DE102010016929A1

DE102010016929A1 - Elektrisch rotierende Maschine mit verbesserter Statorwicklungsanordnung zur Verminderung der magnetischen Störung und der Drehmomentwelligkeit

Info

Publication number: DE102010016929A1
Application number: DE102010016929A
Authority: DE
Inventors: Makoto Kariya-city Taniguchi; Asuka Kariya-city Tanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: FR2946814B1; FR2946814A1; DE102010016929B4; JP2010268597A; US20100289372A1; JP5304427B2; US8264114B2

Abstract

Eine elektrische Drehmaschine ist offenbart, die einen Stator und einen Rotor aufweist. Der Stator weist einen hohlen zylindrischen Statorkern und eina, 4b) auf. Der Statorkern hat eine Mehrzahl von Statorkernzähnen (2a), die in einer Umfangsrichtung des Statorkerns mit einer vorbestimmten Teilung gebildet sind. Sowohl die erste als auch die zweite Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) weisen drei Phasenwicklungen auf. Jede der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) ist eine vorbestimmte Zahl von Windungen um jeden einer vorbestimmten Zahl der Statorkernzähne (2a) gewickelt. Der Rotor hat eine Mehrzahl von magnetischen Polen (3a), deren Polaritäten in der Umfangsrichtung des Statorkerns zwischen Norden und Süden wechseln. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) sind jeweils ferner in der Umfangsrichtung des Statorkerns versetzt, um dazwischen einen Phasenunterschied von π/6 zu haben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Drehmaschinen, die eine Mehrzahl von Mehrphasen-Startorspulen aufweisen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine elektrische Drehmaschine, die eine verbesserte Anordnung von zwei Drei-Phasen-Statorspulen zum Reduzieren eines magnetischen Rauschens und einer Drehmomentwelligkeit hat.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Eine herkömmliche elektrische Drei-Phasen-Drehmaschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator weist einen hohlen zylindrischen Statorkern und eine Drei-Phasen-Statorspule, die um den Startorkern gewickelt ist, auf. Der Rotor hat eine Mehrzahl von magnetischen Polen, die mit Permanentmagneten gebildet sind und so angeordnet sind, dass die Polaritäten der magnetischen Pole in der Umfangsrichtung des Statorkerns zwischen Norden und Süden wechseln. Bei einer solchen elektrischen Drehmaschine werden allgemein durch das Überlappen von harmonischen Komponenten mit Sinuswellen-Treibströmen, mit denen die Phasenwicklungen der Drei-Phasen-Statorspule versorgt werden, ein magnetisches Rauschen bzw. eine magnetische Störung und eine Drehmomentwelligkeit verursacht. Das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit werden genauer gesagt hauptsächlich durch die harmonischen Komponenten sechster Ordnung der Sinuswellen-Treibströme verursacht. Die Wellenlänge der harmonischen Komponenten sechster Ordnung ist zusätzlich gleich π/3.
Die japanische nicht geprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. H4-26345 offenbart einen Kraftfahrzeugwechselstromgenerator, der das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit, die durch die harmonischen Komponenten sechster Ordnung verursacht werden, reduzieren kann. Der Stator des Wechselstromgenerators weist genauer gesagt eine erste Drei-Phasen-Statorspule und eine zweite Drei-Phasen-Statorspule auf. Sowohl die erste als auch die zweite Drei-Phasen-Statorspule weisen drei Phasenwicklungen auf. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule sind außerdem auf den Statorkern gewickelt, sodass jede der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule um einen elektrischen Winkel von π/6 von einer entsprechenden der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule versetzt ist. Das heißt, ein Phasenunterschied von π/6 ist zwischen den entsprechenden Paaren der Phasenwicklungen der ersten und zweiten Drei-Phasen-Statorspule vorgesehen. Da der Phasenunterschied von π/6 gleich einer Hälfte der Wellenlänge (d. h. π/3) der harmonischen Komponenten sechster Ordnung ist, können das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit, die durch die harmonischen Komponenten sechster Ordnung von Sinuswellen-Treibströmen, mit denen die Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule versorgt werden, verursacht werden, durch jene versetzt werden, die durch die gleichen Sinuswellen-Treibströme, mit denen die Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule versorgt werden, verursacht werden. Das magnetische Gesamtrauschen und die Gesamtdrehmomentwelligkeit, die in dem Kraftfahrzeugwechselstromgenerator erzeugt werden, können folglich reduziert werden.
12a stellt die Drehmomentwelligkeit, die in der herkömmlichen elektrischen Drehmaschine erzeugt wird, dar, und 12B stellt die Gesamtdrehmomentwelligkeit, die in dem Kraftfahrzeugwechselstromgenerator, der in dem vorhergehenden Patentdokument offenbart ist, erzeugt wird, dar. Es ist aus 12A und 12B zu sehen, dass mit dem Phasenunterschied von π/6, der zwischen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule vorgesehen ist, die Gesamtdrehmomentwelligkeit, die in dem Kraftfahrzeugwechselstromgenerator erzeugt wird, im Vergleich zu der Drehmomentwelligkeit, die bei der herkömmlichen elektrischen Drehmaschine erzeugt wird, beträchtlich reduziert ist.
Bei dem Kraftfahrzeugwechselstromgenerator, der in dem vorhergehenden Patentdokument offenbart ist, sind jedoch die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule auf eine Art und Weise einer verteilten Wicklung gewickelt, sodass jede der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule über eine Mehrzahl von Statorkernzähnen gewickelt ist. Es ist folglich schwierig, die Spulenenden der ersten und zweiten Drei-Phasen-Statorspule (d. h. die axialen Endabschnitte der Statorspulen, die von den axialen Endflächen des Statorkerns vorstehen) geeignet anzuordnen. Als ein Resultat ist es schwierig, die Größe der elektrischen Drehmaschine zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Drehmaschine geschaffen, die einen Stator und einen Rotor aufweist. Der Stator weist einen hohlen zylindrischen Statorkern und eine erste und eine zweite Drei-Phasen-Statorspule auf. Der Statorkern hat eine Mehrzahl von Statorkernzähnen, die in einer Umfangsrichtung des Statorkerns in einer vorbestimmten Teilung gebildet sind. Sowohl die erste als auch die zweite Drei-Phasen-Statorspule weisen drei Phasenwicklungen auf. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule sind auf den Statorkern auf eine Art und Weise einer konzentrierten Wicklung gewickelt, sodass jede der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule eine vorbestimmte Zahl von Windungen um jeden einer vorbestimmten Zahl der Statorkernzähne gewickelt ist. Der Rotor ist radial innerhalb des Statorkerns angeordnet. Der Rotor hat eine Mehrzahl von magnetischen Polen, die so gebildet sind, dass die Polaritäten der magnetischen Pole in der Umfangsrichtung des Statorkerns zwischen Norden und Süden wechseln. Bei der elektrischen Drehmaschine sind ferner die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule in der Umfangsrichtung des Statorkerns versetzt, um einen Phasenunterschied von π/6 dazwischen zu haben.
Mit der vorhergehenden Konfiguration ist es, da die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule auf eine Art und Weise einer konzentrierten Wicklung gewickelt sind, möglich, die Spulenenden der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule geeignet anzuordnen und dadurch die Größe der elektrischen Drehmaschine zu minimieren. Mit dem Phasenunterschied von π/6, der zwischen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule vorgesehen ist, können außerdem das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit, die durch die harmonischen Komponenten sechster Ordnung von Treibströmen, mit denen die Phasenwicklungen der ersten Statorspule versorgt werden, verursacht werden, durch jene, die durch die gleichen Treibströme, mit denen die Phasenwicklungen der zweiten Statorspule versorgt werden, verursacht werden, versetzt werden. Das magnetische Gesamtrauschen und die Gesamtdrehmomentwelligkeit, die in der elektrischen Drehmaschine erzeugt werden, können folglich reduziert werden.
