DE102007016697A1

DE102007016697A1 - Wicklungsanordnung für eine elektrische Maschine

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Publication number: DE102007016697A1
Application number: DE102007016697A
Authority: DE
Inventors: Feng Canton Liang; Michael Novi Degner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2027-04-05
Also published as: CN101064449B; GB2436963A8; US7545069B2; GB2436963B; CN102025201A; US20070228863A1; GB0706612D0; US7834507B2; JP2013132207A; CN102025201B; CN101064449A; JP5346442B2; JP5567708B2; JP2007282483A; DE102007016697B4; GB2436963A; US20090212653A1

Abstract

Die Maschine enthält einen Rotor und einen Stator. Der Stator kann eine Vielzahl von Spulen umfassen. In Fig. 2 sind acht benachbarte Spulen in regelmäßiger Zahlenfolge angeordnet. Die ersten Enden der ersten und der zweiten Spule können zum Aufnehmen einer Phasenspannung Vp ausgebildet sein. Die Spulen mit ungerader Zahl sind elektrisch in Reihe geschaltet, um einen ersten Schaltkreis zu bilden. In ähnlicher Weise sind die Spulen mit gerader Zahl elektrisch in Reihe geschaltet, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden. Das zweite Ende der vierten Spule kann mit dem zweiten Ende der siebten Spule elektrisch verbunden sein, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind. Bei mindestens einer Ausführungsform können das erste Ende jeder Spule einer positiven Referenzstromklemme und/oder das zweite Ende jeder Spule einer negativen Referenzstromklemme entsprechen. Die Wicklungsanordnung für einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Spule jedes Schaltkreises eine Unterbrechnung gegenüber den anderen Spulen des entsprechenden Schaltkreises aufweist und dass Spulen zum Aufnehmen der Phasenspannung vorgesehen sind, bei denen es sich nicht um benachbarte Spulen handelt und die einen Kontaktpunkt an dem niedrigsten Potential des entsprechenden Schaltkreises haben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Wicklung eines Stators einer elektrischen Rotationsmaschine.
Eine Wicklung einer elektrischen Maschine und insbesondere einer elektrischen Rotationsmaschine wie beispielsweise eines Motors und/oder Generators, wird im Allgemeinen durch das Verbinden der Spulen eines entsprechenden Stators in einer vorbestimmten Weise hergestellt. Unter Bezugnahme auf die 1a ist eine schematische Darstellung einer konventionellen elektrischen Rotationsmaschine 10 gezeigt, die im Allgemeinen als Maschine mit benachbarten Polwicklungen bezeichnet wird. Die konventionelle Maschine 10 umfasst im Allgemeinen einen Rotor 12, einen Stator 14 und eine Vielzahl von Spulen 16, z.B. 16a–16h. Die konventionelle Maschine 10 der 1a ist insbesondere eine achtpolige elektrische Maschine 10 mit acht Spulen 16, d.h. C1–C8, die einer Phase, d.h. der Phasenspannung Vp der achtpoligen Maschine 10 entsprechen. Wie dargestellt ist, ist eine erste Gruppe von vier benachbarten Spulen 16, z.B. C1–C4, elektrisch in Reihe geschaltet, um einen ersten Schaltkreis 18 zu bilden und die restlichen Spulen 16, d.h. eine zweite Gruppe von vier benachbarten Spulen C8–C5 sind elektrisch in Reihe geschaltet, um einen zweiten Schaltkreis 20 zu bilden. Die Wicklung, d.h. die Phasenwicklung der Maschine 10 mit benachbarten Polwicklungen wird im Allgemeinen vervollständigt, indem der erste 18 und der zweite 20 Schaltkreis parallel geschaltet werden. Dementsprechend arbeiten die Spulen 16 des ersten 18 und des zweiten 20 Schaltkreises im Allgemeinen zusammen, um ein Magnetfeld zum Antreiben des Rotors 12 zu erzeugen.
Bei einer idealen elektrischen Maschine ist der Luftspalt 22 zwischen dem Rotor 12 und dem Stator 14 gleichmäßig. Eine derartige Gleichmäßigkeit ist jedoch in der Praxis nur schwierig zu erzielen. Wie in der 1b gezeigt ist, besteht ein verbreiteter Grund für die Ungleichmäßigkeit des Luftspalts 22 in dem Vorhandensein einer Exzentrizität des Rotors 12. Eine derartige Exzentrizität kann dazu führen, dass die erste Gruppe von Spulen 16, d.h. die den ersten Schaltkreis 18 bildenden Spulen 16 einem Luftspalt 22 gegenüberliegt, der kleiner als der Luftspalt 22 ist, dem die zweite Gruppe von Spulen 16, d.h. die den zweiten Schaltkreis 20 bildenden Spulen 16 gegenüberliegt. Hieraus ergibt sich, dass der magnetische Fluss in dem beispielsweise der ersten Gruppe gegenüberliegenden Luftspalt 22 im Allgemeinen stärker als der magnetische Fluss in dem der zweiten Gruppe gegenüberliegenden Luftspalt 22 ist. Ein derartige Unausgewogenheit im magnetischen Fluss führt im Allgemeinen zu unausgewogenen Kräften bei dem Stator 12 und dem Rotor 14. Die unausgewogenen Kräfte wiederum verstärken die beim Betrieb der Maschine 10 auftretenden Vibrationen und Geräusche.
Unter Bezugnahme auf die 1c ist eine schematische Darstellung eines konventionellen Versuchs gezeigt, die mit dem ungleichmäßigen Luftspalt 22 zusammenhängenden Probleme zu lösen. Wie in der 1c gezeigt ist, umfasst eine elektrische Maschine 40, die im Allgemeinen als Maschine mit alternierenden Polwicklungen bezeichnet ist, einen Rotor 12, einen Stator 14 und eine Vielzahl von Spulen 16, z.B. 16a–16h. Wie gezeigt ist, ist eine erste Gruppe von nicht benachbarten Spulen 16, z.B. C1, C3, C5, C7, elektrisch in Reihe geschaltet, um einen ersten Schaltkreis 18 zu bilden und die restlichen Spulen 16, d.h. eine zweite Gruppe von vier nicht benachbarten Spulen C8, C6, C4 und C2 sind elektrisch in Reihe geschaltet, um einen zweiten Schaltkreis 20 zu bilden. Die Wicklung, d.h. die Phasenwicklung der Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen wird im Allgemeinen vervollständigt, indem der erste 18 und der zweite 20 Schaltkreis parallel geschaltet werden. Wie weiter in der 1c gezeigt ist, ist die Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen zusätzlich durch eine einer Phasenspannung entsprechenden Spule 16, z.B. C1 und/oder C8, gekennzeichnet, die einer Spule 16, z.B. C2 und/oder C7, mit einem Kontaktpunkt an dem niedrigsten Potential eines entsprechenden Schaltkreises benachbart ist.
