DE102016114829A1

DE102016114829A1 - Motor und Herstellungsverfahren für einen Motor

Info

Publication number: DE102016114829A1
Application number: DE102016114829.6A
Authority: DE
Inventors: Tadayuki Wakita
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2017-04-13
Also published as: CN106469949A; JP2017041948A

Abstract

Aufgabe ist es, durch die Gestaltung der Wicklungsart der Spulen an einem Stator einen kompakten bürstenlosen Motor mit hohem Drehmoment zu erzielen.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Motor, umfassend erste bis sechste m Spulen, die jeweils um erste bis sechste 6 m Zähne gewickelt sind und eine Dreieckschaltung bilden, und einen Rotor, der dem Stator in radialer Richtung zugewandt ist und im Zentrum des Stators vorgesehen ist. Die ersten bis sechsten m Spulen bilden eine U-Phase, wobei eine erste U-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite U-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten U-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, eine V-Phase, wobei eine erste V-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite V-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten V-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und eine W-Phase, wobei eine erste W-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite W-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten W-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor.
Allgemeiner Stand der Technik
Motoren werden üblicherweise als Antriebsquellen für verschiedene Vorrichtungen und Produkte verwendet. Beispielsweise werden sie als Antriebsquelle für Bürogeräte wie Drucker oder Kopierer, verschiedene Haushaltsgeräte oder Hilfsantriebe für Fahrzeuge wie etwa Automobile oder elektrisch betriebene Automobile verwendet. Insbesondere als Antriebsquelle für bewegliche Teile mit hoher Betätigungsfrequenz werden unter dem Aspekt der Haltbarkeit und des elektrischen Rauschens bürstenlose Motoren verwendet.
Ein bürstenloser Motor weist einen Rotor und einen Stator auf, und um mehrere Statorzähne, die am Stator vorgesehen sind, sind jeweils Spulen gewickelt. Für einen solchen bürstenlosen Motor wird etwa vorgeschlagen, zum Erhöhen der Ausgangsleistung die Zahl der Windungen der um die Zähne gewickelten Spulen zu erhöhen oder den durch die Spulen fließenden Strom zu erhöhen. Wird die Zahl der Windungen der um die Zähne gewickelten Spulen erhöht, verlängert sich jedoch die Spule insgesamt, was den Widerstand zwischen den Klemmen und die Wärmeerzeugung erhöht. Wird als Gegenmaßnahme der Drahtdurchmesser der Spule erhöht, wird es im Vergleich zu einer Spule mit dünnem Drahtdurchmesser schwieriger, die Spulen um die Zähne zu wickeln, und das an den Zähnen von den Spulendrähten eingenommene Volumen nimmt ab. Außerdem wird eine Wickelvorrichtung mit größerem Düsendurchmesser benötigt, was die Herstellungskosten erhöht.
Um einen kompakten Motor mit hoher Ausgangsleistung zu erzielen, ist es daher notwendig, die Größe der Spulen und die Wicklungsart der Spulen unter Berücksichtigung des Vorstehenden auszuwählen. Beispielsweise wird ein elektromagnetischer Motor mit einer Dreieckschaltstruktur des Dreieckschaltungstyps vorgeschlagen, dessen Aufgabe es ist, ohne erhöhte Komplexität der Fertigungsschritte oder Kostensteigerungen eine Effektivitätssteigerung und Erhöhung der Ausgangsleistung zu erreichen, und der einen Aufbau mit einem u-Phasen-Spulenwickelabschnitt, einem v-Phasen-Spulenwickelabschnitt und einem w-Phasen-Spulenwickelabschnitt, die zueinander eine Phasendifferenz aufweisen, sowie einer ersten Stromversorgungsklemme, einer zweiten Stromversorgungsklemme und einer dritten Stromversorgungsklemme aufweist, die die Spulenabschnitte mit Strom versorgen (siehe japanische Patentschrift Nr. 4406864 ).
Indem bei diesem elektromagnetischen Motor die Spulenwicklungsabschnitte der einzelnen Phasen u, v und w aus einem ersten und zweiten Spulenwicklungsabschnitt gebildet sind, die auf einer Diagonalen in Bezug zueinander angeordnet sind, und die Wicklungsreihenfolge einer Spule, die aus einer ersten Stromversorgungsklemme, einem ersten u-Phasenspulenwicklungsabschnitt, einem zweiten u-Phasenspulenwicklungsabschnitt, einer zweiten Stromversorgungsklemme, einem ersten v-Phasenspulenwicklungsabschnitt, einem zweiten v-Phasenwicklungsabschnitt, einer dritten Stromversorgungsklemme, einem ersten w-Phasenspulenwicklungsabschnitt und einem zweiten w-Phasenspulenwicklungsabschnitt gebildet ist, wenigstens zweimal wiederholt wird, ist an den Spulenwicklungsabschnitten der einzelnen Phasen u, v und w jeweils eine wenigstens zweilagige Spulenlage gebildet.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Patentschrift Nr. 4406864

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Im Falle der Wicklungsart der Spule des oben beschriebenen elektromagnetischen Motors werden zwischen der Wicklungsmaschine und dem Stator vier relative Drehungen zueinander benötigt, was die Herstellungszeit verlängert. Von einem Verbindungsdraht, der die voneinander entfernten Spulen miteinander verbindet, wird eine Menge benötigt, die etwa dem Vierfachen des Außenumfangs des Stators entspricht.
