementiert werden können oder auch mit einer anderen Technologie kombiniert werden können, die Funktionen bietet, die äquivalent zu solchen bekannten Technologien sind.
In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile durch allen Ansichten hindurch. Auch wird bei der folgenden Beschreibung eine Erläuterung von gleichen Komponententeilen von einer Ausführungsform, die gleich sind mit denjenigen einer anderen Ausführungsform weggelassen, es sei jedoch darauf hingewiesen, dass gleiche Bezugszeichen gleiche Komponententeile in allen Zeichnungen bzw. Figuren bezeichnen.
Es wird nun ein bürstenloser Motor gemäß einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf 1 weiter unten beschrieben. Der bürstenlose Motor 10, der in 1 gezeigt ist, besitzt die gleiche mechanische Konstruktion wie der Vierpol-Dreiphasen-Motor M, der in den 30 und 31 gezeigt ist, mit der Ausnahme eines wesentlichen Merkmals der vorliegenden Erfindung, und mit den gleichen Komponententeilen wie denjenigen des Motors, der in den 30 und 31 gezeigt ist, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet sind.
Die vorliegende Erfindung weist das wesentliche Merkmal auf, das unter den drei Phasenwicklungen 23, 24, 25 des Stators S, der in den 30 und 31 gezeigt ist, eine einzelne Phasenwicklung weggelassen ist. Beispielsweise kann die V-Phasenwicklung weggelassen werden. In einem solchen Fall werden die Wicklungen 25, 28, 31, 34 von dem Stator S entfernt, wie in 31 gezeigt ist. Bei solch einer Wicklungsstruktur wird die U-Phasenwicklung mit einem Erregerstrom von Iu–Iv erregt, das heißt durch eine Summe aus einem U-Phasenstrom Iu und einem V-Phasenstrom –Iv. In ähnlicher Weise wird die W-Phasenwicklung mit einem Erregerstrom von Iw–Iv erregt, das heißt mit einer Summe aus dem W-Phasenstrom Iw und dem V-Phasenstrom –Iv. Wenn die U-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung mit derartigen Erregerströmen bei Fehlen der V-Phasenwicklung erregt werden, kann der Motor 10 nach der vorliegenden Ausführungsform die gleiche Dreiphasen-Wechsel-Elektromagnetwirkung erzeugen wie diejenige des Dreiphasen-Motors, der in den 30 und 31 gezeigt ist.
1 zeigt eine beispielhafte Konstruktion oder Struktur eines Wellen-Wicklungsmotors nach der vorliegenden Ausführungsform. Der Motor 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Stator ST, der die gleiche Struktur wie der Stator SA hat, der in 32 gezeigt ist, mit der Ausnahme einer Struktur, bei der die Wicklungen 25, 28, 31, 34 von den Wellenwicklungen entfernt sind, die in 32 gezeigt sind.
Spezifischer gesagt besitzt der Stator ST des Motors 10 der vorliegenden Ausführungsform einen inneren Umfangsbereich, der mit einer Vielzahl von radial nach innen weisenden Statorpolen 11 bis 22 ausgestattet ist, mit einer ersten Phasenwicklung A1, die aus Wicklungsabschnitten 23, 26, 29, 32 zusammengesetzt ist, die in Schlitzen S22 bzw. S13 bzw. S16 bzw. S19 aufgenommen sind, und besitzt eine zweite Phasenwicklung A2, die aus Wicklungsabschnitten 24, 27, 30, 33 zusammengesetzt ist, die in Schlitzen S11 bzw. S14 bzw. S17 bzw. S20 aufgenommen sind, mit einem Rotor (nicht gezeigt), der drehbar innerhalb des Stators ST gehaltert ist und einen äußeren Umfangsbereich besitzt, der mit Permanentmagneten ausgestattet ist, die als N-Pole und S-Pole in vier Polen magnetisiert sind.
Somit ist keine Phasenwicklung entsprechend der V-Phasenwicklung auf dem Stator ST aufgewickelt.
In 1 ist auf der Abszissenachse ein elektrischer Winkel aufgetragen und gibt eine Drehung oder Windung einem elektrischen Winkel von 720° an.
Während der Motor 10 nach der vorliegenden Ausführungsform hier unter Hinweis auf eine beispielhafte Struktur beschrieben wurde, bei der die V-Phasenwicklung entfernt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine als Beispiel gewählte Struktur beschränkt. Es ist unnötig hervorzuheben, dass die U-Phasenwicklung oder die W-Phasenwicklung anstelle der V-Phasenwicklung bei modifizierten Strukturen weggelassen oder entfernt sein kann.
(Modifizierte Ausführungsform der ersten Ausführungsform)
2 zeigt ein beispielhaftes Verdrahtungsdiagramm einer Statorwicklung in einer modifizierten Ausführungsform der Statorwicklung des Motors 10, der in 1 gezeigt ist.
Bei dem modifizierten Wicklungsmuster, welches in 2 gezeigt ist, sind Wicklungsabschnitte 24, 27, 30, 33 der W-Phasenwicklung A2 in einer Richtung entgegengesetzt zu denjenigen der Wicklungsabschnitte 24, 27, 30, 33 der W-Phasenwicklung A2 gewickelt, die in 1 gezeigt ist. Demzufolge ist die W-Phasenwicklung in einer entgegengesetzten Drahtverbindung angeschlossen, damit der gleiche Strom durch die Wicklungsabschnitte 24, 27, 30, 33 fließen kann. Die Wicklungsstrukturen, die in den 1 und 2 gezeigt sind, bringen unterschiedliche Interferenz-Konsequenzen mit sich und somit können die Wicklungsstrukturen abhängig von einem Herstellungsverfahren ausgewählt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Ein bürstenloser Motor 10A einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiter unten unter Hinweis auf die 3 beschrieben.
Bei dem bürstenlosen Motor 10A der vorliegenden Ausführungsform besitzt ein Stator STA umfangsmäßig beabstandete Statorpole 40 bis 51, die in gleich beabstandeten Positionen jeweils in einer dreieckförmigen Konfiguration ausgebildet sind, wobei die dreieckförmigen Statorpole abwechselnd auf einer gemeinsamen Umfangslinie des Stators STA angeordnet sind. Der Stator STA besitzt Schlitze S40 bis S51, die jeweils zwischen benachbarten Statorpolen ausgebildet sind.
Bei dem bürstenlosen Motor 10A der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Stator STA eine U-Phasenwicklung 53 und eine W-Phasenwicklung 54 bei Abwesenheit einer V-Phasenwicklung.
Spezieller ausgedrückt besitzt gemäß der Darstellung in 3 die U-Phasenwicklung 53 einen Wicklungsabschnitt 53a, der in dem Schlitz S40 aufgenommen ist, einen Wicklungsabschnitt 53b, der in dem Schlitz S43 aufgenommen ist, einen Wicklungsabschnitt 53c, der in dem Schlitz S46 aufgenommen ist, und einen Wicklungsabschnitt 53d, der in dem Schlitz S49 aufgenommen ist. In ähnlicher Weise besitzt die W-Phasenwicklung 54 einen Wicklungsabschnitt 54a, der in dem Schlitz S41 aufgenommen ist, einen Wicklungsabschnitt 54b, der in dem Schlitz S44 aufgenommen ist, einen Wicklungsabschnitt 54c, der in dem Schlitz S46 aufgenommen ist, und einen Wicklungsabschnitt 54d, der in dem Schlitz S50 aufgenommen ist.
Wie in 3 dargestellt ist, ist keine dritte Phasenwicklung, die der V-Phasenwicklung entspricht, in den Schlitzen S42, S45, S48, S51 des Stators STA gewickelt.
In 3 ist auf der Abszissenachse ein elektrischer Winkel aufgetragen und gibt eine Drehung oder Windung in einem elektrischen Winkel von 720° an.
Bei einer derartigen Struktur, wie sie oben erläutert ist, besitzt der Motor 10A der vorliegenden Ausführungsform vielfältige vorteilhafte Wirkungen. Das heißt, da die U-Phasenwicklungen 53 und die W-Phasenwicklung 54 jeweils in geringeren oder kleineren Biegewinkeln gebogen sind, kann die Statorwicklung einfach hergestellt werden. Zusätzlich besitzen die U-Phasenwicklung 53 und die W-Phasenwicklung 54 jeweils minimierte Wicklungsendabschnitte, was zu einer Einfachheit der Herstellung der Statorwicklung in einer kleinen Größe und bei niedrigen Kosten führt. Darüber hinaus besitzt der Motor 10A der vorliegenden Ausführungsform eine elektromagnetische Wirkung mit einem Effekt, bei welchem der Stator in einer Umfangsrichtung verwunden ist (skewed). Dies führt zu einer bemerkenswerten Reduktion der Drehmomentrauhigkeit oder Drehmomentwelligkeit bei einem minimalen zahnförmigen Drehmoment, so dass dadurch ein weicher oder glatter Betrieb des Motors bei niedriger Vibration realisiert werden kann.
Bei alternativen Ausführungsformen können die dreieckförmigen Statorpole des Stators 6A vielfältige Konfigurationen aufweisen. Das heißt die dreieckförmigen Statorpole des Stators 6A können jeweils in trapezförmige Gestalten modifiziert werden. Ferner können die dreieckförmigen Statorpole des Stators STA auch gerundete Ecken aufweisen, wenn dies gewünscht wird.