Da die konventionelle Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen im Allgemeinen zwei Schaltkreise umfasst, d.h. 18 und 20, die jeweils die gleiche Anzahl von den breiten und den schmalen Bereichen des Luftspalts 22 gegenüberliegenden Spulen 16 aufweist, wird die Unausgewogenheit der Kräfte am Stator 12 und am Rotor 14 im Allgemeinen verringert. Dementsprechend werden die im Zusammenhang mit dem ungleichmäßigen Luftspalt 22 stehenden Geräusche und/oder Vibrationen verringert.
Während die konventionelle Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen die mit einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 im Zusammenhang stehenden Vibrationen und/oder Geräusche verringern kann, erhöht diese Anordnung 40 mit alternierenden Polen die maximal mögliche Spannung zwischen zwei Spulen 16 an einem Drahtkreuzungspunkt, d.h. dem Punkt, an dem ein Segment einer ersten Spule 16 mit einem Segment einer zweiten Spule 16 in Kontakt kommt. Wenn beispielsweise angenommen wird, dass die Phasenspannung Vp gleichmäßig auf die Spulen 16 des ersten 18 bzw. des zweiten 20 Schaltkreises verteilt wird, hat die konventionelle Maschine 10 der 1a mit benachbarten Polwicklungen im Allgemeinen eine maximale Spannung von 0,5Vp an den Drahtkreuzungspunkten. Wenn beispielsweise ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C1 in 1a entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C2 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich 0,5Vp, d.h. Vp – 0,5Vp = 0,5Vp. Eine ähnliche Analyse zeigt, dass die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen zwei benachbarten Spulen 16 der Maschine 10 mit benachbarten Polwicklungen 0,5Vp nicht übersteigen kann.
Im Gegensatz hierzu und weiterhin unter der Annahme, dass die Phasenspannung Vp gleichmäßig auf die Spulen 16 des ersten 18 bzw. des zweiten 20 Schaltkreises verteilt wird, hat die konventionelle Maschine 40 der 1c mit alternierenden Polwicklungen im Allgemeinen eine maximal mögliche Spannung Vp an den Drahtkreuzungspunkten. Wenn beispielsweise ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C1 in 1c entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C2 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich Vp, d.h. Vp – 0 = Vp. Dementsprechend kann die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen zwei benachbarten Spulen 16, z.B. C1 und C2, der Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen gleich Vp sein. Eine derartige Erhöhung der maximal möglichen Spannung an den Drahtkreuzungspunkten ist im Allgemeinen unerwünscht, da sie zu vorzeitigen Fehlfunktionen der Maschine 40 führen kann.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, die den Effekt des ungleichmäßigen Luftspalts reduziert, während gleichzeitig die maximal mögliche Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen zwei benachbarten Spulen der Maschine verringert wird.
Dieses Problem wird durch die in den Patentansprüchen 1, 4, 7, 10, 13 und 16 aufgeführten Merkmale gelöst. Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale in den Unteransprüchen definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stator für eine elektrische Rotationsmaschine vorgesehen. Der Stator umfasst eine Vielzahl von Spulen. Jede Spule hat ein erstes und ein zweites Ende. Die Spulen sind so angeordnet, dass eine zweite Spule einer ersten Spule benachbart ist, eine dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist, eine vierte Spule der dritten Spule benachbart ist, eine fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist, eine sechste Spule der fünften Spule benachbart ist, eine siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist und eine achte Spule der siebenten Spule sowie der ersten Spule benachbart ist. Die ersten Enden der ersten und der zweiten Spule sind zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet. Das erste Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der fünften Spule ist mit dem zweiten Ende der dritten Spule und das erste Ende der siebenten Spule ist mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden, so dass die erste, dritte, fünfte und siebente Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden. Das erste Ende der achten Spule ist mit dem zweiten Ende der zweiten Spule, das erste Ende der sechsten Spule ist mit dem zweiten Ende der achten Spule und das erste Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der sechsten Spule verbunden, so dass die zweite, achte, sechste und vierte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden. Das zweite Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der siebenten Spule elektrisch verbunden, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Stator für eine elektrische Rotationsmaschine vorgesehen, der eine Vielzahl von Spulen umfasst. Jede Spule hat ein erstes und ein zweites Ende. Die Spulen sind so angeordnet, dass eine zweite Spule einer ersten Spule benachbart ist, eine dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist, eine vierte Spule der dritten Spule benachbart ist, eine fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist, eine sechste Spule der fünften Spule benachbart ist, eine siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist und eine achte Spule der siebenten Spule sowie der ersten Spule benachbart ist. Die ersten Enden der ersten und der achten Spule sind zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet. Das erste Ende der zweiten Spule ist mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der fünften Spule ist mit dem zweiten Ende der dritten Spule verbunden, so dass die erste, zweite, dritte und fünfte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden. Das erste Ende der siebenten Spule ist mit dem zweiten Ende der achten Spule, das erste Ende der sechsten Spule ist mit dem zweiten Ende der siebenten Spule und das erste Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der sechsten Spule verbunden, so dass die achte, siebente, sechste und vierte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden. Das zweite Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der fünften Spule elektrisch verbunden, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein weiterer Stator für eine elektrische Rotationsmaschine vorgesehen, der eine Vielzahl von Spulen umfasst. Jede Spule hat ein erstes und ein zweites Ende. Die Spulen sind so angeordnet, dass eine zweite Spule einer ersten Spule benachbart ist, eine dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist, eine vierte Spule der dritten Spule benachbart ist, eine fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist, eine sechste Spule der fünften Spule benachbart ist, eine siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist und eine achte Spule der siebenten Spule sowie der ersten Spule benachbart ist. Die ersten Enden der ersten und der achten Spule sind zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet. Das erste Ende der zweiten Spule ist mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der sechsten Spule ist mit dem zweiten Ende der dritten Spule verbunden, so dass die erste, zweite, dritte und sechste Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden. Das erste Ende der siebenten Spule ist mit dem zweiten Ende der achten Spule, das erste Ende der fünften Spule ist mit dem zweiten Ende der siebenten Spule und das erste Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden, so dass die achte, siebente, fünfte und vierte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden. Das zweite Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der sechsten Spule elektrisch verbunden, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Stator für eine elektrische Rotationsmaschine