Bei der elektrischen Drehmaschine ist vorzugsweise bezüglich der Teilung der magnetischen Pole hinsichtlich eines elektrischen Winkels, die gleich π ist, die Teilung der Statorkernzähne hinsichtlich eines elektrischen Winkels gleich (1 + 1/6)π. Die Wicklungsrichtungen jedes entsprechenden Paars von einer der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule und einer der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule, die jeweils um ein benachbartes Paar der Statorkernzähne gewickelt sind, sind einander entgegengesetzt.
Die Zahl der Statorkernzähne ist ferner vorzugsweise gleich 12 × n, wobei n eine natürliche Zahl ist; das Verhältnis der Zahl der Statorkernzähne zu der Zahl der magnetischen Pole ist gleich 6:5 oder 6:7.
Die drei Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule können eine U-Phasen-Wicklung, eine W-Phasen-Wicklung und eine V-Phasen-Wicklung sein. Die drei Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule können eine X-Phasen-Wicklung, eine Y-Phasen-Wicklung und eine Z-Phasen-Wicklung sein.
Die U-Phasen-Wicklung kann ferner einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 1)ten und den (12 × (n – 1) + 7)ten Startorkernzahn gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die V-Phasen-Wicklung kann einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 3)ten und den (12 × (n – 1) + 9)ten Statorkernzahn gewickelt sind und jeweils miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die W-Pha sen-Wicklung kann einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 5)ten und (12 × (n – 1) + 11)ten Statorkernzahn gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die X-Phasen-Wicklung kann einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 2)ten und (12 × (n – 1) + 8)ten Statorkernzahn gewickelt sind und zueinander in Reihe oder miteinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die Y-Phasen-Wicklung kann einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 4)ten und (12 × (n – 1) + 10)ten Statorkernzahn gewickelt sind und jeweils miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die Z-Phasen-Wicklung kann einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 6)ten und den (12 × (n – 1) + 12)ten Statorkernzahn gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen.
Die U-Phasen-Wicklung kann sonst einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 1)ten, (12 × (n – 1) + 2)ten, (12 × (n – 1) + 7)ten und (12 × (n – 1) + 8)ten Statorkern gewickelt sind und jeweils miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die V-Phasen-Wicklung kann einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 3)ten, (12 × (n – 1) + 4)ten, (12 × (n – 1) + 9)ten und (12 × (n – 1) + 10)ten Statorkernzahn gewickelt sind und jeweils miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die W-Phasen-Wicklung kann einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 5)ten, (12 × (n – 1) + 6)ten, (12 × (n – 1) + 11)ten und (12 × (n – 1) + 12)ten Statorkernzahn gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die X-Phasen-Wicklung kann einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 7)ten, (12 × (n – 1) + 6)ten, (12 × (n – 1) + 1)ten und (12 × (n – 1) + 12)ten Statorkernzahn gewickelt sind und jeweils miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die Y-Phasen-Wicklung kann einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 9)ten, (12 × (n – 1) + 8)ten, (12 × (n – 1) + 3)ten und (12 × (n – 1) + 2)ten Statorkernzahn gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen. Die Z-Phasen-Wicklung kann einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 11)ten, (12 × (n – 1) + 10)ten, (12 × (n – 1) + 5)ten und (12 × (n – 1) + 4)ten Statorkernzahn gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweisen.
Die elektrische Drehmaschine kann in einem mechanischen Leistungserzeugungssystem, das ferner einen ersten Inverter und einen zweiten Inverter aufweist, verwendet sein. Der erste Inverter kann die erste Drei-Phasen-Statorspule durch Versorgen der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule mit ersten Treibströmen treiben. Der zweite Inverter kann die zweite Drei-Phasen-Statorspule durch Versorgen der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule mit zweiten Treibströmen treiben. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass ein Phasenunterschied von π/6 zwischen jedem entsprechenden Paar von einem der ersten Treibströme und einem der zweiten Treibströme, mit den jeweils ein entsprechendes Paar von einer der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule und einer der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule versorgt wird, vorgesehen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist aus der detaillierten Beschreibung, die im Folgenden angegeben ist, und aus den beigefügten Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die jedoch nicht als die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele begrenzend aufgefasst werden sollten, sondern lediglich dem Zweck einer Erläuterung und eines Verständnisses dienen, verständlicher.
Es zeigen:
1 eine schematisch Ansicht, die die gesamte Konfiguration einer elektrischen Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 eine Entwicklung eines axialen Querschnitts der elektrischen Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ein schematisches Schaltungsdiagramm der elektrischen Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Ansicht, die ein mechanisches Leistungserzeugungssystem, das die elektrische Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufweist, darstellt;
5 ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen von Treibströmen zum Treiben der elektrischen Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
6 ein Wellenformdiagramm, das sowohl die Vorteile der elektrischen Drehmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als auch einer elektrischen Drehmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gegenüber einer herkömmlichen elektrischen Drehmaschine darstellt;
7 eine Entwicklung einer axialen Querschnittsansicht der elektrischen Drehmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
8 ein schematisches Schaltungsdiagramm der elektrischen Drehmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
9 eine Entwicklung eines axialen Querschnitts einer elektrischen Drehmaschine gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 einer Entwicklung eines axialen Querschnitts einer elektrischen Drehmaschine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 eine schematische Ansicht, die eine elektrische Drehmaschine gemäß einer Modifikation der Erfindung darstellt; und
12A und 12B Wellenformdiagramme, die die bekannte Technik darstellen.
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf 1–11 beschrieben. Es sei bemerkt, dass der Klarheit und eines Verständnisses wegen identische Komponenten, die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Erfindung identische Funktionen haben, womöglich mit den gleichen Bezugsziffern in jeder der Figuren markiert sind, und das des Vermeidens einer Redundanz wegen Beschreibungen der identischen Komponenten im Folgenden nicht wiederholt sind.
[ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
1 zeigt die gesamte Konfiguration einer elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die elektrische Drehmaschine 1 entworfen, um als ein elektrischer Motor in einem Motorfahrzeug zu funktionieren. Wie in 1 gezeigt ist, weist die elektrische Drehmaschine 1 einen Stator 2 und einen Rotor 3 auf.
Bezug nehmend ferner auf 2 zusammen mit 1 weist der Stator 2 einen hohlen zylindrischen Statorkern und die erste und zweite Drei-Phasen-Statorspulen 4a und 4b auf. In dem Statorkern sind zwölf Statorkernzähne 2a, die radial nach innen vorstehen und in der Umfangsrichtung des Statorkerns mit einer vorbestimmten Teilung angeordnet sind, gebildet. Zwischen jedem umfangsmäßig benachbarten Paar der Statorkernzähne 2a ist ein Schlitz 2b gebildet. Der Statorkern weist mit anderen Worten zwölf Schlitze 2b, die zwischen den Statorkernzähnen 2a gebildet sind, auf.
Der Rotor 3 ist radial innerhalb des Statorkerns 2 drehbar angeordnet. Der Rotor 3 hat zehn magnetische Pole 3a, die beispielsweise durch Permanentmagnete auf einer radial äußeren Peripherie des Rotors 3 gebildet sind, um einer radial inneren Peripherie des Stators 2 zugewandt zu sein. Die zehn magnetischen Pole 3a weisen ferner fünf N-(Nord-)Pole und fünf S-(Süd-)Pole, die in der Umfangsrichtung des Rotors 3 (oder in der Umfangsrichtung des Statorkerns) wechselnd angeordnet sind, auf.