Bei einer anderen alternativen Ausführungsform können benachbarte Statorpole 42, 43 ohne einen Wicklungsabschnitt in dem Schlitz 542, benachbarte Statorpole 45, 46 ohne Wicklungsabschnitt in dem Schlitz 545, benachbarte Statorpole 48, 49 ohne Wicklungsabschnitt in dem Schlitz S48 und benachbarte Statorpole 51, 40 ohne Wicklungsabschnitt in dem Schlitz S51 in kombinierte Statorpole zusammengeführt sein und zwar jeweils in rhombischen Gestalten, wie in 4 gezeigt ist.
(Dritte Ausführungsform)
Es wird nun weiter unten ein bürstenloser Motor 10B einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf 5 beschrieben.
Bei dem bürstenlosen Motor 10B der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Stator STB konzentrierte Wicklungsabschnitte oder Wicklungen wie zum Beispiel eine U-Phasenwicklung, die zusammengesetzt ist aus U-Phasenwicklungen TBU1 und TBU2, die elektrisch miteinander verbunden sind, mit einer U-Phasenwicklung TBU1 mit einem Eingang, der mit einen U-Phasen-Eingangsanschluss verbunden ist, einer W-Phasenwicklung, bestehend aus W-Phasenwicklungen TBW1 und TBW2, die elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die W-Phasenwicklung TBW1 einen Eingang aufweist, der mit einem W-Phasen-Eingangsanschluss verbunden ist.
Die U-Phasenspule TBU1 und die W-Phasenspule oder -wicklung TBW2 besitzen jeweilige Ausgangsanschlüsse, die mit einem V-Phasenanschluss verbunden sind. Bei solch einem Schaltungsdiagramm mit dem Stator STB der vorliegenden Ausführungsform ist die U-Phasenwicklung TBU1 in Richtung des Uhrzeigersinne gewickelt. Im Gegensatz dazu ist bei dem Stator eines herkömmlichen bürstenlosen Motors, der in 29 gezeigt ist und der drei Phasenwicklungen enthält, die U-Phasenwicklung TBU1 in einer Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gewickelt.
(Vierte Ausführungsform)
Es wird unter Hinweis auf 6 ein bürstenloser Motor 10C einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der bürstenlose Motor 10C der vorliegenden Ausführungsform besitzt die gleiche Struktur oder Konstruktion wie der herkömmliche Motor, der in den 27 bis 29 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass ein Stator STC, der eine Statorwicklung inkorporiert, in einem Wellen-Wicklungsmuster ausgebildet ist.
Das heißt, der Stator STC umfasst ein erstes Paar an nach innen vorspringenden feststehenden U-Phasen-Statorpolen 61, 64, ein zweites Paar von nach innen vorspringenden ortsfesten V-Phasen-Statorpolen 62, 65 und ein drittes Paar von nach innen vorspringenden ortsfesten W-Phasen-Statorpolen 63, 66, in welchen ein Rotor (nicht ge zeigt), der Permanentmagnete in Form von N-Polen und Permanentmagnete in Form von S-Polen trägt, drehbar gehaltert ist.
Bei dem bürstenlosen Motor 10C der vorliegenden Ausführungsform sind eine U-Phasenwicklung 67, eine V-Phasenwicklung 68 und eine V-Phasenwicklung 69 auf zugeordnete Ruhe-Statorpole des Stators STC in Wellen-Wicklungsmustern gewickelt.
Spezifischer ausgedrückt umfasst die U-Phasenwicklung 67 einen ersten Wicklungsabschnitt 67a, der auf den Statorpol 61 gewickelt ist, und einen zweiten Wicklungsabschnitt 67b, der auf den Statorpol 64 gewickelt ist. Die V-Phasenwicklung 68 umfasst einen ersten Wicklungsabschnitt 68a, der auf den Stator 62 aufgewickelt ist und einen zweiten Wicklungsabschnitt 68b, der auf den Statorpol 65 aufgewickelt ist. Die W-Phasenwicklung 69 umfasst einen ersten Wicklungsabschnitt 69a, der auf den Statorpol 63 gewickelt ist, und einen zweiten Wicklungsabschnitt 69b, der auf den Statorpol 66 gewickelt ist.
Bei einer solchen Konstruktion eines bürstenlosen Motors 10C besitzt die Statorwicklung des Stators STC die gleiche Funktion wie diejenige einer Wicklung, die in 29 gezeigt ist.
Ein bürstenloser Motor 10D einer fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Hinweis auf 7 beschrieben.
Bei dem bürstenlosen Motor 10D der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Stator STD eine U-Phasenwicklung 67 und eine W-Phasenwicklung 69, wobei die V-Phasenwicklung 68 aus der Struktur des Stators STC entfernt ist, die in 6 gezeigt ist.
Spezifischer ausgedrückt umfasst die U-Phasenwicklung 67 einen ersten und einen zweiten Wicklungsabschnitt 67a, 67b, die jeweils auf die U-Phasen-Statorpole 61, 64 gewickelt sind. Die W-Phasenwicklung 69 umfasst erste und zweite Wicklungsab schnitte 69a, 69b, die jeweils auf die W-Phasen-Statorpole 63, 66 gewickelt sind. Somit besitzen die V-Phasen-Statorpole 62, 65 keine Wicklungsabschnitte, welche die V-Phasenwicklung 68 bilden, wie in 6 gezeigt ist.
Bei solch einer Wicklungsanordnung des bürstenlosen Motors 10D, der in 7 gezeigt ist, bei dem die Statorwicklung lediglich die U-Phasenwicklung 67 und die W-Phasenwicklung 69 aufweist, wobei die V-Phasenwicklung 68 entfernt ist oder nicht vorhanden ist, wird die U-Phasenwicklung 67 mit einem Erregerwechselstrom beaufschlagt, der einen Strom inkorporiert, der den Faktor kompensiert, der auf einen V-Phasen-Erregerstrom bezogen ist, bezogen auf die V-Phasenwicklung, die entfernt ist, das heißt einen Erregerwechselstrom, der bei einem Gesamtwert von Iu–Iv liegt, was gleich ist einer Summe aus einem U-Phasen-Erregerstrom Iu und einem V-Phasen-Erregerstrom –Iv mit dem negativen Potenzial. In ähnlicher Weise wird an die W-Phasenwicklung ein Erregerwechselstrom angelegt, der den Stromfaktor inkorporiert, der auf den V-Phasen-Erregerstrom bezogen ist, in Relation zu der V-Phasenwicklung, die entfernt ist, das heißt es handelt sich um einen Erregerwechselstrom mit einem Gesamtwert von Iw–Iv, was gleich ist einer Summe aus dem W-Phasen-Erregerstrom Iw und dem V-Phasen-Erregerstrom –Iv entsprechend dem negativen Potenzial.
Bei der U-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung, die mit dem Erregerwechselstrom beaufschlagt werden, enthaltend die Stromkompensationsfaktoren, die auf die weggelassene Phasenwicklung bezogen sind (die V-Phasenwicklung) arbeitet der Motor 10D der vorliegenden Ausführungsform elektromagnetisch in der gleichen Funktion oder in der gleichen Weise wie diejenige des bürstenlosen Dreiphasen-Motors, der in 6 gezeigt ist.
(Erste modifizierte Ausführungsform der fünften Ausführungsform)
8 zeigt ein Entfaltungsdiagramm, welches eine erste modifizierte Ausführungsform des bürstenlosen Motors 10D der fünften Ausführungsform wiedergibt, die in 7 gezeigt ist.
Bei dieser modifizierten Ausführungsform umfasst ein bürstenloser Motor 10E einen Stator STE, enthaltend eine U-Phasenwicklung 67E und eine W-Phasenwicklung 69E, wobei eine V-Phasenwicklung entfernt ist oder weggelassen ist. Der bürstenlose Motor 10E dieser modifizierten Ausführungsform unterscheidet sich von dem bürstenlosen Motor 10D, der in 7 gezeigt ist dadurch, dass die W-Phasenwicklung 69E einen Wicklungsabschnitt 69Ea aufweist, der auf den Statorpol 63 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung gewickelt ist, in welcher der Wicklungsabschnitt 69a der W-Phasenwicklung 69 auf den Statorpol 63 in 7 gewickelt ist.
Der Stator STE des bürstenlosen Motors 10E, der in 8 gezeigt ist, ist der Konstruktion des Stators STD des bürstenlosen Motors 10D, der in 7 gezeigt ist, insofern überlegen als die W-Phasenwicklung 69E keinen Wicklungsabschnitt aufweist, der die U-Phasenwicklung 67E kreuzt. Es entsteht daher keine Interferenz in einer axialen Richtung des Rotors an einem Bereich zwischen den zwei Wicklungsabschnitten 67E und 69E, so dass die Möglichkeit geschaffen wird den Zusammenbau der U-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung einfach vornehmen zu können.
9 zeigt ein Entfaltungsdiagramm, welches eine zweite modifizierte Ausführungsform des bürstenlosen Motors 10D der fünften Ausführungsform wiedergibt, die in 7 gezeigt ist.
Bei dieser modifizierten Ausführungsform umfasst ein bürstenloser Motor 10F einen Stator STF, der Statorpole 71 bis 76 enthält, die in gegebenen Winkeln geneigt oder verwunden sind, und wobei eine Statorwicklung, die aus einer U-Phasenwicklung 77 und einer W-Phasenwicklung 78 besteht, vorhanden ist, wobei eine V-Phasenwicklung entfernt ist. Die U-Phasenwicklung 77 und die W-Phasenwicklung 78 sind auf dem Stator STF in dem gleichen Wellen-Wicklungsmuster wie demjenigen gewickelt, welches in 8 gezeigt ist.