vorgesehen, der ebenfalls eine Vielzahl von Spulen umfasst. Jede Spule hat ein erstes und ein zweites Ende. Die Spulen sind so angeordnet, dass eine zweite Spule einer ersten Spule benachbart ist, eine dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist, eine vierte Spule der dritten Spule benachbart ist, eine fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist, eine sechste Spule der fünften Spule benachbart ist, eine siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist und eine achte Spule der siebenten Spule sowie der ersten Spule benachbart ist. Die ersten Enden der ersten und der achten Spule sind zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet. Das erste Ende der zweiten Spule ist mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der sechsten Spule ist mit dem zweiten Ende der vierten Spule verbunden, so dass die erste, zweite, vierte und sechste Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden. Das erste Ende der siebenten Spule ist mit dem zweiten Ende der achten Spule, das erste Ende der fünften Spule ist mit dem zweiten Ende der siebenten Spule und das erste Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden, so dass die achte, siebente, fünfte und dritte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden. Das zweite Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der sechsten Spule elektrisch verbunden, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
In einer Ausführung der Erfindung ist ein Stator mit einer Vielzahl von Spulen für eine elektrische Rotationsmaschine vorgesehen. Jede Spule hat ein erstes und ein zweites Ende. Die Spulen sind so angeordnet, dass eine zweite Spule einer ersten Spule benachbart ist, eine dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist, eine vierte Spule der dritten Spule benachbart ist, eine fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist, eine sechste Spule der fünften Spule benachbart ist, eine siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist und eine achte Spule der siebenten Spule sowie der ersten Spule benachbart ist. Die ersten Enden der ersten und der fünften Spule sind zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet. Das erste Ende der zweiten Spule ist mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der vierten Spule ist mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der siebenten Spule ist mit dem zweiten Ende der vierten Spule verbunden, so dass die erste, zweite, vierte und siebente Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden. Das erste Ende der sechsten Spule ist mit dem zweiten Ende der fünften Spule, das erste Ende der achten Spule ist mit dem zweiten Ende der sechsten Spule und das erste Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der achten Spule verbunden, so dass die fünfte, sechste, achte und dritte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden. Das zweite Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der siebenten Spule elektrisch verbunden, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Ferner ist in einer weiteren Ausführung der Erfindung ein Stator mit einer Vielzahl von Spulen für eine elektrische Rotationsmaschine vorgesehen. Jede Spule hat ein erstes und ein zweites Ende. Die Spulen sind so angeordnet, dass eine zweite Spule einer ersten Spule benachbart ist, eine dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist, eine vierte Spule der dritten Spule benachbart ist, eine fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist, eine sechste Spule der fünften Spule benachbart ist, eine siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist und eine achte Spule der siebenten Spule sowie der ersten Spule benachbart ist. Die ersten Enden der ersten und der vierten Spule sind zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet. Das erste Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der fünften Spule ist mit dem zweiten Ende der dritten Spule und das erste Ende der siebenten Spule ist mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden, so dass die erste, dritte, fünfte und siebente Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden. Das erste Ende der zweiten Spule ist mit dem zweiten Ende der vierten Spule, das erste Ende der achten Spule ist mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der sechsten Spule ist mit dem zweiten Ende der achten Spule verbunden, so dass die vierte, zweite, achte und sechste Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden. Das zweite Ende der sechsten Spule ist mit dem zweiten Ende der siebenten Spule elektrisch verbunden, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1a–1c: schematische Darstellungen von einer oder mehreren konventionellen elektrischen Rotationsmaschinen;
2: eine schematische Darstellung einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3: eine schematische Darstellung einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4: eine schematische Darstellung einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5: eine schematische Darstellung einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6: eine schematische Darstellung einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
7: eine schematische Darstellung einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In den einzelnen Figuren wurden immer gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es werden jetzt mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 2 ist eine elektrische Rotationsmaschine 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Maschine 200 umfasst im Allgemeinen einen Rotor 102 und einen Stator 104. Der Stator 104 kann eine Vielzahl von Spulen 106, wie beispielsweise die acht Spulen 106a–106h, umfassen. Jede der Spulen 106 kann ein erstes und ein zweites Ende aufweisen. Wie in der 2 gezeigt ist, können die acht Spulen 106a–106h so angeordnet werden, dass die zweite Spule 106b der ersten Spule 106a benachbart ist, die dritte Spule 106c der zweiten Spule 106b benachbart ist, die vierte Spule 106d der dritten Spule 106c benachbart ist, die fünfte Spule 106e der vierten Spule 106d benachbart ist, die sechste Spule 106f der fünften Spule 106e benachbart ist, die siebente Spule 106g der sechsten Spule 106f benachbart ist und die achte Spule 106h sowohl der siebenten Spule 106g als auch der ersten Spule 106a benachbart ist.
Die ersten Enden der ersten 106a und der zweiten 106b Spule können zum Aufnehmen einer Phasenspannung Vp ausgebildet sein. Ferner kann das erste Ende der dritten Spule 106c mit dem zweiten Ende der ersten Spule 106a, das erste Ende der fünften Spule 106e mit dem zweiten Ende der dritten Spule 106c und das erste Ende der siebenten Spule 106g mit dem zweiten Ende der fünften Spule 106e verbunden sein, so dass die erste 106a, dritte 106c, fünfte 106e und siebente 106g Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis 108 zu bilden. In ähnlicher Weise ist das erste Ende der achten Spule 106h mit dem zweiten Ende der zweiten Spule 106b, das erste Ende der sechsten Spule 106f mit dem zweiten Ende der achten Spule 106h und das erste Ende der vierten Spule 106d mit dem zweiten Ende der sechsten Spule 106f verbunden, so dass die zweite 106b, achte 106h, sechste 106f und vierte 106d Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis 110 zu bilden. Das zweite Ende der vierten Spule 106d kann mit dem zweiten Ende der siebenten Spule 106g elektrisch verbunden sein, so dass der erste 108 und der zweite 110 Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind. Bei mindestens einer Ausführungsform kann das erste Ende jeder Spule 106 einer positiven Referenzstromklemme und/oder das zweite Ende jeder Spule einer negativen Referenzstromklemme entsprechen.