Bei dem entsprechenden Ausführungsbeispiel, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, ist hinsichtlich der Zahl der Statorkernzähne 2a, die gleich zwölf ist, die Zahl der magnetischen Pole 3a gleich zehn. Bezüglich der Teilung der magnetischen Pole 3a hinsichtlich des elektrischen Winkels, die gleich π ist, ist daher die Teilung der Statorkernzähne 2a hinsichtlich des elektrischen Winkels gleich (1 – 1/6)π.
Nun Bezug nehmend auf 3 weist die erste Drei-Phasen-Statorspule 4a eine U-Phasen-Wicklung, eine V-Phasen-Wicklung und eine W-Phasen-Wicklung auf. Die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4b weist andererseits eine X-Phasen-, eine Y-Phasen- und eine W-Phasen-Wicklung auf. Einer Bequemlichkeit einer Erläuterung wegen sind zusätzlich die zwölf Statorkernzähne 2a des Statorkerns mit Ziffern 1t–12t aufeinander folgend nummeriert; die zwölf Schlitze 2b des Statorkerns sind mit Ziffern 1s–12s aufeinanderfolgend nummeriert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Drei-Phasen-Statorspule 4a auf eine Art und Weise einer konzentrierten Wicklung gewickelt, sodass jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen um jede von entsprechenden zwei Statorkernzähnen 2a des Statorkerns mit einer vorbestimmten Zahl von Windungen gewickelt ist.
Die U-Phasen-Wicklung weist genauer gesagt einen ersten und einen zweiten Abschnitt U1 und U2 auf. Der erste Abschnitt U1 ist von dem Schlitz 12s zu dem Schlitz 1s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den Statorkernzahn lt gewickelt. Der zweite Abschnitt U2 ist von dem Schlitz 7s zu dem Schlitz 6s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den Stator kernzahn 7t gewickelt. Der erste und der zweite Abschnitt U1 und U2 der U-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts U1, das von dem Schlitz 12s vorsteht, bildet genauer gesagt einen U-Anschluss der ersten Statorspule 4a; das andere Ende des ersten Abschnitts U1, das von dem Schlitz 1s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts U2, das von dem Schlitz 7s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des zweiten Abschnitts U2, das von dem Schlitz S6 vorsteht, ist mit einem neutralen Punkt N1 der ersten Statorspule 4a verbunden.
Die V-Phasen-Wicklung weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt V1 und V2 auf. Der erste Abschnitt V1 ist von dem Schlitz 3s zu dem Schlitz 2s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den Statorkernzahn 3t gewickelt. Der zweite Abschnitt V2 ist von dem Schlitz 8s zu dem Schlitz 9s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den Statorkernzahn 9t gewickelt. Der erste und der zweite Abschnitt V1 und V2 der V-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts V1, das von dem Schlitz 3s vorsteht, bildet genauer gesagt einen V-Anschluss der ersten Statorspule 4a; das andere Ende des ersten Abschnitts V1, das von dem Schlitz 2s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts V2, das von dem Schlitz 8s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des zweiten Abschnitts V2, das von dem Schlitz 9s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N1 der ersten Statorspule 4a verbunden.
Die W-Phasen-Wicklung weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt W1 und W2 auf. Der erste Abschnitt W1 ist von dem Schlitz 4s zu dem Schlitz 5s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den Statorkernzahn 5t gewickelt. Der zweite Abschnitt W2 ist von dem Schlitz 11s zu dem Schlitz 10s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den Statorkernzahn 11t gewickelt. Der erste und der zweite Abschnitt W1 und W2 der W-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts W1, das von dem Schlitz 4s vorsteht, bildet genauer gesagt einen W-Anschluss der ersten Statorspule 4a; das andere Ende des ersten Abschnitts W1, das von dem Schlitz 5s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts W2, das von dem Schlitz 11s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des zweiten Abschnitts W2, das von dem Schlitz 10s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N1 der ersten Statorspule 4a verbunden.
Die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4b ist ferner auf eine Art und Weise einer konzentrierten Wicklung gewickelt, sodass sowohl die X-Phasen-, Y-Phasen- als auch die Z-Phasen-Wicklung die vorbestimmte Zahl von Windungen um jeden von entsprechenden zwei der Statorkernzähne 2a des Statorkerns gewickelt ist.
Die X-Phasen-Wicklung weist genauer gesagt einen ersten und einen zweiten Abschnitt X1 und X2 auf. Der erste Abschnitt X1 ist von dem Schlitz 2s zu dem Schlitz 1s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den Startorkernzahn 2t gewickelt. Der zweite Abschnitt X2 ist von dem Schlitz 7s zu dem Schlitz 8s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den Statorkernzahn 8t gewickelt. Der erste und der zweite Abschnitt X1 und X2 der X-Phasen-Wicklung sind miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts X1, das von dem Schlitz 2s vorsteht, bildet genauer gesagt einen X-Anschluss der zweiten Statorspule 4b; das andere Ende des ersten Abschnitts X1, das von dem Schlitz 1s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts X2, das von dem Schlitz 7s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des zweiten Abschnitts X2, das von dem Schlitz 8s vorsteht, ist mit einem neutralen Punkt N2 der zweiten Statorspule 4b verbunden.
Die Y-Phasen-Wicklung weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt Y1 und Y2 auf. Der erste Abschnitt Y1 ist von dem Schlitz 3s zu dem Schlitz 4s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den Statorkernzahn 4t gewickelt. Der zweite Abschnitt Y2 ist von dem Schlitz 10s zu dem Schlitz 9s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den Statorkernzahn 10t gewickelt. Der erste und der zweite Abschnitt Y1 und Y2 der Y-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts Y1, das von dem Schlitz 3s vorsteht, bildet genauer gesagt einen Y-Anschluss der zweiten Statorspule 4b; das andere Ende des ersten Abschnitts Y1, das von dem Schlitz 4s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts Y2, das von dem Schlitz 10s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des zweiten Abschnitts Y2, das von dem Schlitz 9s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N2 der zweiten Statorspule 4b verbunden.
Die Z-Phasen-Wicklung weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt Z1 und Z2 auf. Der erste Abschnitt Z1 ist von dem Schlitz 6s zu dem Schlitz 5s die vorbestimmte Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den Statorkernzahn 6t gewickelt. Der zweite Abschnitt Z2 ist von dem Schlitz 11s zu dem Schlitz 12s um den Statorkernzahn 12t die vorbestimmte Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn gewickelt. Der erste und der zweite Abschnitt Z1 und Z2 der Z-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts Z1, das von dem Schlitz 6s vorsteht, bildet genauer gesagt einen Z-Anschluss der zweiten Statorspule 4b; das andere Ende des ersten Abschnitts Z1, das von dem Schlitz 5s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts Z2, das von dem Schlitz 11s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des zweiten Abschnitts Z2, das von dem Schlitz 12s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N2 der zweiten Statorspule 4b verbunden.
Wie im Vorhergehenden sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklung der Statorspule 4a um die ungeradzahligen Statorkernzähne 2a gewickelt, während die X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklung der zweiten Statorspule 4b um die geradzahligen Statorkernzähne 2a gewickelt sind. Das heißt, die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a sind wechselnd den Statorkernzähnen 2a mit den X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b zugewiesen. Die Teilung der Statorkernzähne 2a hinsichtlich des elektrischen Winkels ist außerdem gleich (1 – 1/6)π. Die Wicklungsrichtungen jedes entsprechenden Paars von einer der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a und einer der X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b, die jeweils um ein benachbartes Paar der Statorkernzähne 2a gewickelt sind, sind ferner einander entgegengesetzt. Der Phasenunterschied zwischen jedem entsprechenden Paar der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b, wie z. B. dem Paar von U-Phasen- und X-Phasen-Wicklungen, dem Paar von V-Phasen- und Y-Phasen-Wicklungen und dem Paar von W-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen wird folglich gleich (1 – 1/6)π – π = –π/6. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b sind als ein Resultat voneinander in der Umfangsrichtung des Statorkerns versetzt, um einen Phasenunterschied von π/6 dazwischen zu haben. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b sind mit anderen Worten um einem elektrischen Winkel von π/6 versetzt.