Auf diese Weise realisiert der oben beschriebene elektromagnetische Motor zwar durch die kontinuierlich verbundenen Drähte eine Dreieckschaltung, doch ist die Anzahl der Verbindungsdrähte, die die Spule auf die entfernten gleichphasigen Statorzähne überführen, hoch, und es werden Platz zum Anordnen der Verbindungsdrähte und Ersatzbauteile wie etwa Sammelleiter benötigt. Da die Verbindungsdrähte außerdem nicht zur Drehmomenterzeugung beitragen, ist es wünschenswert, ihre Anzahl möglichst zu verringern. Außerdem ist es wünschenswert, die Zeit zu verringern, die mit der relativen Drehung der Wickelmaschine und des Stators zueinander verbracht wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der beschriebenen Umstände getätigt, und ihre Aufgabe ist es, eine Technik bereitzustellen, wobei mittels der Gestaltung einer Spule an einem Stator ein bürstenloser Motor mit hohem Drehmoment erzielt wird.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Um die genannten Aufgabe zu lösen, umfasst ein Motor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Stator mit einem ringförmigen Statorkern und ersten bis sechsten m Zähnen (wobei m eine natürliche Zahl ist), die der Reihe nach in Umfangsrichtung des Statorkerns vorgesehen sind und sich in radialer Richtung erstrecken, erste bis sechste m Spulen, die jeweils um die ersten bis sechsten m Zähne gewickelt sind und eine Dreieckschaltung bilden, und einen Rotor, der dem Stator in radialer Richtung zugewandt ist und im Zentrum des Stators vorgesehen ist. Die ersten bis sechsten m Spulen bilden eine U-Phase, wobei eine erste U-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite U-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten U-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, eine V-Phase, wobei eine erste V-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite V-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten V-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und eine W-Phase, wobei eine erste W-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite W-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten W-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und umfassen außerdem eine erste Stromversorgungsklemme, die mit der U-Phase und der W-Phase verbunden ist, eine zweite Stromversorgungsklemme, die mit der V-Phase und der U-Phase verbunden ist, und eine dritte Stromversorgungsklemme, die mit der W-Phase und der V-Phase verbunden ist. Die U-Phase weist einen zwischengeordneten ersten Verbindungsdraht, der eine Verbindung von der ersten Stromversorgungsklemme über die erste U-Phase zur zweiten Stromversorgungsklemme herstellt, und einen zwischengeordneten zweiten Verbindungsdraht auf, der eine Verbindung von der ersten Stromversorgungsklemme über die zweite U-Phase zur zweiten Stromversorgungsklemme herstellt, und die V-Phase weist einen zwischengeordneten dritten Verbindungsdraht, der eine Verbindung von der zweiten Stromversorgungsklemme über die erste V-Phase zur dritten Stromversorgungsklemme herstellt, und einen zwischengeordneten vierten Verbindungsdraht auf, der eine Verbindung von der zweiten Stromversorgungsklemme über die zweite V-Phase zur dritten Stromversorgungsklemme herstellt. Die W-Phase weist einen zwischengeordneten fünften Verbindungsdraht, der eine Verbindung von der dritten Stromversorgungsklemme über die erste W-Phase zur ersten Stromversorgungsklemme herstellt, und einen zwischengeordneten sechsten Verbindungsdraht auf, der eine Verbindung von der dritten Stromversorgungsklemme über die zweite W-Phase zur ersten Stromversorgungsklemme herstellt. Eine Kombination von erstem Verbindungsdraht und zweitem Verbindungsdraht, drittem Verbindungsdraht und viertem Verbindungsdraht sowie fünftem Verbindungsdraht und sechstem Verbindungsdraht ist in Umfangsrichtung des Stators an unterschiedlichen Positionen angeordnet, derart, dass in Axialrichtung betrachtet keine gegenseitige Überlagerung stattfindet.
Gemäß diesem Aspekt kann das Volumen (die Länge) der Verbindungsdrähte reduziert werden. Außerdem kann das von der Spule zwischen den Zähnen eingenommene Volumen erhöht werden.
Die ersten bis sechsten m Spulen können auch aus einer ersten bis zwölften Spule gebildet sein, und die erste bis zwölfte Spule bilden eine U-Phase, wobei eine erste U-Phase, in der die erste und zwölfte Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite U-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten U-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die sechste und siebte Spule in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, eine V-Phase, wobei eine erste V-Phase, in der die elfte und zehnte Spule in Reihe geschaltet sind, und eine zweite V-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten V-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die vierte und fünfte Spule in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und eine W-Phase, wobei eine erste W-Phase, in der die neunte und achte Spule in Reihe geschaltet sind, und eine zweite W-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten W-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die zweite und dritte Spule in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind.