Spezifischer ausgedrückt besitzt die U-Phasenwicklung 77 erste und zweite Wicklungsabschnitte 77a, 77b, die auf die U-Phasen-Statorpole 71 bzw. 74 gewickelt ist. In gleicher Weise besitzt die W-Phasenwicklung 78 erste und zweite Wicklungsabschnitte 78a, 7b, die auf die W-Phasen-Stator 73 bzw. 76 gewickelt sind.
10 zeigt ein Entfaltungsdiagramm, welches eine modifizierte Ausführungsform des bürstenlosen Motors 10F darstellt, der in 9 gezeigt ist.
Bei dieser modifizierten Ausführungsform umfasst ein bürstenloser Motor 10G einen Stator STG, mit trapezförmig gestalteten Statorpolen 81, 83, 84, 86, die abwechselnd in einer Umfangsrichtung des Stators STG platziert sind, und umfasst rhombisch gestaltete Statorpole 82, 85. Der Stator STG umfasst ferner eine Statorwicklung, die aus einer U-Phasenwicklung 87 und einer W-Phasenwicklung 88 besteht, wobei eine V-Phasenwicklung entfernt ist.
Bei dem Stator STG des bürstenlosen Motors 10G, der in 10 gezeigt ist, umfasst die U-Phasenwicklung 87 erste und zweite Wicklungsabschnitte 87a, 87b, die auf die U-Phasen-Trapez-Statorpole 81 bzw. 84 aufgewickelt sind. In ähnlicher Weise besitzt W-Phasenwicklung 88 erste und zweite Wicklungsabschnitte 88a, 88b, die auf die W-Phasen-Trapez-Statorpole 83 bzw. 86 aufgewickelt sind. Die rhombisch gestalteten Statorpole 82, 85 wirken als V-Phasen-Statorpole.
Bei dem bürstenlosen Motor 10G, der in 10 gezeigt ist, besitzen die U-Phasenwicklung 87 und die W-Phasenwicklung 88 Wicklungsendabschnitte, die in stumpfen Winkeln gebogen sind und zwar im Gegensatz zu den Statorkonstruktionen der Motoren 10E, 10F, die in 8 bzw. 9 gezeigt sind. Die Konstruktion bietet eine Einfachheit bei der Herstellung der Wicklungen oder Wicklungsabschnitte mit den Wicklungsendabschnitten, die in einer minimierten Größe ausgebildet werden können. Damit kann die Statorwicklung in einfacher Weise hergestellt und in ihrer Größe miniaturisiert werden und zwar bei niedrigen Kosten.
Ferner besitzt der bürstenlose Motor 10G eine elektromagnetische Funktion, um den Stator zu veranlassen die gleiche Funktion zu haben oder auszuführen wie diejenige eines Stators, der umfangsmäßig in der Struktur verwunden ist. Dies führt zu einer Reduzierung eines welligen Drehmoments des Motors, ermöglicht die Realisierung eines glatteren Betriebes des Motors. Zusätzlich können die Ecken von jedem Statorpol in geglätteten oder abgerundeten Gestalten in alternativen Konstruktionen ausgebildet werden.
Zusätzlich besitzen die U-Phasenwicklung 87 und die W-Phasenwicklung 88 keine Abschnitte, die in einer axialen Richtung des Rotors interagieren, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird diese zwei Wicklungen in einer Aufeinanderfolge entlang der axialen Richtung des Rotors einfach zusammenbauen zu können, ohne dass dabei irgendein Konflikt zwischen den zugeordneten Komponententeilen entsteht.
(Sechste Ausführungsform)
Ein bürstenloser Dreiphasen-Motor einer sechsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun weiter unten unter Hinweis auf 11 beschrieben. Der bürstenlose Dreiphasen-Motor 10H der vorliegenden Ausführungsform hat die Form einer Konstruktion, die eine Wellenwicklungsstruktur in Kombination mit einer konzentrierten Wicklungsstruktur aufweist. Spezifischer gesagt umfasst bei dem bürstenlosen Dreiphasen-Motor 10H, der in 11 gezeigt ist, ein Stator STH trapezförmig gestaltete Statorpole 91, 93, 94, 96, die abwechselnd in einer Umfangsrichtung des Stators STH platziert sind, und umfasst rhombisch gestaltete Statorpole 92, 95. Der Stator STH umfasst ferner eine Statorwicklung, die zusammengesetzt ist aus einer U-Phasenwicklung 97 und einer W-Phasenwicklung 98, wobei eine V-Phasenwicklung entfernt ist oder weggelassen ist.
Bei dem Stator STH des bürstenlosen Dreiphasen-Motors 10H, der in 11 gezeigt ist, besitzt die U-Phasenwicklung 97 erste und zweite Wicklungen 97a, 97b, die auf die U-Phasen-Trapez-Statorpole 91 bzw. 94 aufgewickelt sind. In ähnlicher Weise umfasst die W-Phasenwicklung 99 erste und zweite Wicklungsabschnitte 99a, 99b, die auf die W-Phasen-Trapez-Statorpole 93 bzw. 96 aufgewickelt sind. Die V-Phasenwicklung 98 besitzt erste und zweite Wicklungsabschnitte 98a, 98b, die auf die rhombisch gestalteten V-Phasen-Statorpole 92, 95 gewickelt sind. Bei solch einer Statorkonstruktion sind die U-Phasenwicklung 97 und die W-Phasenwicklung 99 in Wellen-Wicklungsmustern gewickelt und die V-Phasenwicklung 98 ist in einem konzentrierten Wicklungsmuster gewickelt. Da die U-Phasen-Statorpole 91, 94 und die W-Phasen-Statorpole 93, 96 trapezförmige Gestalten aufweisen, sind die U-Phasenwicklung 97 und die W-Phasenwicklung 99 in Wellen-Wicklungsmustern gewickelt. Da im Gegensatz dazu die V-Phasen-Statorpole 92, 95 in rhombischen Gestalten ausgebildet sind, ist die V-Phasenwicklung 98 in einem konzentrierten Wicklungsmuster gewickelt.
Somit verwendet Stator STH des bürstenlosen Dreiphasen-Motors 10H die Dreiphasen-Wicklungen in Kombination mit dem Wellen-Wicklungsmuster und dem konzentrierten Wicklungsmuster, bei denen ausgezeichnete Vorteile zutage treten. Zusätzlich besitzen die Dreiphasen-Wicklungen keine Abschnitte, die sich mit anderen Abschnitten in einer axialen Richtung des Rotors überkreuzen. Dies führt zu der Möglichkeit, dass die Dreiphasen-Wicklungen sequenziell an den Stator STH entlang der axialen Richtung des Rotors eingebaut oder zusammengebaut werden können, ohne dass dabei irgendeine Interferenz zwischen zugeordneten Komponententeilen auftritt.
Die bürstenlosen Motore 10B, 10D, 10E, 10F, 10G, die in 5 und in den 7 bis 10 gezeigt sind, können hinsichtlich ihrer Konstruktionen oder Strukturen in der weiter unten beschriebenen Weise modifiziert werden.
Das heißt bei einer modifizierten Struktur des bürstenlosen Motors kann ein Stator eine erste V-Phasenwicklung enthalten, die benachbart zu der U-Phasenwicklung platziert ist, und eine zweite V-Phasenwicklung enthalten, die benachbart zu der W-Phasenwicklung platziert ist.
Bei solch einer Wicklungsstruktur wird die U-Phasenwicklung mit einem U-Phasen-Erregerstrom Iu und die erste V-Phasenwicklung und die erste und zweite V-Phasenwicklung mit einem V-Phasen-Erregerstrom –Iv entsprechend einem negativen Potenzial beaufschlagt, während die W-Phasenwicklung einen W-Phasen-Erregerstrom Iw erhält. Solch eine Wicklungsstruktur führt zur Ausbildung eines Dreiphasen-Motors mit einem Vier-Verdrahtungstyp. Solch ein Dreiphasen-Motor mit dem Vier-Verdrahtungstyp kann die gleiche elektromagnetische Wirkung aufweisen wie diejenige des Dreiphasen-Motors, der in 29 oder 6 gezeigt ist.
Obwohl der weiter oben erläuterte Dreiphasen-Motor eine Erhöhung in der Anzahl der Wicklungen aufweist, kann der Stator in einer Struktur ausgebildet werden, bei der sich keine Wicklungsabschnitte mit anderen Wicklungsabschnitten in der axialen Richtung des Rotors überschneiden oder überkreuzen. Dies liefert einen Vorteil gemäß einem einfachen Zusammenbau der Wicklungsabschnitte in einer Sequenz entlang der axialen Richtung des Rotors ohne dass dabei irgendein Konflikt zwischen den zugeordneten Komponententeilen entsteht. Zusätzlich kann, während Dreiphasen-Motore mit einem Zwei-Wicklungsabschnitttyp zu einer Schwierigkeit in Verbindung mit einer Sternschaltung führen, um es den Motoren zu ermöglichen mit hohen Wirkungsgraden angetrieben zu werden und zwar unter Verwendung eines Dreiphasen-Inverters, der Dreiphasen-Motor mit dem Vier-Wicklungsabschnitttyp in einer Sternschaltung verdrahtet werden, so dass der Dreiphasen-Inverter die Möglichkeit erhält, diesen Motor mit einem hohen Wirkungsgrad anzutreiben.