4 zeigt ein mechanisches Leistungserzeugungssystem 100, bei dem die elektrische Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel genutzt ist.
Wie in 4 gezeigt ist, weist das mechanische Leistungserzeugungssystem 100 ferner zusätzlich zu der elektrischen Drehmaschine 1 einen Treiber 5, eine Steuerung 8 und einen Winkelpositionssensor 11 auf.
Der Treiber 5 weist einen ersten Inverter 6 zum Treiben der ersten Drei-Phasen-Statorspule 4a der elektrischen Drehmaschine 1 und einen zweiten Inverter 7 zum Treiben der zweiten Drei-Phasen-Statorspule 4b auf. Der erste und der zweite Inverter 6 und 7 sind von einem gut bekannten Typ; die Beschreibung ihrer Konfiguration ist dementsprechend im Folgenden weggelassen. Der erste und der zweite Inverter 6 und 7 treiben unter Verwendung eines gut bekannten Sinuswellen-PWM-Treibverfahrens die erste und die zweite Statorspule 4a und 4b.
Jeder der ersten und zweiten Inverter 6 und 7 ist genauer gesagt mit sechs Leistungstransistoren 10 konfiguriert. Die Leistungstransistoren 10 des ersten Inverters 6 sind jeweils durch sechs Treibsignale 9, die von der Steuerung 8 gesendet werden, getrieben, wodurch die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4 jeweils mit drei ersten Treibströmen versorgt werden. Die Leistungstransistoren 10 des zweiten Inverters 7 sind ähnlicherweise ebenfalls jeweils durch sechs Treibsignale 9 getrieben, die von der Steuerung 8 gesendet werden, wodurch die X-Phasen-, Y-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b jeweils mit drei zweiten Treibströmen versorgt werden.
Der Winkelpositionssensor 11 ist mit beispielsweise einem Drehmelder (engl.: resolver) konfiguriert und an dem Rotor 3 der elektrischen Drehmaschine 1 angebracht. Der Winkelpositionssensor 11 erfasst die Winkelposition des Rotors 3 und gibt ein Winkelpositionssignal, das die erfasste Winkelposition angibt, zu der Steuerung 8 aus. Die Steuerung 8 erzeugt basierend auf dem Winkelpositionssignal die zwölf Treibsignale 9 und sendet dieselben zu den jeweiligen Leistungstransistoren 10 des ersten und des zweiten Inverters 6 und 7. Es ist zusätzlich ferner möglich, dass die Steuerung 8 basierend auf Strömen, mit denen die erste und die zweite Statorspule 4a und 4b tatsächlich versorgt werden und die durch einen Stromsensor (nicht gezeigt) erfasst werden, den ersten und den zweiten Inverter 6 und 7 rückkopplungssteuert.
5 stellt ein entsprechendes Paar von einem der ersten Treibströme und einem der zweiten Treibströme, mit denen jeweils ein entsprechendes Paar von einer der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a und einer der X-Phasen-, Y-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4a versorgt wird, dar.
Es ist aus 5 zu sehen, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen dem entsprechenden Paar der ersten und zweiten Treibströme, mit denen jeweils das entsprechende Paar der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b versorgt wird, ein Phasenunterschied von 30° (d. h. π/6) besteht.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die folgenden Vorteile zu erreichen.
Im Allgemeinen werden bei einer elektrischen Drei-Phasen-Drehmaschine ein magnetisches Rauschen und eine Drehmomentwelligkeit durch das Überlappen von harmonischen Komponenten mit Sinuswellen-Treibströmen, mit denen die Phasenwicklungen einer Drei-Phasen-Statorspule der Maschine versorgt werden, verursacht; die harmonischen Komponenten werden durch eine Todzeit, die zum Schützen eines Leistungstransistors eines Inverters, der die Drei-Phasen-Statorspule treibt, vorgesehen ist, verursacht. Das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit werden ge nauer gesagt hauptsächlich durch die harmonischen Komponenten einer sechsten Ordnung der Sinuswellen-Treibströme verursacht. Die Wellenlänge der harmonischen Komponenten einer sechsten Ordnung ist π/3.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jedoch die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b in der Umfangsrichtung des Statorkerns versetzt, um einen Phasenunterschied von π/6 dazwischen zu haben. Da der Phasenunterschied von π/6 gleich einer Hälfte der Wellenlänge (d. h. π/3) der harmonischen Komponenten einer sechsten Ordnung ist, können das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit, die durch die harmonischen Komponenten einer sechsten Ordnung der ersten Treibströme, mit denen die Phasenwicklungen der ersten Statorspule 4a versorgt werden, verursacht werden, durch jene versetzt werden, die durch die gleichen der zweiten Treibströme, mit denen die Phasenwicklungen der zweiten Statorspule 4b versorgt werden, verursacht werden. Das magnetische Gesamtrauschen und die Gesamtdrehmomentwelligkeit, die in der elektrischen Drehmaschine 1 erzeugt werden, können reduziert werden.
6 stellt den Vorteil hinsichtlich der Drehmomentwelligkeitsreduzierung der elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gegenüber der herkömmlichen elektrischen Drei-Phasen-Drehmaschine, die im Vorhergehenden beschrieben ist, dar. In 6 ist genauer gesagt die Wellenform des Drehmoments, das durch die herkömmliche elektrische Drei-Phasen-Drehmaschine erzeugt wird, durch eine gestrichelte Linie gezeigt, während die Wellenform des Drehmoments, das durch die elektrische Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Aufführungsbeispiel erzeugt wird, mit einer dünnen durchgezogenen Linie gezeigt ist. Es ist aus 6 zu sehen, dass die Drehmomentwelligkeit, die in der elektrischen Drehmaschine 1 erzeugt wird, um etwa 50% im Vergleich zu derselben, die in der herkömmlichen elektrischen Drei-Phasen-Drehmaschine erzeugt wird, reduziert ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner bezüglich der Teilung der magnetischen Pole 3a hinsichtlich des elektrischen Winkels, die gleich π ist, die Teilung der Statorkernzähne 2a hinsichtlich des elektrischen Winkels gleich (1 – 1/6)π. Die Wicklungsrichtungen jedes entsprechenden Paars von einer der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a und einer der X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b, die jeweils um ein benachbartes Paar der Statorkernzähne 2a gewickelt sind, sind jeweils zueinander entgegengesetzt.
Mit der vorhergehenden Konfiguration wird der Phasenunterschied zwischen jedem entsprechenden Paar der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b gleich (1 – 1/6)π – π = –π/6. Es wird folglich möglich, den Phasenunterschied von π/6 zwischen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b zu realisieren.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zahl der Statorkernzähne 2a gleich 12, während die Zahl der magnetischen Pole 3a gleich 10 ist. Das heißt, das Verhältnis der Zahl der Statorkernzähne 2a zu der Zahl der magnetischen Pole 3a ist gleich 6:5.
Durch Einstellen des Verhältnisses der Zahl der Statorkernzähne 2a zu der Zahl der magnetischen Pole 3a wie im Vorhergehenden wird es möglich, die Teilung der Statorkernzähne 2a hinsichtlich des elektrischen Winkels gleich (1 – 1/6)π zu machen und dadurch den Phasenunterschied von π/6 zwischen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b zu realisieren.