Die ersten bis sechsten m Spulen können auch derart angeordnet sein, dass sie in einem Zug verbunden sind. Dies vereinfacht die Schritte zum Aufwickeln der Spulen und reduziert vergeudete Zeit, die beim Betrieb der Wickelmaschine nicht zum Wickeln der Spulen beiträgt.
Die erste Stromversorgungsklemme, zweite Stromversorgungsklemme und dritte Stromversorgungsklemme können auch so angeordnet sein, dass bei Definition eines Winkels, den die erste Stromversorgungsklemme und die zweite Stromversorgungsklemme in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators bilden, als α, eines Winkels, den die zweite Stromversorgungsklemme und die dritte Stromversorgungsklemme in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators bilden, als β und eines Winkels, den die dritte Stromversorgungsklemme und die erste Stromversorgungsklemme in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators bilden, als γ die Beziehungen α ≠ β, β ≠ γ und γ ≠ α erfüllt werden.
α kann 120° oder 180° betragen und β kann 60° betragen. Da auf diese Weise die Position der ersten bis dritten Stromversorgungsklemme auf einer Halbkreisseite des Stators angeordnet werden kann, lassen sich die aus den Stromversorgungsklemmen Leiter leichter bündeln.
γ kann 180° oder mehr oder 120° oder weniger betragen. Da auf diese Weise die Position der ersten bis dritten Stromversorgungsklemme in einem Bereich angeordnet werden kann, der kleiner als die Halbkreisseite des Stators ist, lassen sich die aus den Stromversorgungsklemmen geführten Leiter leichter bündeln.
Der Rotor kann in Umfangsrichtung 6 m ± 2 Magnetpole aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Motors. Das Verfahren ist ein Verfahren zum Herstellen eines Motors mit einem Stator, der einen ringförmigen Statorkern und erste bis zwölfte Zähnen aufweist, die der Reihe nach in Umfangsrichtung des Statorkerns vorgesehen sind und sich in radialer Richtung erstrecken, ersten bis zwölften Spulen, die jeweils um die ersten bis zwölften Zähne gewickelt sind und eine Dreieckschaltung bilden, und einem Rotor, der dem Stator in radialer Richtung zugewandt ist und im Zentrum des Stators vorgesehen ist, und umfasst einen ersten Schritt, wobei ein Leiter von einer ersten Stromversorgungsklemme in einer Richtung um den Umfang des Stators geführt wird und in Reihe die erste Spule und die zwölfte Spule bildet, über die zweite Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die elfte Spule und die zehnte Spule bildet, über die dritte Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die neunte Spule und die achte Spule bildet, und zur ersten Stromversorgungsklemme geführt wird, und nach dem ersten Schritt einen zweiten Schritt, wobei ein Leiter von der ersten Stromversorgungsklemme in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt wird und in Reihe die sechste Spule und die siebte Spule bildet, über die zweite Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die vierte Spule und die fünfte Spule bildet, über die dritte Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die zweite Spule und die dritte Spule bildet, und zur ersten Stromversorgungsklemme geführt wird.
Indem gemäß diesem Aspekt die Richtung, in der der Leiter geführt wird, im ersten und zweiten Schritt umgekehrt wird, kann im Vergleich zu dem Fall, dass der Leiter stets in derselben Richtung geführt wird, in relativ kurzer Zeit ein Motor hergestellt werden, wobei das Volumen (die Länge) des Verbindungsdrahts verringert und das von den Spulen zwischen den Zähnen eingenommene Volumen erhöht ist.
Beliebige Kombinationen der oben beschriebenen Aufbauelemente und Umwandlungen der Ausdrucksweise der vorliegenden Erfindung in Bauteile, Herstellungsverfahren, Systeme sind ebenfalls gültige Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein kompakter bürstenloser Motor mit hohem Drehmoment erzielt werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine perspektivische Gesamtansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Seitenansicht des bürstenlosen Motors gemäß der ersten Ausführungsform;
3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des bürstenlosen Motors gemäß der ersten Ausführungsform;
4 eine Draufsicht auf einen Statorkern;
5 eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6 eine Ansicht, die schematisch den Zustand der Dreieckschaltung des Stators gemäß der ersten Ausführungsform aus Axialrichtung betrachtet darstellt;
7 eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
8 eine Ansicht, die schematisch den Zustand der Dreieckschaltung des Stators gemäß der zweiten Ausführungsform aus Axialrichtung betrachtet darstellt;
9 eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
10 eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt; und
11 eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden sollen unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Bei der Beschreibung der Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen, und auf doppelte Beschreibungen wird verzichtet. Die im Folgenden erörterte Konfigurierung ist beispielhaft und soll nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken. Die folgende Beschreibung erfolgt am Beispiel eines bürstenlosen Motors mit Innenrotor, ist jedoch auch auf einen bürstenlosen Motor mit Außenrotor anwendbar.
Erste Ausführungsform
Bürstenloser Motor
1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht eines bürstenlosen Motors gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 zeigt eine Seitenansicht des bürstenlosen Motors gemäß der ersten Ausführungsform. 3 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des bürstenlosen Motors gemäß der ersten Ausführungsform.