Im Vergleich zu der in der 1a dargestellten konventionellen Maschine 10 kann die elektrische Rotationsmaschine 200 der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie die in der 1c dargestellte Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen, die von einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 hervorgerufenen Vibrationen und/oder Geräusche durch die größere Verteilung der Spulen 106 jedes Schaltkreises 108 und 110, um den Stator 102 herum, reduzieren. Wie in der Tabelle 1 unten dargestellt wurde, reduziert die elektrische Rotationsmaschine 200 jedoch im Allgemeinen die maximal mögliche Phasenspannung zwischen zwei Spulen 106 an einem Drahtkreuzungspunkt, d.h. ein Punkt, an dem ein Segment einer ersten Spule in Kontakt mit einem Segment einer zweiten Spule kommt, auf 0,75Vp, d.h. 75 Prozent der VP im Vergleich zu der konventionellen Maschine 40 der 1c mit alternierenden Polwicklungen, die, wie zuvor beschrieben wurde, die maximal mögliche Spannung Vp an einem Drahtkreuzungspunkt hat.
TABELLE 1
Wenn man beispielsweise annimmt, dass die Phasenspannung Vp sowohl in dem ersten 108 als auch in dem zweiten 110 Schaltkreis gleichmäßig über die Spulen 106 verteilt wird, und wenn ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C3 entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C4 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich 0,75Vp, d.h. 0,75Vp – 0Vp = 0,75Vp. Eine ähnliche Analyse zeigt, dass die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen zwei benachbarten Spulen 106 der elektrischen Rotationsmaschine 200 im Allgemeinen 0,75Vp nicht übersteigt.
Hieraus ergibt sich, dass die Maschine 200 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eine Verbesserung gegenüber den konventionellen Maschinen 10 und 40 darstellt.
Unter Bezugnahme auf die 3 ist eine elektrische Rotationsmaschine 300 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Maschine 300 umfasst im Allgemeinen einen Rotor 102 und einen Stator 104. Der Stator 104 kann eine Vielzahl von Spulen 106, wie beispielsweise die acht Spulen 106a–106h, umfassen. Jede der Spulen 106 kann ein erstes und ein zweites Ende aufweisen. Wie in der 3 gezeigt ist, können die acht Spulen 106a–106h so angeordnet werden, dass die zweite Spule 106b der ersten Spule 106a benachbart ist, die dritte Spule 106c der zweiten Spule 106b benachbart ist, die vierte Spule 106d der dritten Spule 106c benachbart ist, die fünfte Spule 106e der vierten Spule 106d benachbart ist, die sechste Spule 106f der fünften Spule 106e benachbart ist, die siebente Spule 106g der sechsten Spule 106f benachbart ist und die achte Spule 106h sowohl der siebenten Spule 106g als auch der ersten Spule 106a benachbart ist.
Die ersten Enden der ersten 106a und der achten 106h Spule können zum Aufnehmen einer Phasenspannung Vp ausgebildet sein. Ferner kann das erste Ende der zweiten Spule 106b mit dem zweiten Ende der ersten Spule 106a, das erste Ende der dritten Spule 106c mit dem zweiten Ende der zweiten Spule 106b und das erste Ende der fünften Spule 106e mit dem zweiten Ende der dritten Spule 106c verbunden sein, so dass die erste 106a, zweite 106b, dritte 106c und fünfte 106e Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis 108 zu bilden. In ähnlicher Weise ist das erste Ende der siebenten Spule 106g mit dem zweiten Ende der achten Spule 106h, das erste Ende der sechsten Spule 106f mit dem zweiten Ende der siebenten Spule 106g und das erste Ende der vierten Spule 106d mit dem zweiten Ende der sechsten Spule 106f verbunden, so dass die achte 106h, siebente 106g, sechste 106f und vierte 106d Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis 110 zu bilden. Das zweite Ende der vierten Spule 106d kann mit dem zweiten Ende der fünften Spule 106e elektrisch verbunden sein, so dass der erste 108 und der zweite 110 Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind. Bei mindestens einer Ausführungsform kann das erste Ende jeder Spule 106 einer positiven Referenzstromklemme und/oder das zweite Ende jeder Spule einer negativen Referenzstromklemme entsprechen.
Im Vergleich zu der in der 1a dargestellten konventionellen Maschine 10 kann die elektrische Rotationsmaschine 300 der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie die in der 1c dargestellte Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen, die von einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 hervorgerufenen Vibrationen und/oder Geräusche durch die größere Verteilung der Spulen 106 jedes Schaltkreises 108 und 110 um den Stator 102 herum, reduzieren. Wie in der Tabelle 2 unten dargestellt wurde, reduziert die elektrische Rotationsmaschine 300 jedoch im Allgemeinen die maximal mögliche Phasenspannung zwischen zwei Spulen 106 an einem Drahtkreuzungspunkt auf 0,50 Vp im Vergleich zu der konventionellen Maschine 40 der 1c mit alternierenden Polwicklungen, die, wie zuvor beschrieben wurde, die maximal mögliche Spannung Vp an einem Drahtkreuzungspunkt hat.
TABELLE 2
Wenn man beispielsweise annimmt, dass die Phasenspannung Vp sowohl in dem ersten 108 als auch in dem zweiten 110 Schaltkreis gleichmäßig über die Spulen 106 verteilt wird, und wenn ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C2 entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C3 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich 0,50Vp, d.h. 0,75Vp – 0,25Vp = 0,50Vp. Eine ähnliche Analyse zeigt, dass die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen sämtlichen jeweils benachbarten Spulen 106 der elektrischen Rotationsmaschine 300 im Allgemeinen 0,50Vp nicht übersteigt.
Hieraus ergibt sich, dass die Maschine 300 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eine Verbesserung gegenüber den konventionellen Maschinen 10 und 40 darstellt.