Bei weit verbreitet verwendeten elektrischen Drehmaschinen mit konzentrierter Wicklung, die 8 magnetische Pole bezüglich der 12 Statorkernzähne oder 6 magnetische Pole bezüglich der 9 Statorkernzähne haben, ist es im Vergleich schwierig, den Phasenunterschied von π/6 zwischen der ersten und der zweiten Statorspule zu realisieren.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a um die ungeradzahligen Statorkernzähne 2a gewickelt, während die X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b um die ungeradzahligen Statorkernzähne 2a gewickelt sind.
Mit der vorhergehenden Konfiguration sind den U-Phasen-, V-Phasen und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a wechselnd die Statorkernzähne 2a mit den X-Phasen-, Y-Phasen und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b zugewiesen, wodurch es möglich ist, den Phasenunterschied von π/6 zwischen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b zu realisieren.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die elektrische Drehmaschine 1 durch den Treiber 5 getrieben, der den ersten und den zweiten Inverter 6 und 7 aufweist. Der erste Inverter 6 treibt durch jeweils Versorgen der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a mit den ersten Sinuswellen-Treibströmen die erste Statorspule 4a. Der zweite Inverter 7 treibt durch jeweils Versorgen der X-Phasen-, Y-Phasen und W-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b mit den zweiten Sinuswellen-Treibströmen die zweite Statorspule 4b. Es ist ferner zwischen jedem entsprechenden Paar der ersten und zweiten Treibströme, mit den jeweils ein entsprechendes Paar von einer der Phasenwicklungen der ersten Statorspule 4a und einer der Phasenwicklungen der zweiten Statorspule 4b versorgt wird, der Phasenunterschied von π/6 vorgesehen.
Mit der vorhergehenden Konfiguration ist es möglich, den Phasenunterschied zwischen den entsprechenden Paaren der ersten und zweiten Treibströme mit demselben zwischen den entsprechenden Paaren der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b übereinstimmen zu lassen, wodurch das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit, die in der elektrischen Drehmaschine 1 erzeugt werden, zuverlässig reduziert werden.
[ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
7 und 8 stellen die Konfiguration einer elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es sei bemerkt, dass eines Vereinfachens eines Verständnisses wegen die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b der elektrischen Drehmaschine 1, die tatsächlich an dem gleichen Statorkern angebracht sind, in 8 getrennt gezeigt sind.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, sind der Statorkern des Stators 2 und der Rotor 3 bei diesem Ausführungsbeispiel identisch zu denselben bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist dementsprechend die Zahl der Statorkernzähne 2a gleich zwölf; die Zahl der magnetischen Pole 3a ist gleich zehn; bezüglich der Teilung der magnetischen Pole 3a hinsichtlich des elektrischen Winkels, die gleich π ist, ist die Teilung der Statorkernzähne 2a hinsichtlich des elektrischen Winkels gleich (1 – 1/6)π.
Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b sind jedoch auf eine unterschiedliche Art und Weise zu derselben bei dem ersten Ausführungsbeispiel auf den Statorkern gewickelt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist genauer gesagt die erste Drei-Phasen-Statorspule 4a auf eine Art und Weise einer konzentrierten Wicklung so gewickelt, dass sowohl die U-Phasen-, V-Phasen- als auch W-Phasen-Wicklung mit einer vorbestimmten Zahl von Windungen um einen radial äußern Teil jedes von entsprechenden 4 der Statorkernzähne 2a des Statorkerns gewickelt ist.
Die U-Phasen-Wicklung der ersten Statorspule 4a weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt U1–U4 auf. Der erste Abschnitt U1 ist von dem Schlitz 12s zu dem Schlitz 1s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 1t gewickelt. Der zweite Abschnitt U2 ist von dem Schlitz 2s zu dem Schlitz 1s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 2t gewickelt. Der dritte Abschnitt U3 ist von dem Schlitz 7s zu dem Schlitz 6s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 7t gewickelt. Der vierte Abschnitt U4 ist von dem Schlitz 7s zu dem Schlitz 8s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 8t gewickelt. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt U1–U4 der U-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts U1, das von dem Schlitz 12s vorsteht, bildet genauer gesagt einen U-Anschluss der ersten Statorspule 4a; das andere Ende des ersten Abschnitts U1, das von dem Schlitz 1s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts U2, das von dem Schlitz 2s vorsteht, verbunden; das andere Ende des zweiten Abschnitts U2, das von dem Schlitz 1s vorsteht, ist mit einem Ende des dritten Abschnitts U3, das von dem Schlitz 7s vorsteht, verbunden; das andere Ende des dritten Abschnitts U3, das von dem Schlitz 6s vorsteht, ist mit einem Ende des vierten Abschnitts U4, das von dem Schlitz 7s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des vierten Abschnitts U4, das von dem Schlitz 8s vorsteht, ist mit einem neutralen Punkt N1 der ersten Statorspule 4a verbunden.
Die V-Phasen-Wicklung der ersten Statorspule 4a weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt V1–V4 auf. Der erste Abschnitt V1 ist von dem Schlitz 3s zu dem Schlitz 2s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 3t gewickelt. Der zweite Abschnitt V2 ist von dem Schlitz 3s zu dem Schlitz 4s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 4t gewickelt. Der dritte Abschnitt V3 ist von dem Schlitz 8s zu dem Schlitz 9s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 9t gewickelt. Der vierte Abschnitt V4 ist von dem Schlitz 10s zu dem Schlitz 9s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 10t gewickelt. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt V1–V4 der V-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts V1, das von dem Schlitz 3s vorsteht, bildet genauer gesagt einen V-Anschluss der ersten Statorspule 4a; das andere Ende des ersten Abschnitts V1, das von dem Schlitz 2s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts V2, das von dem Schlitz 3s vorsteht, verbunden; das andere Ende des zweiten Abschnitts V2, das von dem Schlitz 4s vorsteht, ist mit einem Ende des dritten Abschnitts V3, das von dem Schlitz 8s vorsteht, verbunden; das andere Ende des dritten Abschnitts V3, das von dem Schlitz 9s vorsteht, ist mit einem Ende des vierten Abschnitts V4, das von dem Schlitz 10s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des vierten Abschnitts V4, das von dem Schlitz 9s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N1 der ersten Statorspule 4a verbunden.
Die W-Phasen-Wicklung der ersten Statorspule 4a weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt W1–W4 auf. Der erste Abschnitt W1 ist von dem Schlitz 4s zu dem Schlitz 5s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 5t gewickelt. Der zweite Abschnitt W2 ist von dem Schlitz 6s zu dem Schlitz 5s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 6t gewickelt. Der dritte Abschnitt W3 ist von dem Schlitz 11s zu dem Schlitz 10s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 11t gewickelt. Der vierte Abschnitt W4 ist von dem Schlitz 11s zu dem Schlitz 12s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial äußeren Teil des Statorkernzahns 12t gewickelt. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt W1–W4 der W-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts W1, das von dem Schlitz 4s vorsteht, bildet genauer gesagt einen W-Anschluss der ersten Statorspule 4a; das andere Ende des ersten Abschnitts W1, das von dem Schlitz 5s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts W2, das von dem Schlitz 6s vorsteht, verbunden; das andere Ende des zweiten Abschnitts W2, das von dem Schlitz 5s vorsteht, ist mit einem Ende des dritten Abschnitts W3, das von dem Schlitz 11s vorsteht, verbunden; das andere Ende des dritten Abschnitts W4, das von dem Schlitz 10s vorsteht, ist mit einem Ende des vierten Abschnitts, das von dem Schlitz 11s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des vierten Abschnitts W4, das von dem Schlitz 12s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N1 der ersten Statorspule 4a verbunden.
Die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4b ist ferner auf die Art und Weise einer konzentrierten Wicklung gewickelt, sodass sowohl die X-Phasen-, Y-Phasen- als auch Z-Phasen-Wicklung mit der vorbestimmten Zahl von Windungen um einen radial inneren Teil von jedem von entsprechenden vier der Statorkernzähne 2a des Statorkerns gewickelt ist.