Der bürstenlose Motor 10 der vorliegenden Ausführungsform (im Folgenden auch kurz „Motor”) weist einen zylinderförmigen Rotor 12 mit einem Magnet, einem Stator 14, der in seinem mittleren Abschnitt einen Raum aufweist, in dem der Rotor 12 angeordnet ist, einer Stirnglocke 16, einem Gehäusekörper 18 und einem Stromzufuhrabschnitt 19 auf.
Die Stirnglocke 16 ist ein plattenförmiges Element, in dessen Mitte eine Bohrung 16a gebildet ist, um eine Drehwelle 20 hindurchzuführen, wobei in der Nähe der Bohrung 16a eine Vertiefung 16b gebildet ist, um ein Wellenlager 22 zu halten. Die Stirnglocke 16 lagert mittels des Wellenlagers 22 einen Teil der Drehwelle 20 des Rotors 12. Der Gehäusekörper 18 ist ein rohrförmiges Element und in der Mitte eines Basisabschnitts 18a ist eine Vertiefung 18b gebildet, die ein Wellenlager (nicht dargestellt) hält. Der Gehäusekörper 18 lagert mittels des Wellenlagers einen Teil der Drehwelle 20 des Rotors 12. In der ersten Ausführungsform sind die Stirnglocke 16 und der Gehäusekörper 18 als Elemente gebildet, die den Rotor 12 und den Stator 14 aufnehmen.
Stator
Als nächstes soll der Aufbau des Stators 14 beschrieben werden. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Statorkern. Die Form des Statorkerns in 4 ist schematisch dargestellt, wobei auf Einzelheiten verzichtet wurde.
Der Statorkern 36 ist ein rohrförmiges (ringförmiges) Element, auf das mehrere plattenförmige Statorjoche 38 laminiert werden. Auf der Innenumfangsseite der Statorjoche 38 werden zum Mittelpunkt hin gewandt in Umfangsrichtung der Reihe nach zwölf Zähne T1 bis T12 gebildet.
An den einzelnen Zähnen T1 bis T12 wird ein Isolator (nicht dargestellt) angebracht. Dann werden durch Wickeln eines Leiters (Kupferdrahts), der leitfähig ist, von den Isolatoren um die einzelnen Zähne T1 bis T12 eine erste Spule C1 bis zwölfte Spule C12 gebildet. Im mittleren Abschnitt des auf diese Weise angefertigten Stators 14 wird der Rotor 12 angeordnet.
5 zeigt eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators 14 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 6 zeigt eine Ansicht, die schematisch den Zustand der Dreieckschaltung des Stators 14 gemäß der ersten Ausführungsform aus Axialrichtung betrachtet darstellt.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 wird nun der Wicklungszustand von Spulen auf einen Stator des 12-Nuten-Typs ausführlich beschrieben. Die Verdrahtungsstruktur aus 5 wird am Beispiel der Herstellung durch eine Wickelmaschine des Düsentyps gezeigt. Darüber hinaus ist auch durch gegenseitiges Austauschen von U-Phase, V-Phase und W-Phase im Wesentlichen das gleiche Ergebnis zu erzielen. Im Folgenden soll die Bildung ausgehend von der ersten Spule C1 beschrieben werden. Für das Aufwickeln der Spule kann es sich um eine Wickelmaschine handeln, wobei sich die Düse und der Stator relativ zueinander drehen, indem die Düse der Wickelmaschine oder der Stator oder beide bewegt werden.
Wie in 5 und 6 gezeigt, wird zunächst für die U-Phase ein Leiter von einer ersten Stromversorgungsklemme 50 in einer Richtung um den Umfang des Stators (in 6 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Außenumfang des Stators 14) geführt und auf der Außenumfangsseite des Statorkerns 36 wird ein erster Verbindungsdraht F1 mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad gebildet, die erste Spule C1 wird im Uhrzeigersinn (CW) gebildet, die zwölfte Spule C12 wird entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) gebildet, woraufhin der Leiter die zweite Stromversorgungsklemme 52 erreicht. Dabei bilden die erste Spule C1 (U11-Phase) und die zwölfte Spule C12 (U12-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen dritten Verbindungsdraht F3 mit einem Mittelpunktwinkel von 30 Grad und bildet dann die elfte Spule C11 entgegen dem Uhrzeigersinn und die zehnte Spule C10 im Uhrzeigersinn und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bilden die elfte Spule C11 (V11-Phase und die zehnte Spule C10 (V12-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste V-Phase.
Der Leiter wird über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführt und bildet die neunte Spule C9 im Uhrzeigersinn und die achte Spule C8 entgegen dem Uhrzeigersinn, bildet dann am Außenumfang des Statorkerns 36 einen fünften Verbindungsdraht F5 mit einem Mittelpunktwinkel von 150 Grad und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bilden die neunte Spule C9 (W11-Phase und die achte Spule C8 (W12-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste W-Phase.