Unter Bezugnahme auf die 4 ist eine elektrische Rotationsmaschine 400 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Maschine 400 umfasst im Allgemeinen einen Rotor 102 und einen Stator 104. Der Stator 104 kann eine Vielzahl von Spulen 106, wie beispielsweise die acht Spulen 106a–106h, umfassen. Jede der Spulen 106 kann ein erstes und ein zweites Ende aufweisen. Wie in der 4 gezeigt ist, können die acht Spulen 106a–106h so angeordnet werden, dass die zweite Spule 106b der ersten Spule 106a benachbart ist, die dritte Spule 106c der zweiten Spule 106b benachbart ist, die vierte Spule 106d der dritten Spule 106c benachbart ist, die fünfte Spule 106e der vierten Spule 106d benachbart ist, die sechste Spule 106f der fünften Spule 106e benachbart ist, die siebente Spule 106g der sechsten Spule 106f benachbart ist und die achte Spule 106h sowohl der siebenten Spule 106g als auch der ersten Spule 106a benachbart ist.
Die ersten Enden der ersten 106a und der achten 106h Spule können zum Aufnehmen einer Phasenspannung Vp ausgebildet sein. Ferner kann das erste Ende der zweiten Spule 106b mit dem zweiten Ende der ersten Spule 106a, das erste Ende der dritten Spule 106c mit dem zweiten Ende der zweiten Spule 106b und das erste Ende der sechsten Spule 106f mit dem zweiten Ende der dritten Spule 106c verbunden sein, so dass die erste 106a, zweite 106b, dritte 106c und sechste 106f Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis 108 zu bilden. In ähnlicher Weise ist das erste Ende der siebenten Spule 106g mit dem zweiten Ende der achten Spule 106h, das erste Ende der fünften Spule 106f mit dem zweiten Ende der siebenten Spule 106g und das erste Ende der vierten Spule 106d mit dem zweiten Ende der fünften Spule 106e verbunden, so dass die achte 106h, siebente 106g, fünfte 106e und vierte 106d Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis 110 zu bilden. Das zweite Ende der vierten Spule 106d kann mit dem zweiten Ende der sechsten Spule 106f elektrisch verbunden sein, so dass der erste 108 und der zweite 110 Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind. Bei mindestens einer Ausführungsform kann das erste Ende jeder Spule 106 einer positiven Referenzstromklemme und/oder das zweite Ende jeder Spule einer negativen Referenzstromklemme entsprechen.
Im Vergleich zu der in der 1a dargestellten konventionellen Maschine 10 kann die elektrische Rotationsmaschine 400 der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie die in der 1c dargestellte Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen, die von einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 hervorgerufenen Vibrationen und/oder Geräusche durch die größere Verteilung der Spulen 106 jedes Schaltkreises 108 und 110 um den Stator 102 herum, reduzieren. Wie in der Tabelle 3 unten dargestellt wurde, reduziert die elektrische Rotationsmaschine 400 jedoch im Allgemeinen die maximal mögliche Phasenspannung zwischen zwei Spulen 106 an einem Drahtkreuzungspunkt auf 0,75 Vp im Vergleich zu der konventionellen Maschine 40 der 1c mit alternierenden Polwicklungen, die, wie zuvor beschrieben wurde, die maximal mögliche Spannung Vp an einem Drahtkreuzungspunkt hat.
TABELLE 3
Wenn man beispielsweise annimmt, dass die Phasenspannung Vp sowohl in dem ersten 108 als auch in dem zweiten 110 Schaltkreis gleichmäßig über die Spulen 106 verteilt wird, und wenn ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C7 entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C6 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich 0,75Vp, 0,75Vp – 0Vp = 0,75Vp. Eine ähnliche Analyse zeigt, dass die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen sämtlichen jeweils benachbarten Spulen 106 der elektrischen Rotationsmaschine 400 im Allgemeinen 0,75Vp nicht übersteigt.
Hieraus ergibt sich, dass die Maschine 400 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eine Verbesserung gegenüber den konventionellen Maschinen 10 und 40 darstellt.
Unter Bezugnahme auf die 5 ist eine elektrische Rotationsmaschine 500 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Maschine 500 umfasst im Allgemeinen einen Rotor 102 und einen Stator 104. Der Stator 104 kann eine Vielzahl von Spulen 106, wie beispielsweise die acht Spulen 106a–106h, umfassen. Jede der Spulen 106 kann ein erstes und ein zweites Ende aufweisen. Wie in der 5 gezeigt ist, können die acht Spulen 106a–106h so angeordnet werden, dass die zweite Spule 106b der ersten Spule 106a benachbart ist, die dritte Spule 106c der zweiten Spule 106b benachbart ist, die vierte Spule 106d der dritten Spule 106c benachbart ist, die fünfte Spule 106e der vierten Spule 106d benachbart ist, die sechste Spule 106f der fünften Spule 106e benachbart ist, die siebente Spule 106g der sechsten Spule 106f benachbart ist und die achte Spule 106h sowohl der siebenten Spule 106g als auch der ersten Spule 106a benachbart ist.
Die ersten Enden der ersten 106a und der achten 106h Spule können zum Aufnehmen einer Phasenspannung Vp ausgebildet sein. Ferner kann das erste Ende der zweiten Spule 106b mit dem zweiten Ende der ersten Spule 106a, das erste Ende der vierten Spule 106d mit dem zweiten Ende der zweiten Spule 106b und das erste Ende der sechsten Spule 106f mit dem zweiten Ende der vierten Spule 106d verbunden sein, so dass die erste 106a, zweite 106b, vierte 106d und sechste 106f Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis 108 zu bilden. In ähnlicher Weise ist das erste Ende der siebenten Spule 106g mit dem zweiten Ende der achten Spule 106h, das erste Ende der fünften Spule 106e mit dem zweiten Ende der siebenten Spule 106g und das erste Ende der dritten Spule 106c mit dem zweiten Ende der fünften Spule 106e verbunden, so dass die achte 106h, siebente 106g, fünfte 106e und dritte 106c Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis 110 zu bilden. Das zweite Ende der dritten Spule 106c kann mit dem zweiten Ende der sechsten Spule 106f elektrisch verbunden sein, so dass der erste 108 und der zweite 110 Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind. Bei mindestens einer Ausführungsform kann das erste Ende jeder Spule 106 einer positiven Referenzstromklemme und/oder das zweite Ende jeder Spule einer negativen Referenzstromklemme entsprechen.