Die X-Phasen-Wicklung der zweiten Statorspule 4b weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt X1–X4 auf. Der erste Abschnitt X1 ist von dem Schlitz 7s zu dem Schlitz 6s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 7t gewickelt. Der zweite Abschnitt X2 ist von dem Schlitz 5s zu dem Schlitz 6s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 6t gewickelt. Der dritte Abschnitt X3 ist von dem Schlitz 12s zu dem Schlitz 1s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 1t gewickelt. Der vierte Abschnitt X4 ist von dem Schlitz 12s zu dem Schlitz 11s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 12t gewickelt. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt X1–X4 der X-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts X1, das von dem Schlitz 7s vorsteht, bildet genauer gesagt einen X-Anschluss der zweiten Statorspule 4b; das andere Ende des ersten Abschnitts X1, das von dem Schlitz 6s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts X2, das von dem Schlitz 5s vorsteht, verbunden; das andere Ende des zweiten Abschnitts X2, das von dem Schlitz 6s vorsteht, ist mit einem Ende des dritten Abschnitts X3, das von dem Schlitz 12s vorsteht, verbunden; das andere Ende des dritten Abschnitts X3, das von dem Schlitz 1s vorsteht, ist mit einem Ende des vierten Abschnitts X4, das von dem Schlitz 12s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des vierten Abschnitts X4, das von dem Schlitz 11s vorsteht, ist mit einem neutralen Punkt N2 der zweiten Statorspule 4b verbunden.
Die Y-Phasen-Wicklung der zweiten Statorspule 4b weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt Y1–Y4 auf. Der erste Abschnitt Y1 ist von dem Schlitz 8s zu dem Schlitz 9s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 9t gewickelt. Der zweite Abschnitt Y2 ist von dem Schlitz 8s zu dem Schlitz 7s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 8t gewickelt. Der dritte Abschnitt Y3 ist von dem Schlitz 3s zu dem Schlitz 2s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 3t gewickelt. Der vierte Abschnitt Y4 ist von dem Schlitz 1s zu dem Schlitz 2s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 2t gewickelt. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt Y1–Y4 der Y-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet.
Ein Ende des ersten Abschnitts Y1, das von dem Schlitz 8s vorsteht, bildet genauer gesagt einen Y-Anschluss der zweiten Statorspule 4b; das andere Ende des ersten Abschnitts Y1, das von dem Schlitz 9s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts Y2, das von dem Schlitz 8s vorsteht, verbunden; das andere Ende des zweiten Abschnitts Y2, das von dem Schlitz 7s vorsteht, ist mit einem Ende des dritten Abschnitts Y3, das von dem Schlitz 3s vorsteht, verbunden; das andere Ende des dritten Abschnitts Y3, das von dem Schlitz 2s vorsteht, ist mit einem Ende des vierten Abschnitts Y4, das von dem Schlitz 1s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des vierten Abschnitts Y4, das von dem Schlitz 2s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N2 der zweiten Statorspule 4b verbunden.
Die Z-Phasen-Wicklung der zweiten Statorspule 4b weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt Z1–Z4 auf. Der erste Abschnitt Z1 ist von dem Schlitz 11s zu dem Schlitz 10s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 11t gewickelt. Der zweite Abschnitt Z2 ist von dem Schlitz 9s zu dem Schlitz 10s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 10t gewickelt. Der dritte Abschnitt Z3 ist von dem Schlitz 4s zu dem Schlitz 5s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Uhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 5t gewickelt. Der vierte Abschnitt Z4 ist von dem Schlitz 4s zu dem Schlitz 3s mit der vorbestimmten Zahl von Windungen im Gegenuhrzeigersinn um den radial inneren Teil des Statorkernzahns 4t gewickelt. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Abschnitt Z1–Z4 der Z-Phasen-Wicklung sind ferner miteinander in Reihe geschaltet. Ein Ende des ersten Abschnitts Z1, das von dem Schlitz 11s vorsteht, bildet genauer gesagt einen Z-Anschluss der zweiten Statorspule 4b; das andere Ende des ersten Abschnitts Z1, das von dem Schlitz 10s vorsteht, ist mit einem Ende des zweiten Abschnitts Z2, das von dem Schlitz 9s vorsteht, verbunden; das andere Ende des zweiten Abschnitts Z2, das von dem Schlitz 10s vorsteht, ist mit einem Ende des dritten Abschnitts Z3, das von dem Schlitz 4s vorsteht, verbunden; das andere Ende des dritten Abschnitts Z3, das von dem Schlitz 5s vorsteht, ist mit einem Ende des vierten Abschnitts Z4, das von dem Schlitz 4s vorsteht, verbunden; und das andere Ende des vierten Abschnitts Z4, das von dem Schlitz 3s vorsteht, ist mit dem neutralen Punkt N2 der zweiten Statorspule 4b verbunden.
Wie im Vorhergehenden sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a um die radial äußeren Teile der Statorkernzähne 2a gewickelt, während die X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b um die radial inneren Teile der Statorkernzähne 2a gewickelt sind. Jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a ist außerdem in der Umfangsrichtung des Statorkerns um einen Statorkernzahn 2a (d. h. um (1 – 1/6)π hinsichtlich des elektrischen Winkels) von einer entsprechenden der X-, Y- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b versetzt. Die Wicklungsrichtungen jedes entsprechenden Paars von einer der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a und einer der X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b, die jeweils um ein benachbartes Paar der Statorkernzähne 2a gewickelt sind, sind einander entgegengesetzt. Der Phasenunterschied zwischen jedem entsprechenden Paar der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b, wie z. B. dem Paar von U-Phasen- und X-Phasen-Wicklungen, dem Paar von V-Phasen- und Y-Phasen-Wicklungen und dem Paar von W-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen, wird folglich gleich (1 – 1/6)π – π = –π/6. Als ein Resultat sind die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b in der Umfangsrichtung des Statorkerns voneinander versetzt, um einen Phasenunterschied von π/6 dazwischen zu haben. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b sind mit anderen Worten um einen elektrischen Winkel von π/6 versetzt.
Mit der vorhergehenden Konfiguration der elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die gleichen Vorteile wie mit der Konfiguration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erreichen.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ferner jede der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b die vier Abschnitte auf, die jeweils um die vier unterschiedlichen Startorkernzähne 2a gewickelt sind und mit einander in Reihe geschaltet sind. Das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit, die durch die harmonischen Komponenten einer sechsten Ordnung der ersten Treibströme, mit denen die Phasenwicklungen der ersten Statorspule 4a versorgt werden, verursacht werden, können folglich effektiver durch jene versetzt werden, die durch die gleichen der zweiten Treibströme, mit denen die Phasenwicklungen der zweiten Statorspule 4b versorgt werden, verursacht werden. Als ein Resultat ist, wie in 6 gezeigt ist, die Drehmomentwelligkeit, die in der elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt wird, um etwa 65% im Vergleich mit derselben reduziert, die bei der herkömmlichen elektrischen Drei-Phasen-Drehmaschine erzeugt wird.
Die elektrische Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann zusätzlich durch den gleichen Treiber 5 und auf die gleiche Art und Weise wie dieselbe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel getrieben sein. Eine wiederholte Beschreibung des Treibverfahrens und seiner Vorteile ist daher hier weggelassen.
[DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
9 stellt die Konfiguration einer elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Wie in 9 gezeigt ist, ist der Stator 2 bei diesem Ausführungsbeispiel identisch zu demselben bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Rotor 3 bei diesem Ausführungsbeispiel hat jedoch eine zu derselben bei dem ersten Ausführungsbeispiel unterschiedliche Zahl von magnetischen Polen 3a. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind genauer gesagt in dem Rotor 3 sieben N-Pole und sieben S-Pole, die in der Umfangsrichtung des Statorkerns wechselnd angeordnet sind, gebildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dementsprechend bezüglich der Zahl der Statorkernzähne 2a, die gleich zwölf ist, die Zahl der magnetischen Pole 3a gleich vierzehn. Das heißt, das Verhältnis der Zahl der Statorkernzähne 2a zu der Zahl der magnetischen Pole 3a ist gleich 6:7. Bezüglich der Teilung der magnetischen Pole 3a hinsichtlich des elektrischen Winkels, die gleich π ist, ist daher die Teilung der Statorkernzähne 2a hinsichtlich des elektrischen Winkels gleich (1 + 1/6)π.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b ferner auf die gleiche Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gewickelt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind genauer gesagt die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a um die ungeradezahligen Statorkernzähne 2a gewickelt, während die X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b um die ungeradzahligen Statorkernzähne 2a gewickelt sind. Das heißt, die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a sind wechselnd den Statorkernzähnen 2a mit den X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b zugewiesen. Die Wicklungsrichtungen jedes entsprechenden Paars von einer der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a und einer der X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b, die jeweils um ein benachbartes Paar der Statorkernzähne 2a gewickelt sind, sind außerdem zueinander entgegengesetzt. Der Phasenunterschied zwischen jedem entsprechenden Paar der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b, wie z. B. dem Paar von U-Phasen- und X-Phasen-Wicklungen, dem Paar von V-Phasen- und Y-Phasen-Wicklungen und dem Paar von W-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen, wird folglich gleich (1 + 1/6)π – π = π/6. Als ein Resultat sind die ersten und zweiten Drei-Phasen-Statorspulen 4a und 4b voneinander in der Umfangsrichtung des Statorkerns versetzt, um einen Phasenunterschied von π/6 dazwischen zu haben. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b sind mit anderen Worten um einen elektrischen Winkel von π/6 versetzt.
Mit der vorhergehenden Konfiguration der elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es ferner möglich, die gleichen Vorteile wie mit der Konfiguration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erreichen.
Die elektrische Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann zusätzlich durch den gleichen Treiber 5 und auf die gleiche Art und Weise wie dieselbe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel getrieben sein. Eine wiederholte Beschreibung des Treibverfahrens und seiner Vorteile ist daher hier weggelassen.
[VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
10 stellt die Konfiguration einer elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Wie in 10 gezeigt ist, ist der Stator 2 bei diesem Ausführungsbeispiel identisch zu demselben bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Rotor 3 bei diesem Ausführungsbeispiel hat jedoch eine zu derselben bei dem zweiten Ausführungsbeispiel unterschiedliche Zahl von magnetischen Poolen 3a. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind genauer gesagt in dem Rotor 3 sieben N-Pole und sieben S-Pole, die in der Umfangsrichtung des Rotors 3 wechselnd angeordnet sind, gebildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dementsprechend bezüglich der Zahl der Statorkernzähne 2a, die gleich zwölf ist, die Zahl der magnetischen Pole 3a gleich vierzehn. Das heißt, das Verhältnis der Zahl der Statorkernzähne 2a zu der Zahl der magnetischen Pole 3a ist gleich 6:7. Bezüglich der Teilung der magnetischen Pole 3a hinsichtlich des elektrischen Winkels, die gleich π ist, ist daher die Teilung der Statorkernzähne 2a hinsichtlich des elektrischen Winkels gleich (1 + 1/6)π.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ferner die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b auf die gleiche Art und Weise wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gewickelt. Die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a sind genauer gesagt um die radial äußeren Teile der Statorkernzähne 2a gewickelt, während die X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b um die radial inneren Teile der Statorkernzähne 2a gewickelt sind. Jede der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a ist außerdem in der Umfangsrichtung des Statorkerns um einen Statorkernzahn 2a (d. h. (1 + 1/6)π hinsichtlich des elektrischen Winkels) von einer entsprechenden der X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b versetzt. Die Wicklungsrichtungen jedes entsprechenden Paars von einer der U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Wicklungen der ersten Statorspule 4a und einer der X-Phasen-, Y-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen der zweiten Statorspule 4b, die jeweils um ein benachbartes Paar der Statorkernzähne 2a gewickelt sind, sind ferner einander entgegengesetzt. Der Phasenunterschied zwischen jedem entsprechenden Paar der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Statorspule 4a und 4b, wie z. B. dem Paar von U-Phasen- und X-Phasen-Wicklungen, dem Paar von V-Phasen- und Y-Phasen-Wicklungen und dem Paar von W-Phasen- und Z-Phasen-Wicklungen, wird folglich gleich (1 + 1/6)π – π = π/6. Als ein Resultat sind die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b voneinander in der Umfangsrichtung des Statorkerns versetzt, um einen Phasenunterschied von π/6 dazwischen zu haben. Die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b sind mit anderen Worten um einen elektrischen Winkel von π/6 versetzt.
Mit der vorhergehenden Konfiguration der elektrischen Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die gleichen Vorteile wie mit der Konfiguration gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu erreichen.
Die elektrische Drehmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann zusätzlich durch den gleichen Treiber 5 und auf die gleiche Art und Weise wie dieselbe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel getrieben sein. Eine wiederholte Beschreibung des Treibverfahrens und seiner Vorteile ist daher hier weggelassen.
Obwohl die vorhergehenden besonderen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben sind, versteht es sich für Fachleute von selbst, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen an denselben vorgenommen sein können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind beispielsweise die magnetischen Pole 3a des Rotors 3 durch Anordnen der Permanentmagnete auf der radial äußeren Peripherie des Rotors 3 gebildet.
Wie in 11 gezeigt ist, können jedoch die magnetischen Pole 3a des Rotors 3 ebenfalls durch Einbetten der Permanentmagnete in dem Rotor 3 gebildet sein. Der Rotor 3 kann ferner mit anderen Worten von einem IPM-(= Interior Permanent Magnet = interner Permanentmagnet)Typ sein. In diesem Fall ist es möglich, das magnetische Rauschen und die Drehmomentwelligkeit, die in der elektrischen Drehmaschine 1 erzeugt werden, weiter zu reduzieren.
Die magnetischen Pole 3a des Rotors 3 können ferner außerdem durch Erzeugen einer gewünschten magnetischen Reluktanz in dem Rotor 3 oder durch Verwenden von Elektromagneten gebildet sein. Der Rotor 3 kann mit anderen Worten ferner aus einem Reluktanztyp oder einem Elektromagnettyp gebildet sein.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind sowohl die erste als auch die zweite Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b durch ein Y-Schalten der jeweiligen Phasenwicklungen gebildet. Eine oder beide der ersten und zweiten Drei-Phasen-Statorspulen 4a und 4b können jedoch ferner durch ein Δ-Schalten der jeweiligen Phasenwicklungen gebildet sein.
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Zahl der Statorkernzähne 2a gleich zwölf, während die Zahl der magnetischen Pole 3a gleich 10 oder 14 ist. Die Zahl der Statorkernzähne 2a ist mit anderen Worten gleich 12 × 1, wobei die Zahl der magnetischen Pole 3a gleich 10 × 1 oder 14 × 1 ist. Die Zahl der Statorkernzähne 2a kann jedoch ferner gleich 12 × n sein, wobei die Zahl der magnetischen Pole 3a gleich 10 × n oder 14 × n ist, wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist.
Bei den ersten und dritten Ausführungsbeispielen sind für jede der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b die zwei Abschnitte der Phasenwicklung miteinander in Reihe geschaltet.
Die zwei Abschnitte können jedoch ferner zueinander parallel geschaltet sein. In diesem Fall ist es zusätzlich vorzuziehen, den Querschnittsbereich der Phasenwicklung zu halbieren und die Zahl von Windungen derselben um die entsprechenden Statorkernzähne 2a zu verdoppeln.