Wenn der Leiter die erste Stromversorgungsklemme 50 erreicht wird der Drehtisch, auf dem der Statorkern 36 angeordnet ist, gewendet und der Leiter wird in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt (in 6 im Uhrzeigersinn um den Außenumfang des Stators 14) und bildet am Außenumfang des Statorkerns 36 einen zweiten Verbindungsdraht F2 mit einem Mittelpunktwinkel von 90 Grad, bildet die sechste Spule C6 im Uhrzeigersinn, bildet die siebte Spule C7 entgegen dem Uhrzeigersinn, bildet einen zweiten Verbindungsdraht F2' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die zweite Stromversorgungsklemme 52. Dabei bilden die sechste Spule C6 (U22-Phase und die siebte Spule C7 (U21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen vierten Verbindungsdraht F4 mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und bildet dann die vierte Spule C4 entgegen dem Uhrzeigersinn, die fünfte Spule C5 im Uhrzeigersinn und einen vierten Verbindungsdraht F4' mit einem Mittelpunktwinkel von 150 Grad und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bilden die vierte Spule C4 (V22-Phase und die fünfte Spule C5 (V21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite V-Phase.
Der über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführte Leiter bildet einen sechsten Verbindungsdraht F6 mit einem Mittelpunktwinkel von 150 Grad und bildet dann die zweite Spule C2 im Uhrzeigersinn und die dritte Spule C3 entgegen dem Uhrzeigersinn und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bilden die zweite Spule C2 (W22-Phase und die dritte Spule C3 (W21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite W-Phase.
Als nächstes werden der Anfangsleiter L1 der U-Phase und der Endleiter L2 der W-Phase verbunden, wodurch die Dreieckschaltung gebildet wird. Die erste U-Phase und die zweite U-Phase sind dabei mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete U-Phasen. Die erste V-Phase und die zweite V-Phase sind mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete V-Phasen. Die erste W-Phase und die zweite W-Phase wiederum sind mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete W-Phasen.
Auf diese Weise wird mit der erste Spule C1 bis zwölften Spule C12 des Stators 14 der ersten Ausführungsform in einem kontinuierlichen Vorgang der Wickelmaschine eine Dreieckschaltung realisiert. Dabei ist die Wickelrichtung von Spulen benachbarter unterschiedlicher Phasen (W-Phase und U-Phase, U-Phase und V-Phase, V-Phase und W-Phase gleich, während sie von Spulen benachbarter gleicher Phasen umgekehrt ist.
Wie in 6 gezeigt, beträgt die Länge des Verbindungsdrahts in Umfangsrichtung maximal drei Umwicklungen und eine Überlagerung der Verbindungsdrähte in Axialrichtung oder Radialrichtung ist maximal dreilagig. Daher kann an dem Stator 14 die Länge der Verbindungsdrähte, die entfernte Spulen verbinden, kurz gehalten werden und eine Dicke des Motors 10 in Axialrichtung und eine Größe in Radialrichtung durch Überlagern der Verbindungsdrähte kann weitestgehend minimiert werden.
Zusammengefasst ist der oben beschriebene Aufbau wie folgt: Der Motor 10 der ersten Ausführungsform umfasst den Stator 14, der den ringförmigen Statorkern 36 und erste bis zwölfte Zähne T1 bis T12, die der Reihe nach in Umfangsrichtung des Statorkerns 36 vorgesehen sind und sich in radialer Richtung erstrecken, die erste bis zwölfte Spule, die jeweils um die ersten bis zwölften Zähne T1 bis T12 gewickelt sind und eine Dreieckschaltung bilden, und einen Rotor 12, der dem Stator 14 in radialer Richtung zugewandt ist und im Zentrum des Stators 14 vorgesehen ist.
Die erste bis zwölfte Spule bilden eine U-Phase, wobei eine erste U-Phase, in der zwei Spulen (die erste Spule C1 und die zwölfte Spule C12) in Reihe geschaltet sind, und eine zweite U-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten U-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der zwei Spulen (die sechste Spule C6 und die siebte Spule C7) in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, eine V-Phase, wobei eine erste V-Phase, in der zwei Spulen (die elfte Spule C11 und die zehnte Spule C10) in Reihe geschaltet sind, und eine zweite V-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten V-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der zwei Spulen (die vierte Spule C4 und die fünfte Spule C5) in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und eine W-Phase, wobei eine erste W-Phase, in der zwei Spulen (neunte Spule C9 und die achte Spule C8) in Reihe geschaltet sind, und eine zweite W-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten W-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der zwei Spulen (die zweite Spule C2 und die dritte Spule C3) in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind.
Der Motor 10 umfasst außerdem eine erste Stromversorgungsklemme 50, die mit der U-Phase und der W-Phase verbunden ist, eine zweite Stromversorgungsklemme 52, die mit der V-Phase und der U-Phase verbunden ist, und eine dritte Stromversorgungsklemme 54, die mit der W-Phase und der V-Phase verbunden ist.