Im Vergleich zu der in der 1a dargestellten konventionellen Maschine 10 kann die elektrische Rotationsmaschine 500 der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie die in der 1c dargestellte Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen, die von einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 hervorgerufenen Vibrationen und/oder Geräusche durch die größere Verteilung der Spulen 106 jedes Schaltkreises 108 und 110 um den Stator 102 herum, reduzieren. Wie in der Tabelle 4 unten dargestellt wurde, reduziert die elektrische Rotationsmaschine 500 jedoch im Allgemeinen die maximal mögliche Phasenspannung zwischen zwei Spulen 106 an einem Drahtkreuzungspunkt auf 0,75 Vp im Vergleich zu der konventionellen Maschine 40 der 1c mit alternierenden Polwicklungen, die, wie zuvor beschrieben wurde, die maximal mögliche Spannung Vp an einem Drahtkreuzungspunkt hat.
TABELLE 4
Wenn man beispielsweise annimmt, dass die Phasenspannung Vp sowohl in dem ersten 108 als auch in dem zweiten 110 Schaltkreis gleichmäßig über die Spulen 106 verteilt wird, und wenn ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C2 entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C3 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich 0,75Vp, d.h. 0,75Vp – 0Vp = 0,75Vp. Eine ähnliche Analyse zeigt, dass die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen sämtlichen jeweils benachbarten Spulen 106 der elektrischen Rotationsmaschine 500 im Allgemeinen 0,75Vp nicht übersteigt.
Hieraus ergibt sich, dass die Maschine 500 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eine Verbesserung gegenüber den konventionellen Maschinen 10 und 40 darstellt.
Unter Bezugnahme auf die 6 ist eine elektrische Rotationsmaschine 600 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Maschine 600 umfasst im Allgemeinen einen Rotor 102 und einen Stator 104. Der Stator 104 kann eine Vielzahl von Spulen 106, wie beispielsweise die acht Spulen 106a–106h, umfassen. Jede der Spulen 106 kann ein erstes und ein zweites Ende aufweisen. Wie in der 6 gezeigt ist, können die acht Spulen 106a–106h so angeordnet werden, dass die zweite Spule 106b der ersten Spule 106a benachbart ist, die dritte Spule 106c der zweiten Spule 106b benachbart ist, die vierte Spule 106d der dritten Spule 106c benachbart ist, die fünfte Spule 106e der vierten Spule 106d benachbart ist, die sechste Spule 106f der fünften Spule 106e benachbart ist, die siebente Spule 106g der sechsten Spule 106f benachbart ist und die achte Spule 106h sowohl der siebenten Spule 106g als auch der ersten Spule 106a benachbart ist.
Die ersten Enden der ersten 106a und der fünften 106e Spule können zum Aufnehmen einer Phasenspannung Vp ausgebildet sein. Ferner kann das erste Ende der zweiten Spule 106b mit dem zweiten Ende der ersten Spule 106a, das erste Ende der vierten Spule 106d mit dem zweiten Ende der zweiten Spule 106b und das erste Ende der siebenten Spule 106g mit dem zweiten Ende der vierten Spule 106d verbunden sein, so dass die erste 106a, zweite 106b, vierte 106d und siebente 106g Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis 108 zu bilden. In ähnlicher Weise ist das erste Ende der sechsten Spule 106f mit dem zweiten Ende der fünften Spule 106e, das erste Ende der achten Spule 106h mit dem zweiten Ende der sechsten Spule 106f und das erste Ende der dritten Spule 106c mit dem zweiten Ende der achten Spule 106h verbunden, so dass die fünfte 106e, sechste 106f, achte 106h und dritte 106c Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis 110 zu bilden. Das zweite Ende der dritten Spule 106c kann mit dem zweiten Ende der siebenten Spule 106g elektrisch verbunden sein, so dass der erste 108 und der zweite 110 Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind. Bei mindestens einer Ausführungsform kann das erste Ende jeder Spule 106 einer positiven Referenzstromklemme und/oder das zweite Ende jeder Spule einer negativen Referenzstromklemme entsprechen.
Im Vergleich zu der in der 1a dargestellten konventionellen Maschine 10 kann die elektrische Rotationsmaschine 600 der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie die in der 1c dargestellte Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen, die von einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 hervorgerufenen Vibrationen und/oder Geräusche durch die größere Verteilung der Spulen 106 jedes Schaltkreises 108 und 110 um den Stator 102 herum, reduzieren. Wie in der Tabelle 5 unten dargestellt wurde, reduziert die elektrische Rotationsmaschine 600 jedoch im Allgemeinen die maximal mögliche Phasenspannung zwischen zwei Spulen 106 an einem Drahtkreuzungspunkt auf 0,75 Vp im Vergleich zu der konventionellen Maschine 40 der 1c mit alternierenden Polwicklungen, die, wie zuvor beschrieben wurde, die maximal mögliche Spannung Vp an einem Drahtkreuzungspunkt hat.
TABELLE 5
Wenn man beispielsweise annimmt, dass die Phasenspannung Vp sowohl in dem ersten 108 als auch in dem zweiten 110 Schaltkreis gleichmäßig über die Spulen 106 verteilt wird, und wenn ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C6 entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C7 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich 0,75Vp, d.h. 0,75Vp – 0Vp = 0,75Vp. Eine ähnliche Analyse zeigt, dass die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen sämtlichen jeweils benachbarten Spulen 106 der elektrischen Rotationsmaschine 600 im Allgemeinen 0,75Vp nicht übersteigt.
Hieraus ergibt sich, dass die Maschine 600 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eine Verbesserung gegenüber den konventionellen Maschinen 10 und 40 darstellt.