Es wird nun ein Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors, der oben erläutert wurde, weiter unten unter Hinweis auf 12 beschrieben.
12 zeigt ein Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors 100 eines Zwei-Wicklungsabschnitttyps.
Wie in 12 gezeigt ist, umfasst der bürstenlose Motor 100 einen Stator, der eine invertierte U-Phasenwicklung 87 mit einer induzierten Spannung –Vu, und eine W- Phasenwicklung 88 mit einer induzierten Spannung Vw trägt. Obwohl jede der Wicklungen 87, 88 in typischer Weise gezeigt ist und zwar in Form einer einzelnen Windungswicklung, sei darauf hingewiesen, dass jede Wicklung eine große Anzahl von Windungen in der aktuellen Praxis aufweisen kann.
12 zeigt eine beispielhafte Struktur des bürstenlosen Motors 100, der unter Verwendung eines Satzes von Einzelphasen-Bridge-Invertern angetrieben werden kann und zwar ohne Entstehung von irgendwelchen speziellen technischen Problemen, die dabei auftreten könnten. Aufgrund eines Bedarfs unabhängig die Erregerströme zu steuern, die an die zwei Wicklungen 87, 88 angelegt werden, müssen die Einzelphasen-Bridge-Inverter acht Leistungs-Halbleiterelemente enthalten, was dazu führt, dass eine Steuereinheit in einer großen Größe ausgebildet werden muss.
Als nächstes wird ein Antriebsverfahren für den bürstenlosen Motor 10G des Zwei-Wicklungsabschnitttyps beschrieben, der in 10 gezeigt ist, und zwar unter Verwendung eines Dreiphasen-Inverters, unter Hinweis auf die 13 bis 16.
In 13 enthält der bürstenlose Motor 10G die U-Phasenwicklung 87 und die W-Phasenwicklung 88. Die U-Phasenwicklung 87 besitzt ein Führungsende oder vorderes Ende, welches mit einem V-Phasenanschluss Tv verbunden ist, und ein hinteres Ende, welches mit einem U-Phasenanschluss Tu verbunden ist. Die W-Phasenwicklung 88 besitzt ein Führungsende, welches mit einem W-Phasenanschluss Tw verbunden ist, und ein hinteres Ende, welches mit einem anderen U-Phasenanschluss Tu verbunden ist, wobei beide U-Phasenanschlüsse Tu miteinander an einem Verbindungspunkt N1 verbunden sind.
Der Verbindungsstatus, der in 13 gezeigt ist, ist auch in einem Status wiedergegeben, der in 14 gezeigt ist und zwar in Verbindung mit einer U-Phasen-Erregerstrom Vu, einer V-Phasen-Erregerspannung Vu und einer W-Phasen-Erregerspannung Vw. Zusätzlich ist der Schaltungsstatus zwischen der U-Phasenwicklung 87 und der W- Phasenwicklung 88 in einer Sternschaltung ausgedrückt, wie in 15 veranschaulicht ist.
Bei solch einer elektrischen Verbindung oder Schaltung, wie sie oben dargestellt ist, sei angenommen, dass eine Spannung an einem Zentrum der jeweiligen Anschlüsse Tu, Tv, Tw gleich Null Volt beträgt, die Spannungen, die an den jeweiligen Anschlüssen erscheinen, ausgedrückt sind als (–Vw + Vu)/3, (–Vu + Vv)/3 und (–Vv + Vw)/3. Wenn sich dieses ereignet, fließen Eingangs-Erregerströme durch die jeweiligen Anschlüsse Tu, Tv, Tw mit den entsprechenden Werten, die sich ausdrücken lassen als Io = –Iw + Iu, Im = –Iu + Iv und In = –Iv + Iw.
Somit kann der Dreiphasen-Motor, der den Stator inkorporiert, der mit den zwei Wicklungsabschnitten ausgestattet ist, unter der gleichen elektromagnetischen Wirkung wie der Dreiphasen-Motor des Drei-Wicklungsabschnitttyps nach dem Stand der Technik angetrieben werden. Zusätzlich kann ein Verfahren gemäß der Realisierung der elektromagnetischen Wirkung der Dreiphasen-Wicklungen vermittels der Verwendung von zwei Wicklungen oder Wicklungsabschnitten in einer komplementären Beziehung zu drei U-, V- und W-Phasen realisiert werden mit einer Wirkung, gemäß welcher die V-Phase mit den U- und W-Phasen kompensiert wird.
16 zeigt einen als Beispiel gewählten Verbindungszustand zwischen dem bürstenlosen Dreiphasen-Motor 10G, der gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist, und einem Dreiphasen-Inverter 110 für allgemeine Zwecke. Spezifischer ausgedrückt umfasst der Dreiphasen-Inverter 110 eine Gleichstromquelle 160, bestehend aus Batterien oder einer Gleichrichterschaltung, die mit einer Dreiphasen-Wechselstromversorgungsquelle verbunden ist, um die Wechselstromausgangsgröße in eine Gleichstromausgangsgröße gleichzurichten, mit einem ersten Paar an schaltenden Leistungs-Halbleiterelementen 161, 162, einem zweiten Paar von schaltenden Leistungs-Halbleiterelementen 163, 164 und einem dritten Paar von schaltenden Leistungs-Halbleiterelementen 165, 166. Jedes der schaltenden Leistungs-Halbleiterelemente ist einer Umkehrfluss-Diode zugeordnet.
Das erste Paar der schaltenden Leistungs-Halbleiterelemente 161, 162 ist mit einem ersten Ausgang 167 verbunden, der mit dem neutralen Anschluss N1 verbunden ist, um einen ersten Erregerstrom von Io = –Iw + Iu zu der U-Phasen- und den W-Phasenwicklungen 87, 88 über die Anschlüsse Tu zuzuführen. In gleicher Weise ist das zweite Paar der schaltenden Leistungs-Halbleiterelemente 163, 164 mit einem zweiten Ausgang 168 verbunden, um einen zweiten Erregerstrom von Im = –Iu + Iv der U-Phasenwicklung 87 über die Anschlüsse Tv zuzuführen. In ähnlicher Weise ist das dritte Paar der schaltenden Leistungs-Halbleiterelemente 165, 166 mit einem dritten Ausgang 170 verbunden, um einen dritten Erregerstrom von In = –Iv + Iw der W-Phasenwicklung 88 über die Anschlüsse Tw zuzuführen.
Somit können die U-Phasen- und W-Phasenwicklung 87, 88 mit dem Dreiphasen-Inverter 110 angetrieben werden, um den bürstenlosen Motor 10G zu veranlassen, sich sanft oder glatt zu drehen und zwar unter der gleichen elektromagnetischen Wirkung wie derjenigen des herkömmlichen bürstenlosen Dreiphasen-Motors.
Während ein Motorantriebsverfahren der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf den bürstenlosen Dreiphasen-Motor 10G beschrieben wurde, der in 10 gezeigt ist, können auch die bürstenlosen Motoren, die in den 1 bis 5 und in den 7 und 8 gezeigt sind, angetrieben werden und zwar unter Verwendung des Dreiphasen-Inverters für allgemeine Zwecke.
Als Nächstes können bei den bürstenlosen Dreiphasen-Motoren von Zwei-Wicklungstyp die erste V-Phasenwicklung parallel zu der U-Phasenwicklung platziert werden, und es kann die zweite V-Phasenwicklung oder Wicklungsabschnitt oder parallel zu der W-Phasenwicklung platziert werden, um einen Motor mit einer Summe aus vier Wicklungsabschnitten in der oben erläuterten Weise vorzusehen. Solche gesplitteten V-Phasenwicklungsabschnitte können lediglich parallel zu relevanten Wicklungen des bürstenlosen Motors vom Zwei-Wicklungstyp jeweils platziert werden.
17 zeigt ein schematisches Diagramm, welches einen bürstenlosen Motor darstellt, der einen Stator enthält, der vier Wicklungsabschnitte inkorporiert, an die Erregerströme angelegt werden können.
Bei dem bürstenlosen Motor 200, der in 17 gezeigt ist, enthält ein Stator erste bis vierte Wicklungsabschnitte 183 bis 186. Der erste Wicklungsabschnitt 183, der als eine U-Phasenwicklung wirkt, besitzt ein leitendes oder vorderes Ende, welches mit einem Anschluss Tn verbunden ist, und besitzt ein hinteres Ende, welches mit einem Anschluss Tu verbunden ist. In ähnlicher Weise besitzt die erste V-Phasenwicklung 184 ein Führungsende oder vorderes Ende, welches mit einem Anschluss Tv verbunden ist, und ein hinteres Ende, welches mit einem Anschluss Tx verbunden ist. Zusätzlich besitzt eine zweite V-Phasenwicklung 185 ein führendes oder vorderes Ende, welches mit einem Anschluss Tn verbunden ist, und ein hinteres Ende, welches mit einem Anschluss Tx verbunden ist. In ähnlicher Weise besitzt die W-Phasenwicklung 186 ein führendes oder vorderes Ende, welches mit einem Anschluss Tw verbunden ist, und ein hinteres Ende, welches mit einem Anschluss Tn verbunden ist. Die Anschlüsse Tx der ersten und der zweiten V-Phasenwicklungen 184, 185 sind miteinander verbunden. Zusätzlich sind die Anschlüsse Tn der U-Phasenwicklung 183, die erste und die zweite V-Phasenwicklung 184, 185 und die W-Phasenwicklungen 186 an einem neutralen Punkt N1 verbunden.