Die U-Phase weist einen zwischengeordneten ersten Verbindungsdraht F1, der eine Verbindung von der ersten Stromversorgungsklemme 50 über die erste U-Phase zur zweiten Stromversorgungsklemme 52 herstellt, und einen zwischengeordneten zweiten Verbindungsdraht F2, F2' auf, der eine Verbindung von der ersten Stromversorgungsklemme 50 über die zweite U-Phase zur zweiten Stromversorgungsklemme herstellt, Die V-Phase weist einen zwischengeordneten dritten Verbindungsdraht F3, der eine Verbindung von der zweiten Stromversorgungsklemme 52 über die erste V-Phase zur dritten Stromversorgungsklemme 54 herstellt, und einen zwischengeordneten vierten Verbindungsdraht F4, F4' auf, der eine Verbindung von der zweiten Stromversorgungsklemme 52 über die zweite V-Phase zur dritten Stromversorgungsklemme 54 herstellt. Die W-Phase weist einen zwischengeordneten fünften Verbindungsdraht F5, der eine Verbindung von der dritten Stromversorgungsklemme 54 über die erste W-Phase zur ersten Stromversorgungsklemme herstellt, und einen zwischengeordneten sechsten Verbindungsdraht F6 auf, der eine Verbindung von der dritten Stromversorgungsklemme 54 über die zweite W-Phase zur ersten Stromversorgungsklemme 50 herstellt.
Wie in 6 gezeigt, sind der erste Verbindungsdraht F1 und der zweite Verbindungsdraht F2, F2' an unterschiedlichen Position in Umfangsrichtung des Stators angeordnet, so dass sie einander in Axialrichtung nicht überlagern. Der dritte Verbindungsdraht F3 und der vierte Verbindungsdraht F4, F4' sind an unterschiedlichen Position in Umfangsrichtung des Stators angeordnet, so dass sie einander in Axialrichtung nicht überlagern. Der fünfte Verbindungsdraht F5 und der sechste Verbindungsdraht F6 sind an unterschiedlichen Position in Umfangsrichtung des Stators angeordnet, so dass sie einander in Axialrichtung nicht überlagern.
Wie oben aufgeführt, beträgt bei dem Stator 14 der vorliegenden Ausführungsform die Länge des Verbindungsdrahts maximal das Dreifache des Außenumfangs des Stators. Wenn eine Spule in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase, W-Phase zweimal hintereinander umwickelt wird oder zwei Spulen auf einmal jeweils in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase W-phase umwickelt werden, benötigt der Verbindungsdraht das maximal das Vierfache, während vorliegend die Länge (das Volumen) des Verbindungsdrahts reduziert werden kann.
Bei dem Wickelverfahren der Spulen der vorliegenden Ausführungsform wird um die Zähne der jeweiligen Phase mittels einer Spule auf einmal die gewünschte Anzahl von Wicklungen gewickelt. Anders als für den Fall, dass die Zähne zweimal getrennt umwickelt werden oder zwei Spulen auf einmal umwickelt werden, ergeben sich somit weniger leicht Lücken und Unregelmäßigkeiten im Aufwickeln, was die von den Spulen zwischen den Zähnen eingenommene Fläche erhöht.
Die erste bis zwölfte Spule sind derart angeordnet, dass sie in einem Zug verbunden werden. Dies vereinfacht die Schritte zum Aufwickeln der Spulen und reduziert vergeudete Zeit, die beim Betrieb der Wickelmaschine nicht zum Wickeln der Spulen beiträgt.
Bei dem Stator 14 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Winkel der ersten Stromversorgungsklemme 50 und der zweiten Stromversorgungsklemme 52 in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators α = 120°, ein Winkel der zweiten Stromversorgungsklemme 52 und der dritten Stromversorgungsklemme 54 in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators β = 60° und ein Winkel der dritten Stromversorgungsklemme 54 und der ersten Stromversorgungsklemme 50 in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators γ = 180°, und es gilt α ≠ β, β ≠ γ, γ ≠ α.
Da auf diese Weise die Position der ersten bis dritten Stromversorgungsklemme auf einer Halbkreisseite des Stators angeordnet werden kann, lassen sich überschüssige aus den Stromversorgungsklemmen geführte Leiter reduzieren, und diese lassen sich leichter bündeln.
Auch in dem im Folgenden beschriebenen Fall α = 180° kann das gleiche Ergebnis wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden. In diesem Fall gilt γ = 120°.
Die Position der ersten bis dritten Stromversorgungsklemme kann auch derart festgelegt werden, dass γ 180° oder mehr oder 120° oder weniger beträgt. Da auf diese Weise die Position der ersten bis dritten Stromversorgungsklemme in einem Bereich angeordnet werden kann, der kleiner als die Halbkreisseite des Stators ist, lassen sich überschüssige aus den Stromversorgungsklemmen geführte Leiter reduzieren, und diese lassen sich leichter bündeln.
Wenn bei dem Rotor die Anzahl der Zähne des Stators 6 m beträgt, kann er in Umfangsrichtung 6 m ± 2 Magnetpole aufweisen. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der Magnetpole des Rotors vorzugsweise 10 oder 14.