Bei den zweiten und vierten Ausführungsbeispielen sind für jede der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule 4a und 4b die vier Abschnitte der Phasenwicklung miteinander in Reihe geschaltet. Die vier Abschnitte können jedoch ferner zueinander parallel geschaltet sein. In diesem Fall ist es zusätzlich vorzuziehen, den Querschnittsbereich der Phasenwicklung zu halbieren und die Zahl von Windungen derselben um die entsprechenden Statorkernzähne 2a zu verdoppeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 26345 [0003]

Claims

Elektrische Drehmaschine (1) mit: einem Stator (2), der einen hohlen zylindrischen Statorkern und eine erste und eine zweite Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) aufweist, wobei der Statorkern eine Mehrzahl von Statorkernzähnen (2a) hat, die in einer vorbestimmten Teilung in einer Umfangsrichtung des Statorkerns gebildet sind, wobei jede der ersten und zweiten Drei-Phasen-Statorspulen (4a, 4b) drei Phasenwicklungen aufweist, wobei die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) auf den Statorkern auf eine Art und Weise einer konzentrierten Wicklung gewickelt sind, sodass jede der Phasenwicklungen der ersten und der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) mit einer vorbestimmten Zahl von Windungen um jeden einer vorbestimmten Zahl der Statorkernzähne (2a) gewickelt ist; und einem Rotor (3), der innerhalb des Statorkerns radial angeordnet ist, wobei der Rotor (3) eine Mehrzahl von magnetischen Polen (3a), die so gebildet sind, dass die Polaritäten der magnetischen Pole (3a) in der Umfangsrichtung des Statorkerns zwischen Norden und Süden wechseln, hat, wobei die erste und die zweite Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) in der Umfangsrichtung des Statorkerns versetzt sind, um einen Phasenunterschied von π/6 dazwischen zu haben.
Elektrische Drehmaschine (1) nach Anspruch 1, bei der bezüglich der Teilung der magnetischen Pole (3a) hinsichtlich des elektrischen Winkels, die gleich π ist, die vorbestimmte Teilung der Statorkernzähne (2a) hinsichtlich des elektrischen Winkels gleich (1 ± 1/6)π ist; und die Wicklungsrichtungen jedes entsprechenden Paars von einer der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule (4a) und einer der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4b), die jeweils um ein benachbartes Paar der Statorkernzähne (2a) gewickelt sind, einander entgegengesetzt sind.
Elektrische Drehmaschine (1) nach Anspruch 2, bei der die Zahl der Statorkernzähne (2a) gleich 12 × n, wobei n eine natürliche Zahl ist, ist; und das Verhältnis der Zahl der Statorkernzähne (2a) zu der Zahl der magnetischen Pole (3a) gleich 6:5 oder 6:7 ist.
Elektrische Drehmaschine (1) nach Anspruch 3, bei der die drei Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule (4a) eine U-Phasen-Wicklung, eine W-Phasen-Wicklung und eine V-Phasen-Wicklung aufweisen; die drei Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4b) eine X-Phasen-Wicklung, eine Y-Phasen-Wicklung und eine Z-Phasen-Wicklung aufweisen; die U-Phasen-Wicklung einen ersten und einen zweiten Abschnitt (U1, U2) aufweist, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 1)ten und den (12 × (n – 1) + 7)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind; die V-Phasen-Wicklung einen ersten und einen zweiten Abschnitt (V1, V2) aufweist, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 3)ten und den (12 × (n – 1) + 9)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind; die W-Phasen-Wicklung einen ersten und einen zweiten Abschnitt (W1, W2) aufweist, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 5)ten und den (12 × (n – 1) + 11)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind; die X-Phasen-Wicklung einen ersten und einen zweiten Abschnitt (X1, X2) aufweist, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 2)ten und den (12 × (n – 1) + 8)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind; die V-Phasen-Wicklung einen ersten und einen zweiten Abschnitt (Y1, Y2) aufweist, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 4)ten und den (12 × (n – 1) + 10)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind; die Z-Phasen-Wicklung einen ersten und einen zweiten Abschnitt (Z1, Z2) aufweist, die jeweils um den (12 × (n – 1) + 6)ten und den (12 × (n – 1) + 12)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind;
Elektrische Drehmaschine (1) nach Anspruch 3, bei der die drei Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) eine U-Phasen-Wicklung, eine W-Phasen-Wicklung und eine V-Phasen-Wicklung aufweisen; die drei Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4a, 4b) eine X-Phasen-Wicklung, eine Y-Phasen-Wicklung und eine Z-Phasen-Wicklung aufweisen; die U-Phasen-Wicklung einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt (U1–U4), die jeweils um den (12 × (n – 1) + 1)ten, (12 × (n – 1) + 2)ten, (12 × (n – 1) + 7)ten und (12 × (n – 1) + 8)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweist; die V-Phasen-Wicklung einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt (V1–V4), die jeweils um den (12 × (n – 1) + 3)ten, (12 × (n – 1) + 4)ten, (12 × (n – 1) + 9)ten und (12 × (n – 1) + 10)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweist; die W-Phasen-Wicklung einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt (W1–W4), die jeweils um den (12 × (n – 1) + 5)ten, (12 × (n – 1) + 6)ten, (12 × (n – 1) + 11)ten und (12 × (n – 1) + 12)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweist; die X-Phasen-Wicklung einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt (X1–X4), die jeweils um den (12 × (n – 1) + 7)ten, (12 × (n – 1) + 6)ten, (12 × (n – 1) + 1)ten und (12 × (n – 1) + 12)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweist; die Y-Phasen-Wicklung einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt (Y1–Y4), die jeweils um den (12 × (n – 1) + 9)ten, (12 × (n – 1) + 8)ten, (12 × (n – 1) + 3)ten und (12 × (n – 1) + 2)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweist; und die Z-Phasen-Wicklung einen ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitt (Z1–Z4), die jeweils um den (12 × (n – 1) + 11)ten, (12 × n – 1) + 10)ten, (12 × (n – 1) + 5)ten und (12 × (n – 1) + 4)ten Statorkernzahn (2a) gewickelt sind und miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind, aufweist;
Elektrische Drehmaschine (1) nach Anspruch 1, bei der die elektrische Drehmaschine (1) bei einem mechanischen Leistungserzeugungssystem (100) verwendet ist, mit ferner: einem ersten Inverter (6), der die erste Drei-Phasen-Statorspule (4a) durch Versorgen der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule (4a) mit ersten Treibströmen treibt; und einem zweiten Inverter (7), der die zweite Drei-Phasen-Statorspule (4b) durch Versorgen der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4b) mit zweiten Treibströmen treibt, wobei ein Phasenunterschied von π/6 zwischen jedem entsprechenden Paar von einem der ersten Treibströme und einem der zweiten Treibströme, mit denen jeweils eine der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule (4a) und eine der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4b) versorgt werden, vorgesehen ist.
Treibvorrichtung zum Treiben der elektrischen Drehmaschine (1) nach Anspruch 1, mit: einem ersten Inverter (6), der die erste Drei-Phasen-Statorspule (4a) durch Versorgen der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule (4a) mit ersten Treibströmen treibt; und einem zweiten Inverter (7), der die zweite Drei-Phasen-Statorspule (4b) durch Versorgen der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4b) mit zweiten Treibströmen treibt, wobei ein Phasenunterschied von π/6 zwischen jedem entsprechenden Paar von einem der ersten Treibströme und einem der zweiten Treibströme, mit denen jeweils eine der Phasenwicklungen der ersten Drei-Phasen-Statorspule (4a) und eine der Phasenwicklungen der zweiten Drei-Phasen-Statorspule (4b) versorgt werden, vorgesehen ist.