Bei solch einem Stator mit ersten und zweiten gesplitteten V-Phasenwicklungsabschnitten, die mit der U-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung über den neutralen Punkt verbunden sind, wie dies oben dargelegt ist, wird eine U-Phasen-Erregerspannung Vu über den U-Phasenanschluss Tu an die U-Phasenwicklung 183 angelegt, um zu bewirken, dass ein U-Phasen-Erregerstrom –Iu dort hindurch fließt. Zusätzlich wird eine V-Phasen-Erregerspannung Vv über den V-Phasenanschluss Tv an die erste und die zweite V-Phasenwicklung 184, 185 angelegt, um zu bewirken, dass ein erster und ein zweiter V-Phasen-Erregerstrom Iv, –Iv durch die erste bzw. zweite V-Phasenwicklung 184 bzw. 185 fließt. In gleicher Weise wird eine W-Phasen-Erregerspannung Vw über den Anschluss Tw an die W-Phasenwicklung 186 angelegt, um zu bewirken, dass ein W-Phasen-Erregerstrom Iw dort hindurch fließt.
Somit fließen der erste und der zweite V-Phasen-Erregerstrom Iv, –Iv jeweils in Reihe durch die erste und die zweite V-Phasenwicklung 184, 185, und eine Spannung, die über diesen zwei V-Phasenwicklungen 184, 185 erscheint, hat die Beziehung gemäß dem folgenden Ausdruck –Vu – Vw = Vu. Dies führt zu der Konsequenz, dass die Erregerströme Iu, Iv, Iw durch die jeweiligen Wicklungen oder Wicklungsabschnitte fließen und zwar für die Phasenspannungen Vu, Vv, Vw. Auch bei dem bürstenlosen Motor 200, der in 17 gezeigt ist, enthält der Stator die U-Phasenwicklung, die zwei V-Phasenwicklungsabschnitte und die W-Phasenwicklung, die in Sternschaltung verbunden sind. Bei einer Alternative können diese Wicklungen oder Wicklungsabschnitte in einer Delta-Schaltung oder Delta-Konfiguration geschaltet sein.
(Siebte Ausführungsform)
Es wird nun unter Hinweis auf die 18 und 19 ein bürstenloser Zweiphasen-Motor mit vier Polen einer siebten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 18 gezeigt ist, umfasst der bürstenlose Zweiphasen-Motor 210 nach der vorliegenden Ausführungsform einen Statorkern 212, der innerhalb eines Motorgehäuses 214 angeordnet ist, der A-Phasen-Statorpole 216, 218 aufweist, ferner invertierte A-Phasen-Statorpole 220, 222, ferner B-Phasen-Statorpole 224, 226 und invertierte B-Phasen-Statorpole 228, 230. Die bürstenlose Zweiphasen-Motor 210 umfasst ferner einen Rotor 232, der innerhalb des Statorkerns 212 drehbar gehaltert ist und einen Permanentmagneten aufweist, der in S-Polen und N-Polen magnetisiert ist, die abwechselnd an einem Außenumfang des Rotors 232 positioniert sind.
19 zeigt ein Entfaltungsdiagramm, welches die Gestalten der Statorpole 216 bis 230 des Statorkernes 212 darstellt und zwar gesehen von einer Rotorseite aus an einer Innenumfangsseite der Statorpole 216 bis 230 des Statorkernes 212, wobei die Statorwicklung auf den Statorkern 212 in einem Wellen-Wicklungsmuster aufgewickelt ist und zwar mit einem umfangsmäßigen Drehwinkel, der auf der Abszisse in Ausdrücken von elektrischen Winkelgraden von 0° bis 720° aufgetragen ist.
Wie in 19 gezeigt ist, umfasst die Statorwicklung eine A-Phasenwicklung 240 und eine B-Phasenwicklung 242, die auf zugeordnete Statorpole in den jeweiligen Wellen-Wicklungsmustern gewickelt sind. Die Statorpole 216 bis 230 besitzen rechteckförmige Gestalten in einer in 19 gezeigten Struktur, können sich jedoch in der Gestalt abwechseln oder in ihrer Gestalt geändert sein, um trapezförmige Gestalten und rhombische Gestalten (Parallelogrammgestalten) zu haben, wie in 20C gezeigt ist.
Bei solch einer Konstruktion können die jeweiligen Windungsabschnitte auf den Statorkern 212 in kleinen Biegewinkeln aufgewickelt werden, was zu einer einfachen Herstellbarkeit der Wicklungen bei reduzierten Kosten führt. Zusätzlich kann der bürstenlose Zweiphasen-Motor eine elektromagnetische Wirkung aufweisen mit einem Effekt, bei dem der Statorkern in einer Umfangsrichtung verwunden ist. Dies führt zu einer Reduzierung der Drehmomentrauhigkeit und ermöglicht einen glatten Betrieb des Motors.
Die 20A und 20B zeigen schematische Ansichten, um eine Grundsequenz der Schritte zu veranschaulichen, gemäß welchen der bürstenlose Zweiphasen-Motor 210 zusammengebaut wird, der in den 18 und 19 gezeigt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Statorpole 216 bis 230, die in rechteckförmigen Gestalten in 19 ausgebildet sind, in den 20A bis 20C in modifizierten Gestalten gezeigt sind.
Beim Zusammenbauen des Zweiphasen-Motors 210 wird zu Beginn die erste Phasenwicklung 240 auf die Statorpole 224, 226 des Statorkernes 212 in einem ersten Wellen-Wicklungsmuster gewickelt, wie in 20A gezeigt ist. Während solch einer Wicklungsoperation wird die erste Phasenwicklung 240 in eine Gestalt gebracht, so dass sie einen Wicklungsendabschnitt 240a erhält mit einem gebogenen Abschnitt, der radial nach außen gebogen ist, das heißt zu einem äußeren Umfangsbereich des Motors 210 hin, um zu verhindern, dass der Wicklungsendabschnitt 240a mit einem relevanten Wicklungsendabschnitt 262a der zweiten Phasenwicklung 262 interferiert.
Dann werden bei einem nächsten Schritt die B-Phasen-Statorpole 224, 226 an dem Statorkern 212 in Richtungen angebaut oder zusammengesetzt, die durch Pfeile A1, A1 angezeigt sind, wie in 20A dargestellt ist. Nachfolgend werden die invertierten B-Phasen-Statorpole 228, 230 an den Statorkern 212 in Richtungen angebaut oder mit dem Statorkern zusammengesetzt, die durch Pfeile A2, A2 angezeigt sind, was in 20A wiedergegeben ist.
Bei einem nächsten Schritt, der in 20B gezeigt ist, wird die zweite Phasenwicklung 262 in Richtungen eingebaut, die durch Pfeile A3, A3 angezeigt sind. Während solch eines Zusammenbauschrittes kann, obwohl die erste und die zweite Phasenwicklung 240, 262 miteinander interferieren, die zweite Phasenwicklung 262 in einfacher Weise an den Statorkern 212 angesetzt bzw. mit diesem zusammengebaut werden und zwar unter Ausnutzung eines Leerraumes, der in einem Umgebungsbereich vorhanden ist, wobei die zweite Phasenwicklung 262 flexibel gemacht wird und zwar in einem gewissen Ausmaß, um den Zusammenbau oder Einbau der zweiten Phasenwicklung 262 zu ermöglichen.
Spezifischer ausgedrückt wird die zweite Phasenwicklung 262 in der Konfiguration geändert, so dass sie mit einem reduzierten Durchmesser gestaltet wird und in das Innere des Statorkernes 212 eingeschoben werden kann, woraufhin der Durchmesser der zweiten Phasenwicklung 262 in seine ursprüngliche Größe zum Zusammenbau mit dem Statorkern 212 zurückgeführt wird.
Danach werden A-Phasen-Statorpole 216, 228 mit dem Statorkern 212 in Richtungen zusammengebaut, die durch Pfeile A4, A4 in 20C gezeigt sind, während die invertierten A-Phasen-Statorpole 220, 222 mit dem Statorkern 212 in Richtungen zusammengebaut werden, die durch Pfeile A5, A5 angegeben sind.
Somit können die A-Phasen-Statorpole und die B-Phasen-Statorpole und die zugeordnete A-Phasenwicklung 240 und die B-Phasenwicklung 262 an dem Statorkern 212 angebaut werden und zwar in einer relativ einfachen Weise und bei niedrigen Kosten, wodurch die Herstellung des bürstenlosen Zweiphasen-Motors 210 sichergestellt wird.
Ferner kann der bürstenlose Motor, der gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist, in einer Vielpol-Struktur ausgebildet werden mit einer Tendenz der Realisierung einer Miniaturisierung mit hohem Drehmomentausgang. Bei dem bürstenlosen Motor, der in der Vielpol-Struktur ausgebildet ist, kann der Statorkern schmälere Wicklungsbündel für jede Phase aufweisen und kann eine erhöhte Anzahl von gebogenen Abschnitten aufweisen mit einer resultierenden Reduzierung der Steifigkeit der Wicklungsbündel. Dies führt zu einer Vereinfachung der Verformung der Strukturen der Wicklungsbündel in solcher Weise, dass diese Wicklungsbündel während des Schrittes des Zusammenbaus des bürstenlosen Motors reduzierte Durchmesser aufweisen können.
21 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des bürstenlosen Zweiphasen-Motors 210, der in den 20A bis 20C gezeigt ist.