Das Herstellungsverfahren des Motors gemäß der vorliegenden Ausführungsform lässt sich wie folgt zusammenfassen. Das Verfahren betrifft den Motor 10, der den Stator 14, welcher den ringförmigen Statorkern 36 und die ersten bis zwölften Zähne T1 bis T12, die der Reihe nach in Umfangsrichtung des Statorkerns 36 vorgesehen sind und sich in radialer Richtung erstrecken aufweist, die erste bis zwölfte Spule C1 bis C12, die jeweils um die ersten bis zwölften Zähne T1 bis T12 gewickelt sind und eine Dreieckschaltung bilden, und den Rotor 12, der dem Stator 14 in radialer Richtung zugewandt ist und im Zentrum des Stators 14 vorgesehen ist. Es umfasst einen ersten Schritt, wobei der Leiter von der ersten Stromversorgungsklemme 50 in einer Richtung um den Umfang des Stators geführt wird (in 6 entgegen dem Uhrzeigersinn) und in Reihe die erste Spule C1 und die zwölfte Spule C12 bildet, über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführt wird und in Reihe die elfte Spule C11 und die zehnte Spule C10 bildet, über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführt wird und in Reihe die neunte Spule C9 und die achte Spule C8 bildet und zur ersten Stromversorgungsklemme 50 geführt wird und nach dem ersten Schritt einen zweiten Schritt, wobei ein Leiter von der ersten Stromversorgungsklemme 50 in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt wird (in 6 im Uhrzeigersinn) und in Reihe die sechste Spule C6 und die siebte Spule C7 bildet, über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführt wird und in Reihe die vierte Spule C4 und die fünfte Spule C5 bildet, über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführt wird und in Reihe die zweite Spule C2 und die dritte Spule C3 bildet, und zur ersten Stromversorgungsklemme 50 geführt wird.
Nachdem also im ersten Schritt der Leiter eine Umdrehung in einer Richtung um den Umfang des Stators vollzieht und die Spulen gebildet wurden, die jeweils in Reihe mit den einzelnen Phasen U-Phase, V-Phase und W-Phase in Reihe geschaltet sind, vollzieht der Leiter im zweiten Schritt in umgekehrter Umfangsrichtung zwei Umdrehung und bildet Spulen, die jeweils anders in Reihe mit den einzelnen Phasen U-Phase, V-Phase und W-Phase geschaltet sind, wodurch die im ersten Schritt gebildeten Spulen der einzelnen Phasen und die im zweiten Schritt gebildeten Spulen der einzelnen Phasen an den Klemmen parallel geschaltet werden.
Indem also die Richtung, in der der Leiter geführt wird, im ersten und zweiten Schritt umgekehrt wird, kann im Vergleich zu dem Fall, dass der Leiter stets in derselben Richtung geführt wird, in relativ kurzer Zeit ein Motor hergestellt werden, wobei das Volumen (die Länge) des Verbindungsdrahts verringert und die von den Spulen zwischen den Zähnen eingenommene Fläche erhöht ist.
Dabei ist die Wickelrichtung von Spulen benachbarter unterschiedlicher Phasen (W-Phase und U-Phase, U-Phase und V-Phase, V-Phase und W-Phase) gleich, während sie von Spulen benachbarter gleicher Phasen (beispielsweise U11-Phase und U12-Phase) umgekehrt ist.
Auf diese Weise wird mit der ersten Spule C1 bis zwölften Spule C12 des Stators 14 der ersten Ausführungsform in einem kontinuierlichen Vorgang der Wickelmaschine eine Dreieckschaltung realisiert. An dem Stator 14 können die die entfernten Spulen miteinander verbindenden Verbindungsdrähte kurz gehalten werden. So kann die Masse der Spule reduziert werden, die nicht zum Erzeugen von Magnetkraft beiträgt, der Spulenwiderstand kann gesenkt werden und der von den Spulen eingenommene Raum kann reduziert werden. Durch die Gestaltung der Wicklungsart der Spulen am Stator kann somit ein kompakter bürstenloser Motor mit hohem Drehmoment erzielt werden.
Zweite Ausführungsform
7 zeigt eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. 8 zeigt eine Ansicht, die schematisch den Zustand der Dreieckschaltung des Stators gemäß der zweiten Ausführungsform aus Axialrichtung betrachtet darstellt. Der Stator der vorliegenden Ausführungsform ist ein Stator des 6-Nuten-Tpyos mit sechs Zähnen. In diesem Zusammenhang beträgt die Anzahl der Magnetpole des Rotors vorzugsweise 4 oder 8. In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die Beschreibung von Elementen verzichtet, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 wird nun der Wicklungszustand von Spulen auf einen Stator des 6-Nuten-Typs ausführlich beschrieben.
Wie in 7 und 8 gezeigt, wird zunächst für die U-Phase ein Leiter von einer ersten Stromversorgungsklemme 50 in einer Richtung um den Umfang des Stators (in 8 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Außenumfang des Stators 114) geführt, und auf der Außenumfangsseite des Statorkerns 136 wird ein erster Verbindungsdraht F1 mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad gebildet, und die erste Spule C1 wird im Uhrzeigersinn (CW) gebildet, woraufhin der Leiter die zweite Stromversorgungsklemme 52 erreicht. Dabei bildet die erste Spule C1 (U1-Phase) die erste U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet sodann die sechste Spule C6 im Uhrzeigersinn und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bildet die sechste Spule C6 (V1-Phase) die erste V-Phase.