Unter Bezugnahme auf die 7 ist eine elektrische Rotationsmaschine 700 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Maschine 700 umfasst im Allgemeinen einen Rotor 102 und einen Stator 104. Der Stator 104 kann eine Vielzahl von Spulen 106, wie beispielsweise die acht Spulen 106a–106h, umfassen. Jede der Spulen 106 kann ein erstes und ein zweites Ende aufweisen. Wie in der 7 gezeigt ist, können die acht Spulen 106a–106h so angeordnet werden, dass die zweite Spule 106b der ersten Spule 106a benachbart ist, die dritte Spule 106c der zweiten Spule 106b benachbart ist, die vierte Spule 106d der dritten Spule 106c benachbart ist, die fünfte Spule 106e der vierten Spule 106d benachbart ist, die sechste Spule 106f der fünften Spule 106e benachbart ist, die siebente Spule 106g der sechsten Spule 106f benachbart ist und die achte Spule 106h sowohl der siebenten Spule 106g als auch der ersten Spule 106a benachbart ist.
Die ersten Enden der ersten 106a und der vierten 106d Spule können zum Aufnehmen einer Phasenspannung Vp ausgebildet sein. Ferner kann das erste Ende der dritten Spule 106c mit dem zweiten Ende der ersten Spule 106a, das erste Ende der fünften Spule 106e mit dem zweiten Ende der dritten Spule 106c und das erste Ende der siebenten Spule 106g mit dem zweiten Ende der fünften Spule 106g verbunden sein, so dass die erste 106a, dritte 106c, fünfte 106e und siebente 106g Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis 108 zu bilden. In ähnlicher Weise ist das erste Ende der zweiten Spule 106b mit dem zweiten Ende der vierten Spule 106d, das erste Ende der achten Spule 106h mit dem zweiten Ende der zweiten Spule 106b und das erste Ende der sechsten Spule 106f mit dem zweiten Ende der achten Spule 106h verbunden, so dass die vierte 106d, zweite 106b, achte 106h und sechste 106f Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis 110 zu bilden. Das zweite Ende der sechsten Spule 106f kann mit dem zweiten Ende der siebenten Spule 106g elektrisch verbunden sein, so dass der erste 108 und der zweite 110 Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind. Bei mindestens einer Ausführungsform kann das erste Ende jeder Spule 106 einer positiven Referenzstromklemme und/oder das zweite Ende jeder Spule einer negativen Referenzstromklemme entsprechen.
Im Vergleich zu der in der 1a dargestellten konventionellen Maschine 10 kann die elektrische Rotationsmaschine 700 der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie die in der 1c dargestellte Maschine 40 mit alternierenden Polwicklungen, die von einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 hervorgerufenen Vibrationen und/oder Geräusche durch die größere Verteilung der Spulen 106 jedes Schaltkreises 108 und 110 um den Stator 102 herum, reduzieren. Wie in der Tabelle 6 unten dargestellt wurde, reduziert die elektrische Rotationsmaschine 700 jedoch im Allgemeinen die maximal mögliche Phasenspannung zwischen zwei Spulen 106 an einem Drahtkreuzungspunkt auf 0,75 Vp im Vergleich zu der konventionellen Maschine 40 der 1c mit alternierenden Polwicklungen, die, wie zuvor beschrieben wurde, die maximal mögliche Spannung Vp an einem Drahtkreuzungspunkt hat.
TABELLE 6
Wenn man beispielsweise annimmt, dass die Phasenspannung Vp sowohl in dem ersten 108 als auch in dem zweiten 110 Schaltkreis gleichmäßig über die Spulen 106 verteilt wird, und wenn ein Draht am oder in der Nähe des Anschlusses A, der C4 entspricht, in Kontakt mit einem Draht am oder in der Nähe des Anschlusses B, der C5 entspricht, kommt, ist die Spannung in den Drähten am Drahtkreuzungspunkt im Wesentlichen gleich 0,75Vp, d.h. Vp – 0,25Vp = 0,75Vp. Eine ähnliche Analyse zeigt, dass die Spannung an den Drahtkreuzungspunkten zwischen sämtlichen jeweils benachbarten Spulen 106 der elektrischen Rotationsmaschine 700 im Allgemeinen 0,75Vp nicht übersteigt.
Hieraus ergibt sich, dass die Maschine 700 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eine Verbesserung gegenüber den konventionellen Maschinen 10 und 40 darstellt.
Im Allgemeinen können eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter anderem dadurch gekennzeichnet sein, dass mindestens eine Spule 106 jedes Schaltkreises, z.B. 108, 110, eine Unterbrechung gegenüber den anderen Spulen 106 des entsprechenden Schaltkreises aufweist und dass Spulen 106 zum Aufnehmen der Phasenspannung vorgesehen sind, bei denen es sich nicht um benachbarte Spulen 106 handelt und die einen Kontaktpunkt an dem niedrigsten Potential des entsprechenden Schaltkreises haben.
Es sollte bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung genauso gut für elektrische Multi-Phasen-Maschinen geeignet ist, wobei jede der Phasenwicklungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Ferner kann jede geeignete Anzahl von Spulen 106 verwendet werden, um den Konstruktionsansprüchen einer bestimmten Anwendung gerecht zu werden.
Hieraus geht hervor, dass eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die von einem ungleichmäßigen Luftspalt 22 hervorgerufenen Vibrationen und/oder Geräusche reduzieren können, während gleichzeitig die maximal mögliche Spannung zwischen zwei Spulen an einem Drahtkreuzungspunkt vermindert wird.
Während die beste Art zur Durchführung der Erfindung genau beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Anordnungen und Ausführungsformen bei der praktischen Umsetzung der von den folgenden Ansprüchen definierten Erfindung erkennen.