Wie in 21 gezeigt ist, umfasst ein Statorkern 212A eines bürstenlosen Motors 210A Statorpole 216A bis 230A. Das heißt der Statorkern 212A umfasst die trapezförmigen Statorpole 216A, 220A, 218A, 222A und die rhombischen Statorpole 224A, 228A, 226A, 230A. Die Statorpole 216A bis 230A sind mit axial sich gegenüberliegenden Kerbungs- oder Zahnabschnitten ausgebildet, die Wicklungsendabschnitte einer A-Phasenwicklung 240A und einer B-Phasenwicklung 262A aufnehmen. Bei solch einer Konstruktion können die axial vorragenden Längen der A-Phasenwicklung 240A und der B-Phasenwicklung 262A, die sich axial von den zugeordneten axialen Endflächen des Statorkernes 212A aus erstrecken, in der Struktur minimiert werden. Dies führt zu einer Reduzierung einer axialen Länge des Motors.
Es wird nun im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung eines Motors unter Hinweis auf die 10 und 22 bis 25 beschrieben, wobei ein Verfahren zur Herstellung von Komponententeilen des Motors, insbesondere der Gestalt, und ein Verfahren zum Zusammenbauen der Komponententeile des Motors gemäß der vorliegenden Erfindung involviert sind.
In einem Fall, bei dem der bürstenlose Motor 10G eine Statorkonstruktion aufweist, die in 10 gezeigt ist, kann leicht erkannt werden, dass die Statorpole aneinandergebaut werden können und zwar in einer axialen Richtung des Rotors, ohne dass dabei irgendeine Interferenz zwischen zugeordneten Komponententeilen hervorgerufen wird.
Spezieller ausgedrückt, um hier auch ein Beispiel eines konkreten Motorherstellungsverfahrens anzuführen, werden die V-Phasen-Statorpole 82, 85 an ortsfesten Positionen angeordnet und es wird die erste (U-Phasen)Wicklung 87 mit den Statorpolen 82, 85 an einer axialen Endfläche des Statorkernes STG zusammengesetzt oder zusammengebaut, das heißt von einem oberen Bereich des Statorkernes STG in 10 aus. Danach werden die U-Phasen-Statorpole 81, 84 mit dem Statorkern STG an der einen axialen Endfläche desselben zusammengebaut. Danach wird die zweite Phasen-(W-Phasen-)Wicklung 88 an den Statorkern STG an der anderen axialen Endfläche desselben angebaut bzw. mit dieser zusammengesetzt und es werden die Statorpole 83, 86 mit dem Statorkern STG an der anderen axialen Endfläche des Statorkernes STG zusammengebaut oder zusammengesetzt.
Die bürstenlosen herkömmlichen Motoren, die in 29 und in den 31 bis 33 gezeigt sind, führen zu Schwierigkeiten in Verbindung mit einem einfachen Zusammenbau der verschiedenen Statorpole und der zugeordneten Wicklungen an den Statorkernen, und zwar aufgrund des Vorhandenseins von Wicklungen oder Wicklungsabschnitten, die sich miteinander in der axialen Richtung des Rotors kreuzen. Im Gegensatz dazu besitzt der bürstenlose Motor 10G der in 10 gezeigten Ausführungsform die zugeordneten Wicklungen oder Wicklungsabschnitte ohne überschneidende oder sich überkreuzende Teile. Somit kann der bürstenlose Motor 10G in einfacher Weise hergestellt werden, ohne dass irgendein Konflikt zwischen zugeordneten Komponententeilen entstehen kann.
22 zeigt eine als Beispiel gewählte konkrete Konstruktion des Statorkernes STG, der den bürstenlosen Motor 10G gemäß der Darstellung in 10 bildet.
Wie in 22 gezeigt ist, enthält der Statorkern STG erste, zweite und dritte gesplittete Statorkernelemente 300, 302, 304. Das erste Statorkernelement 300 dient als ein Teil eines hinteren Joches und besitzt trapezförmige Statorpole 81, 82, die an ersten umfangsmäßig beabstandeten Positionen ausgebildet sind, die voneinander in einem elektrischen Winkel von 360° beabstandet sind. Die trapezförmigen Statorpole 81, 82 wirken als U-Phasen-Statorpole.
Das zweite Statorkernelement 302 dient als ein Teil des anderen hinteren Joches und besitzt rhombisch gestaltete Statorpole 82, 85, die an zweiten umfangsmäßig beabstandeten Positionen ausgebildet sind, die voneinander um einen elektrischen Winkel von 360° beabstandet sind, wobei jeder derselben von jedem der trapezförmigen Statorpole 81, 84 um einen elektrischen Winkel von 120° beabstandet ist. Die rhombisch gestalteten Statorpole 82, 85 wirken als V-Phasen-Statorpole.
In ähnlicher Weise dient das dritte Statorkernelement 302 als ein Teil eines anderen hinteren Joches und besitzt trapezförmige Statorpole 83, 86, die an dritten umfangsmäßig beabstandeten Positionen ausgebildet sind, die voneinander um einen elektrischen Winkel von 360° beabstandet sind, wobei jeder derselben von jedem der rhombisch gestalteten Statorpole 82, 85 um einen elektrischen Winkel von 120° beabstandet ist. Die trapezförmigen Statorpole 83, 86 wirken als W-Phasen-Statorpole.
Bei einem Statorkern STG, der mit einer derartigen Struktur versehen ist, können die ersten, zweiten und dritten Statorkernelemente 300, 320, 304 zusammengebaut werden, wobei die Wicklungsabschnitte 87, 88 in jeweiligen Positionen in der oben erläu terten Weise platziert werden. Dies ermöglicht es, dass die U-Phasen-Statorpole 82, die V-Phasen-Statorpole 82, 85 und die W-Phasen-Statorpole 83, 86 an den jeweiligen Positionen gelegen sind, wie in 10 dargestellt ist.
Die 23A bis 23C zeigen eine modifizierte Ausführungsform des bürstenlosen Motors in Form einer Konstruktion mit einem hinteren Jochabschnitt und mit Statorpolen, die voneinander getrennt sind und miteinander während des Zusammenbauschrittes kombiniert werden.
Wie in den 23A bis 23C gezeigt ist, umfasst der bürstenlose Motor 310 einen hinteren Jochabschnitt 312, der als ein Statorkern wirkt und der mit einem Motorgehäuse 314 abgedeckt ist, und einen Rotor 316 mit einem Permanentmagnet, der in N-Pole und S-Pole magnetisiert ist, und welcher drehbar innerhalb des Statorkernes 312 angeordnet ist. Der Statorkern 312 trägt die U-Phasen-Statorpole 318, 320, die V-Phasen-Statorpole 322, 324 und die W-Phasen-Statorpole 326, 328.
Die U-Phasen-Statorpole 318, 320, die V-Phasen-Statorpole 322, 324 und die W-Phasen-Statorpole 326, 328 werden an dem hinteren Jochabschnitt 312 in der gleichen Zusammenbausequenz zusammengebaut, wie diese weiter oben erläutert ist entsprechend der Darstellung in den 23A bis 23C, wobei der Zusammenbau mit dem bürstenlosen Motor 310 erfolgt und zwar in einer Zusammenbaukonstruktion, wie sie in 24 gezeigt ist. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Statorpole 318 bis 328, die in den 23A bis 23C gezeigt sind, hinsichtlich ihrer Gestalten vereinfacht dargestellt sind, um die Darstellung einfach zu halten.
Selbst bei den bürstenlosen Motoren, die in den 1 bis 3, 4 und 7 bis 9 gezeigt sind, können diese Wicklungen oder Wicklungsabschnitte, da der Statorkern zwei Wicklungen enthält, in jeweiligen Wicklungskonfigurationen geändert werden und zwar bei einer geringeren Interferenz zwischen zugeordneten Komponententeilen, wobei relativ einfache Maßnahmen getroffen werden müssen wie das Zwingen der Wicklungs endabschnitte der jeweiligen Wicklungen gemäß einer getrennten Platzierung an radial äußeren Positionen bzw. radial inneren Positionen.
Speziell in einem Fall, bei dem die Wicklungen oder Wicklungsabschnitte in externen Bereichen gewickelt sind und zwar außerhalb des Statorkernes und gestaltet werden, um jeweilige Wicklungsspulen herzustellen, kann die Herstellungszeit, die zum Wickeln der Spulen erforderlich ist, mit einem vorteilhaften Effekt verkürzt werden, dass nämlich die Belegung der Wicklungen oder Wicklungsabschnitte erhöht werden kann. Somit kann der bürstenlose Motor in einer hocheffizienten Weise hergestellt werden und kann in seiner Größe minimal gehalten werden und zwar bei niedrigen Kosten.
Zusätzlich enthält der Statorkern bei den bürstenlosen Motoren nach dem Stand der Technik, wie sie in den 31 bis 33 gezeigt sind, drei Sätze an Wicklungen, die jedoch dazu neigen eine Interferenz miteinander zu erzeugen, wobei auch eine Schwierigkeit beim Fixieren der Wicklungskonfigurationen vor dem Zusammenbauschritt entsteht.
In der normalen Praxis gibt es viele Wahrscheinlichkeiten, dass Wicklungsbündel hergestellt werden können und in jeweilige Schlitze des Statorkernes in einem sogenannten Einschieber-Verfahren eingeführt werden oder Windungen oder Wicklungsabschnitte auf den Statorkern gemäß einem Hand-Einschiebeverfahren gewickelt werden.
Im Falle der herkömmlichen bürstenlosen Motoren vom konzentrierten Wicklungstyp, die in den 28 und 29 gezeigt sind, werden die Wicklungen oder Wicklungsabschnitte häufig direkt auf den Statorkern gewickelt. In einem solchen Fall muss der Statorkern angemessene Räume zur Verfügung stellen und zwar die für eine Führungsnadel verfügbar sein müssen, um für das Wickeln der Wicklung hindurch zu gelangen. Dies führt zu einem Bedarf nach einem Leerraum, der zwischen den Wicklungsspulen hergestellt werden muss mit dem daraus resultierenden Nachteil einer Reduzierung des Raumausnützungsverhältnisses.
Ferner wird bei einem anderen Herstellungsverfahren der Statorkern in eine Vielzahl von Statorkernelementen aufgesplittet und es werden jeweilige Wicklungen oder Wicklungsabschnitte auf jedes gesplittete Statorkernelement gewickelt, woraufhin die gesplitteten Statorkernelemente, welche die jeweiligen Wicklungen oder Wicklungsabschnitte tragen, zusammengebaut werden. Bei solch einem Herstellungsverfahren können die Wicklungen oder Wicklungsabschnitte mit hoher Effizienz mit dem Inneren des gesplitteten Statorkernelements gewickelt werden und zwar mit verbesserten Raumausnutzungsverhältnissen, jedoch mit der nachteiligen Wirkung, dass Zusammenbaukosten entstehen und die Steifigkeit des Statorkernes leidet.
25 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung einer geformten Wicklung oder Spule 350 veranschaulicht und zwar nach Formung einer Ringspule 352 unter Verwendung eines oberen und unteren Formungsstempels 354, 356.
Der obere und der untere Formungsstempel (molding dies) 354, 356 sind aus Materialien wie beispielsweise Holz, Kunststoff oder Metall hergestellt. Die obere Formungsform oder Stempel 354 umfasst einen ringförmigen Formungskörper 354 mit einem Paar von sich axial erstreckenden trapezförmigen Fortsätzen 354b, 354b, die an gegebenen umfangsmäßig beabstandeten Positionen ausgebildet sind. Die untere Formungsform oder Formungsstempel 356 umfasst einen ringförmigen Formungskörper 356 mit einer oberen Wand, die mit einem Paar von trapezförmig gestalteten Ausnehmungsabschnitten 356b, 356b ausgestattet ist, die an Positionen in axialer Ausrichtung mit den trapezförmigen Fortsätzen 354b, 354b der oberen Formungsform 354 ausgebildet sind.
Bei der Herstellung der geformten Spule oder Wicklung 350 wird eine Wicklung in einer ringförmigen Spule gewickelt, um eine ringförmige Spule 352 zu bilden, wie in 25 gezeigt ist. Dann wird die ringförmige Spule 352 zwischen der oberen und der unteren Formungsform 354, 356 platziert, woraufhin die obere und die untere Formungsform 354, 356 gegeneinander gepresst werden, so dass dadurch eine Pressfor mung der geformten Spule oder Wicklung 350 mit einem Paar von Spulenabschnitten 300a, 350b in einer hocheffizienten Weise mit einer erhöhten Raumbelegungsrate gebildet wird. Die geformte Spule 350, die bei solch einem Herstellungsverfahren erhalten wird, kann als Wicklungen für den bürstenlosen Motor 10G verwendet werden, der in 10 gezeigt ist.
Bei der Statorkernkonstruktion des bürstenlosen Motors, die in den 24A bis 24C gezeigt ist, muss eine A-Phasenwicklung 240 in einer Konfiguration ausgebildet werden, bei der keine Interferenz mit der B-Phasenwicklung 262 auftritt. Die B-Phasenwicklung 262 muss in einer Wicklung oder Wicklungsspule ausgebildet werden, die total flexibel ist, um die Möglichkeit zu schaffen die gesamte Konstruktion zu biegen und zwar in einem gewissen Ausmaß, oder es muss ein Abschnitt der Wicklungsspule eine flexible Struktur aufweisen.
Ferner kann der Statorkern, der den bürstenlosen Motor der vorliegenden Erfindung bildet, in die Strukturen aufgesplittet sein, die in den 18 und 24 gezeigt sind. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann ein anderer bürstenloser Motor einen Statorkern aufweisen, der in eine Struktur aufgesplittet ist, die in 26 gezeigt ist.
Bei solch einer Struktur des bürstenlosen Motors, wie sie in 26 gezeigt ist, umfasst der bürstenlose Motor 400 den Statorkern 402, der innerhalb einer Abdeckung 404 angeordnet ist, welcher gesplittete Statorkernelemente enthält. Die gesplitteten Statorkernelemente enthalten U-Phasen-Statorpolsegmente 408, 410, V-Phasen-Statorpolsegmente 412, 414 und W-Phasen-Statorpolsegmente 416, 418. Der bürstenlose Zweiphasen-Motor 210 umfasst ferner einen Rotor 406, der innerhalb des Statorkernes 402 drehbar gehaltert ist und einen Permanentmagneten enthält, der in S-Pole und N-Pole magnetisiert ist, die abwechselnd an einen Außenumfang des Rotors 406 positioniert sind.
Während die vorliegende Erfindung weiter oben unter Hinweis auf vielfältige Ausführungsformen beschrieben wurde und auch anhand von modifizierten Ausführungsformen und damit in Verbindung stehenden Herstellungsverfahren, sei für Fachleute darauf hingewiesen, dass weitere vielfältige Abwandlungen und alternative Ausführungsformen in Verbindung mit Einzelheiten im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung vorgenommen werden können. Obwohl beispielsweise die Statorkerne der bürstenlosen Motoren, die weiter oben unter Hinweis auf die Struktur mit vielfältiger Anzahl an Polen beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Maßnahmen beschränkt.
Obwohl zusätzlich die Rotoren der bürstenlosen Motoren unter Hinweis auf die Struktur beschrieben wurden, bei der die Rotoroberfläche mit magnetisierten Polen ausgebildet ist, sei darauf hingewiesen, dass vielfältige Typen an Rotoren mit dem Statorkern des bürstenlosen Motors, der die vorliegende Erfindung implementiert, kombiniert werden können. Darüber hinaus sei für Fachleute darauf hingewiesen, dass vielfältige Technologien zum Minimieren der Drehmomentrauhigkeit bei einem bürstenlosen Motor der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Diese Technologien können folgendes umfassen: ein Verfahren zur Herstellung von Statorpolen und Rotorpolen in geglätteten Gestalten oder abgerundeten Gestalten in Umfangsrichtungen; ein Verfahren zum Glätten der Statorpole und der Rotorpole in radialen Richtungen; und ein Verfahren zum Positionieren der Rotorpole nach dem Verschieben von Teilen der Rotorpole in einer Umfangsrichtung eines Rotors, um dadurch Drehmoment-Rauhigkeitskomponenten zu beseitigen.
Darüber hinaus kann der bürstenlose Motor nach der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Modi implementiert werden. Das heißt der bürstenlose Motor der vorliegenden Erfindung kann als Motor vom Innenrotortyp implementiert werden, mit einem Stator und einem Rotor, zwischen welchen ein zylinderförmiger Luftspalt festgelegt ist, als Motor vom Außenrotortyp implementiert werden und auch als Motor vom Axialspalttyp, bei dem ein Stator und ein Rotor von dem Rotor über einen kreisförmigen Scheibentyp-Luftspalt getrennt ist.
Ferner kann der bürstenlose Motor der vorliegenden Erfindung als linearer Motor ausgebildet und eingesetzt werden. Ferner kann der bürstenlose Motor der vorliegenden Erfindung so modifiziert werden, dass er eine Motorkonfiguration besitzt, die einen Stator und einen Rotor enthält, die drehbar darin über einen konischen zylinderförmigen Luftspalt angeordnet sind.
Ferner kann der bürstenlose Motor der vorliegenden Erfindung in einem zusammengesetzten Motor inkorporiert sein, bestehend aus einer Vielzahl von Motoren. Beispielsweise können die bürstenlosen Motoren der vorliegenden Erfindung in einer radialen Struktur angeordnet sein, bei der zwei Motoren auf einer innenseitigen Durchmesserseite und einer Außendurchmesserseite angeordnet sind. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform können eine Vielzahl an bürstenlosen Motoren nach der vorliegenden Erfindung in einer Tandemweise in einer seriellen Art entlang einer axialen Richtung implementiert sein.
Nebenbei bemerkt kann der bürstenlose Motor der vorliegenden Erfindung in eine Struktur modifiziert werden, bei der ein Teil des Motors weggelassen oder beseitigt ist. Der bürstenlose Motor kann aus einem weichmagnetischen Material zusammengesetzt sein, welches aus Siliziumstahlplatten gebildet ist, oder auch aus amorphen magnetischen Stahlplatten oder aus einem verpressten Pulver-Magnetkern, der dadurch hergestellt wurde, indem ein weiches Eisenpulver pressverformt wurde. Speziell zur Herstellung eines minimierten Motors, der die vorliegende Erfindung implementiert, können die magnetischen Stahlplatten in einer Statorkernstruktur gestanzt sein, die ihrerseits einer Biegung und Schmiedeoperationen unterworfen wird, wodurch dann ein dreidimensionales konturiertes Komponententeil gebildet wird, welches die Rolle eines Teiles der Komponententeile spielt, welche den oben dargestellten bürstenlosen Motor bilden.