Claims

Stator für eine elektrische Rotationsmaschine umfassend: eine erste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die zweite Spule der ersten Spule benachbart ist; eine dritte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist; eine vierte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die vierte Spule der dritten Spule benachbart ist; eine fünfte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist; eine sechste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die sechste Spule der fünften Spule benachbart ist; eine siebente Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist; und eine achte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die achte Spule der siebenten und der ersten Spule benachbart ist, wobei die ersten Enden der ersten und der zweiten Spule zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet sind; das erste Ende der dritten Spule mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der fünften Spule mit dem zweiten Ende der dritten Spule und das erste Ende der siebenten Spule mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden ist, so dass die erste, dritte, fünfte und siebente Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden; das erste Ende der achten Spule mit dem zweiten Ende der zweiten Spule, das erste Ende der sechsten Spule mit dem zweiten Ende der achten Spule und das erste Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der sechsten Spule verbunden ist, so dass die zweite, achte, sechste und vierte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden; und das zweite Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der siebenten Spule elektrisch verbunden ist, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, bei dem das erste Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer positiven Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1, bei dem das zweite Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer negativen Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine umfassend: eine erste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die zweite Spule der ersten Spule benachbart ist; eine dritte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist; eine vierte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die vierte Spule der dritten Spule benachbart ist; eine fünfte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist; eine sechste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die sechste Spule der fünften Spule benachbart ist; eine siebente Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist; und eine achte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die achte Spule der siebenten und der ersten Spule benachbart ist, wobei die ersten Enden der ersten und der achten Spule zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet sind; das erste Ende der zweiten Spule mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der dritten Spule ist mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der fünften Spule mit dem zweiten Ende der dritten Spule verbunden ist, so dass die erste, zweite, dritte und fünfte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden; das erste Ende der siebenten Spule mit dem zweiten Ende der achten Spule, das erste Ende der sechsten Spule mit dem zweiten Ende der siebenten Spule und das erste Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der sechsten Spule verbunden ist, so dass die achte, siebente, sechste und vierte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden; und das zweite Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der fünften Spule elektrisch verbunden ist, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 4, bei dem das erste Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer positiven Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 4, bei dem das zweite Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer negativen Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine umfassend: eine erste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die zweite Spule der ersten Spule benachbart ist; eine dritte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist; eine vierte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die vierte Spule der dritten Spule benachbart ist; eine fünfte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist; eine sechste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die sechste Spule der fünften Spule benachbart ist; eine siebente Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist; und eine achte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die achte Spule der siebenten und der ersten Spule benachbart ist, wobei die ersten Enden der ersten und der achten Spule zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet sind; das erste Ende der zweiten Spule mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der dritten Spule mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der sechsten Spule mit dem zweiten Ende der dritten Spule verbunden ist, so dass die erste, zweite, dritte und sechste Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden; das erste Ende der siebenten Spule mit dem zweiten Ende der achten Spule, das erste Ende der fünften Spule mit dem zweiten Ende der siebenten Spule und das erste Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden ist, so dass die achte, siebente, fünfte und vierte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden; und das zweite Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der sechsten Spule elektrisch verbunden ist, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 7, bei dem das erste Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer positiven Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 7, bei dem das zweite Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer negativen Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine umfassend: eine erste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die zweite Spule der ersten Spule benachbart ist; eine dritte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist; eine vierte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die vierte Spule der dritten Spule benachbart ist; eine fünfte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist; eine sechste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die sechste Spule der fünften Spule benachbart ist; eine siebente Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist; und eine achte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die achte Spule der siebenten und der ersten Spule benachbart ist, wobei die ersten Enden der ersten und der achten Spule sind zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet sind; das erste Ende der zweiten Spule mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der sechsten Spule mit dem zweiten Ende der vierten Spule verbunden ist, so dass die erste, zweite, vierte und sechste Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden; das erste Ende der siebenten Spule mit dem zweiten Ende der achten Spule, das erste Ende der fünften Spule mit dem zweiten Ende der siebenten Spule und das erste Ende der dritten Spule mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden ist, so dass die achte, siebente, fünfte und dritte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden; und das zweite Ende der dritten Spule mit dem zweiten Ende der sechsten Spule elektrisch verbunden ist, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 10, bei dem das erste Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer positiven Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 10, bei dem das zweite Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer negativen Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine umfassend: eine erste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die zweite Spule der ersten Spule benachbart ist; eine dritte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist; eine vierte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die vierte Spule der dritten Spule benachbart ist; eine fünfte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist; eine sechste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die sechste Spule der fünften Spule benachbart ist; eine siebente Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist; und eine achte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die achte Spule der siebenten und der ersten Spule benachbart ist, wobei die ersten Enden der ersten und der fünften Spule zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet sind; das erste Ende der zweiten Spule mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der vierten Spule mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der siebenten Spule mit dem zweiten Ende der vierten Spule verbunden ist, so dass die erste, zweite, vierte und siebente Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden; das erste Ende der sechsten Spule mit dem zweiten Ende der fünften Spule, das erste Ende der achten Spule mit dem zweiten Ende der sechsten Spule und das erste Ende der dritten Spule mit dem zweiten Ende der achten Spule verbunden ist, so dass die fünfte, sechste, achte und dritte Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden; und das zweite Ende der dritten Spule mit dem zweiten Ende der siebenten Spule elektrisch verbunden ist, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 13, bei dem das erste Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer positiven Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 13, bei dem das zweite Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer negativen Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine umfassend: eine erste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die zweite Spule der ersten Spule benachbart ist; eine dritte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die dritte Spule der zweiten Spule benachbart ist; eine vierte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die vierte Spule der dritten Spule benachbart ist; eine fünfte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die fünfte Spule der vierten Spule benachbart ist; eine sechste Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die sechste Spule der fünften Spule benachbart ist; eine siebente Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die siebente Spule der sechsten Spule benachbart ist; und eine achte Spule mit einem ersten und einem zweiten Ende, wobei die achte Spule der siebenten und der ersten Spule benachbart ist, wobei die ersten Enden der ersten und der vierten Spule zum Aufnehmen einer Phasenspannung ausgebildet sind; das erste Ende der dritten Spule mit dem zweiten Ende der ersten Spule, das erste Ende der fünften Spule mit dem zweiten Ende der dritten Spule und das erste Ende der siebenten Spule mit dem zweiten Ende der fünften Spule verbunden ist, so dass die erste, dritte, fünfte und siebente Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Schaltkreis zu bilden; das erste Ende der zweiten Spule mit dem zweiten Ende der vierten Spule, das erste Ende der achten Spule mit dem zweiten Ende der zweiten Spule und das erste Ende der sechsten Spule mit dem zweiten Ende der achten Spule verbunden ist, so dass die vierte, zweite, achte und sechste Spule elektrisch in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Schaltkreis zu bilden; und das zweite Ende der sechsten Spule mit dem zweiten Ende der siebenten Spule elektrisch verbunden ist, so dass der erste und der zweite Schaltkreis elektrisch parallel geschaltet sind.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 16, bei dem das erste Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer positiven Referenzstromklemme entspricht.
Stator für eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 16, bei dem das zweite Ende einer entsprechenden Spule jeweils einer negativen Referenzstromklemme entspricht.