Obwohl ein Motorantriebsverfahren weiter oben unter der Prämisse beschrieben wurde, dass jeder Phasen-Erregerstrom eine sinusförmige Wellenform besitzt, sei für Fachleute darauf hingewiesen, dass der Treiberstrom in anderen vielfältigen Wellenfor men gestaltet sein kann, anders als die sinusförmige Wellenform. Der bürstenlose Motor, der in derartigen vielfältigen Modifikationen abgeändert ist, fällt jedoch in das Konzept der vorliegenden Erfindung. Demzufolge sollen die speziellen Anordnungen, die hier offenbart wurden, lediglich der Veranschaulichung dienen und diese schränken den Rahmen der Erfindung nicht ein, der in seiner vollen Weite durch die nachfolgenden Ansprüche und Äquivalente derselben festgelegt ist.

Claims

Dreiphasen-Wechselstrommotor, mit: einem Stator, der erste Phasen-Statorpole enthält, die eine erste Phasenwicklung in Form einer U-Phasenwicklung tragen, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung mit zweiten Phasen-Statorpolen, die eine zweite Phasenwicklung in Form von einer U-Phasenwicklung tragen, einer V-Phasenwicklung und einer W-Phasenwicklung, und mit dritten Phasen-Statorpolen bei Abwesenheit einer dritten Phasenwicklung, ausgewählt aus der U-Phasenwicklung, der V-Phasenwicklung und der W-Phasenwicklung; und einem Rotor, der drehbar innerhalb der Statorpole des Stators gehaltert ist; wobei die erste und die zweite Phasenwicklung mit Erregerströmen erregbar sind und zwar nach der Synthetisierung eines Dreiphasen-Wechselstroms, um es dem Stator zu ermöglichen elektromagnetisch eine Dreiphasen-Wechsel-elektromagnetische Wirkung zu generieren, durch die der Motor angetrieben wird.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem die Statorpole des Stators in wenigstens einer der Gestalten gemäß im Wesentlichen dreieckförmiger Gestalten, trapezförmiger Gestalten und rhombischer Gestalten ausgebildet sind.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem der Stator wenigstens drei Statorpole aufweist, die in einem Bereich in einem elektrischen Winkel von 360° ausgebildet sind.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 3, bei dem: die erste und die zweite Phasenwicklung eine U-Phasenwicklung bzw. die W-Phasenwicklung umfassen, wobei die ersten Phasen-Statorpole die U-Phasenwicklung tragen, um einen Wicklungsendabschnitt an einer axialen Seite des Stators zu bilden, und wobei die zweiten Phasen-Statorpole die W-Phasenwicklung tragen, um einen anderen Wicklungsendabschnitt an der anderen axialen Seite des Stators zu bilden, derart, dass die U-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung sich in einer Umfangsrichtung des Stators oder in einer axialen Richtung des Stators nicht überschneiden oder überkreuzen.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 4, bei dem: der Stator U-Phasen-Statorpole enthält, die in einer der Gestalten gemäß einer im Wesentlichen dreieckförmigen Gestalt und einer im Wesentlichen trapezförmigen Gestalt ausgebildet sind.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 4, bei dem die ersten Phasen-Statorpole die U-Phasen-Statorpole enthalten, die die U-Phasenwicklung darauf tragen, und die zweiten Phasen-Statorpole die V-Phasen-Statorpole enthalten, die die V-Phasenwicklung tragen; jeder der U-Phasen-Statorpole und der W-Phasen-Statorpole in einer der Gestalten gemäß im Wesentlichen dreieckförmiger Gestalten und im Wesentlichen trapezförmiger Gestalten ausgebildet ist; und die U-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung auf den U-Phasen-Statorpolen bzw. den V-Phasen-Statorpolen in Wellen-Wicklungsmustern gewickelt sind; und die V-Phasen-Statorpole die dritte Phasenwicklung tragen, die in einer konzentrierten Wicklung ausgebildet ist.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 6, bei dem: der Stator eine erste V-Phasenwicklung enthält, die parallel zu der U-Phasenwicklung platziert ist, und eine zweite V-Phasenwicklung enthält, die parallel zu der W-Phasenwicklung platziert ist.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem: die erste und die zweite Phasenwicklung Endabschnitte aufweisen, die an einem Neutralpunkt miteinander verbunden sind; und die synthetisierten Dreiphasen-Ströme an die erste und die zweite Phasenwicklung und den Neutralpunkt angelegt bzw. zugeführt werden.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem: die Phasen-Statorpole die U-Phasen-Statorpole enthalten, die die U-Phasenwicklung tragen, die zweiten Phasen-Statorpole die W-Phasen-Statorpole enthalten, welche die W-Phasenwicklung tragen, und die dritten Phasen-Statorpole die V-Phasen-Statorpole enthalten bei Abwesenheit der V-Phasenwicklung; und wobei die U-Phasenwicklung mit einem U-Phasen-Erregerstrom und einem V-Phasen-Erregerstrom entsprechend einem negativen Potenzial erregt wird, und wobei die W-Phasenwicklung mit einem W-Phasen-Erregerstrom und dem V-Phasen-Erregerstrom entsprechend einem negativen Potenzial erregt wird, um elektromagnetisch die Dreiphasen-Wechsel-elektromagnetische Wirkung an dem Stator zu erzeugen.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem: die ersten Phasen-Statorpolen die U-Phasen-Statorpole enthalten, die die U-Phasenwicklung tragen, die zweiten Phasen-Statorpole die W-Phasen-Statorpole enthalten, welche die W-Phasenwicklung tragen, und die dritten Phasen-Statorpole die V-Phasen-Statorpole enthalten und zwar bei Abwesenheit der V-Phasenwicklung; die U-Phasenwicklung und die W-Phasenwicklung Anschlussendabschnitte aufweisen, die mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt zusammengeschaltet sind; und wobei die U-Phasenwicklung, der gemeinsame Verbindungspunkt und die W-Phasenwicklung mit einem Dreiphasen-Wechseltreiberstrom erregbar sind, um elektromagnetisch die Dreiphasen-Wechsel-Elektromagnetwirkung an dem Stator zu erzeugen.
Dreiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem: der Stator vier Wicklungen enthält, die aus der ersten Phasenwicklung gebildet sind, die als U-Phasenwicklung dient und bei der ein Führungsende mit einem U-Phasenanschluss verbunden ist, der zweiten Phasenwicklung besteht, die als W- Phasenwicklung dient und ein Führungsende aufweist, welche mit einem W-Phasenanschluss verbunden ist, einer ersten gesplitteten V-Phasenwicklung gebildet ist, die parallel zu der U-Phasenwicklung platziert ist und ein Führungsende aufweist, welches mit einem U-Phasenanschluss verbunden ist, und durch eine zweite gesplittete V-Phasenwicklung gebildet ist, die parallel zu der W-Phasenwicklung platziert ist; die erste gesplittete V-Phasenwicklung ein hinteres Ende besitzt, welches mit einem hinteren Ende der zweiten gesplitteten V-Phasenwicklung verbunden ist, von der ein Führungsende mit einem Neutralanschluss verbunden ist, mit dem ein Führungsende der U-Phasenwicklung verbunden ist, und wobei ein hinteres Ende der W-Phasenwicklung daran angeschlossen ist; und wobei ein Dreiphasen-Wechsel-Treiberstrom an den U-Phasenanschluss, den V-Phasenanschluss und den W-Phasenanschluss anlegbar ist, um die Dreiphasen-Wechsel-Elektromagnetwirkung an dem Stator zu erzeugen.
Zweiphasen-Wechselstrommotor, mit: einem Stator mit Statorpolen, von denen jeder in einer der Gestalten gemäß einer im Wesentlichen dreieckförmigen Gestalt und einer im Wesentlichen trapezförmigen Gestalt ausgebildet ist, die eine A-Phasenwicklung und eine B-Phasenwicklung tragen, die auf Statorpole in einem Wellen-Wicklungsmuster jeweils aufgewickelt sind; und einem Rotor, der drehbar innerhalb der Statorpole des Stators angeordnet ist.
Zweiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 12, bei dem: die A-Phasenwicklung und die B-Phasenwicklung jeweils Endwicklungsabschnitte aufweisen mit Wicklungsabschnitten, von denen wenigstens ein Teil innerhalb von einer axialen Endfläche des Stators gelegen ist.
Zweiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 12, bei dem: die Statorpole jeweils gesplittete Statorpole aufweisen, die zu einem Stator gemäß einem einzelnen Teil zusammengesetzt sind.
Zweiphasen-Wechselstrommotor nach Anspruch 12, bei dem: die A-Phasenwicklung und die B-Phasenwicklung jeweils Wicklungsspulen aufweisen, die unter Verwendung einer Formungseinheit ausgebildet wurden.
Steuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor mit einem Stator, der mit einem U-Phasen-Statorpol ausgestattet ist, auf dem eine U-Phasenwicklung getragen ist, einem V-Phasen-Stator und einem W-Phasen-Stator, auf dem eine W-Phasenwicklung getragen ist, wobei die erste und die zweite Phasenwicklung Endabschnitte aufweisen, die an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, wobei die Steuervorrichtung folgendes aufweist: einen Dreiphasen-Inverter mit einem ersten Ausgangsanschluss, der mit dem Verbindungspunkt verbunden ist, mit welchem die erste und die zweite Phasenwicklung verbunden sind, mit einem zweiten Ausgangsanschluss, der mit der ersten Phasenwicklung verbunden ist, und mit einem dritten Ausgangsanschluss, der mit der zweiten Phasenwicklung verbunden ist.