Der Leiter wird über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführt und bildet die fünfte Spule C5 im Uhrzeigersinn, bildet dann am Außenumfang des Statorkerns 136 einen fünften Verbindungsdraht F5 mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bildet die fünfte Spule C5 (W1-Phase) die erste W-Phase.
Wenn der Leiter die erste Stromversorgungsklemme 50 erreicht wird der Drehtisch, auf dem der Statorkern 136 angeordnet ist, umgekehrt, und der Leiter wird in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt (in 8 im Uhrzeigersinn um den Außenumfang des Stators 114) und bildet am Außenumfang des Statorkerns 136 einen zweiten Verbindungsdraht F2 mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad, bildet die vierte Spule C4 im Uhrzeigersinn, bildet einen zweiten Verbindungsdraht F2' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die zweite Stromversorgungsklemme 52. Dabei bildet die vierte Spule C4 die zweite U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen vierten Verbindungsdraht F4 mit einem Mittelpunktwinkel von 180 Grad und bildet dann die dritte Spule C3 im Uhrzeigersinn und einen vierten Verbindungsdraht F4' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bildet die dritte Spule C3 (V2-Phase) die zweite V-Phase.
Der über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführte Leiter bildet einen sechsten Verbindungsdraht F6 mit einem Mittelpunktwinkel von 180 Grad und bildet dann die zweite Spule C2 im Uhrzeigersinn und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bildet die zweite Spule C2 (W2-Phase) die zweite W-Phase.
Als nächstes werden der Anfangsleiter L1 der U-Phase und der Endleiter L2 der W-Phase verbunden, wodurch die Dreieckschaltung gebildet wird. Die erste U-Phase und die zweite U-Phase sind dabei mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete U-Phasen. Die erste V-Phase und die zweite V-Phase sind mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete V-Phasen. Die erste W-Phase und die zweite W-Phase wiederum sind mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete W-Phasen.
Auf diese Weise wird mit der ersten Spule C1 bis sechsten Spule C6 des Stators 114 der zweiten Ausführungsform in einem kontinuierlichen Vorgang der Wickelmaschine eine Dreieckschaltung realisiert. Dabei ist die Wickelrichtung von Spulen benachbarter unterschiedlicher Phasen (W-Phase und U-Phase, U-Phase und V-Phase, V-Phase und W-Phase gleich.
Wie in 8 gezeigt, beträgt die Länge des Verbindungsdrahts maximal drei Umwicklungen, und eine Überlagerung der Verbindungsdrähte ist maximal dreilagig. Daher kann an dem Stator 114 die Länge der Verbindungsdrähte, die entfernte Spulen verbinden, kurz gehalten werden, und es kann mindestens eins von einer Dicke des Motors in Axialrichtung und einer Größe in Radialrichtung durch Überlagern der Verbindungsdrähte weitestgehend minimiert werden.
Dritte Ausführungsform
9 zeigt eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt. Der Stator der vorliegenden Ausführungsform ist ein Stator des 18-Nuten-Typs mit 18 Zähnen. In diesem Zusammenhang beträgt die Anzahl der Magnetpole des Rotors vorzugsweise 16 oder 20. In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die Beschreibung von Elementen verzichtet, die mit denen der ersten und zweiten Ausführungsform identisch sind.
Unter Bezugnahme auf 9 wird nun der Wicklungszustand von Spulen auf einen Stator des 18-Nuten-Typs ausführlich beschrieben. Wie in 9 gezeigt, wird zunächst für die U-Phase ein Leiter von einer ersten Stromversorgungsklemme 50 in einer Richtung um den Umfang des Stators geführt und auf der Außenumfangsseite des Statorkerns wird ein erster Verbindungsdraht F1 mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad gebildet, die erste Spule C1 wird im Uhrzeigersinn (CW) gebildet, die achtzehnte Spule C18 wird entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) gebildet, und die siebzehnte Spule C17 wird im Uhrzeigersinn gebildet, woraufhin der Leiter die zweite Stromversorgungsklemme 52 erreicht. Dabei bilden die erste Spule C1 (U11-Phase), die achtzehnte Spule C18 (U12-Phase) und die siebzehnte Spule C17 (U13-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen dritten Verbindungsdraht F3 und bildet dann die sechzehnte Spule C16 im Uhrzeigersinn, die fünfzehnte Spule C15 entgegen dem Uhrzeigersinn und die vierzehnte Spule C14 im Uhrzeigersinn und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bilden die sechzehnte Spule C16 (V11-Phase), die fünfzehnte Spule C15 (V12-Phase) und die vierzehnte Spule C14 (V13-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste V-Phase.
Der Leiter wird über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführt und bildet die dreizehnte Spule C13 im Uhrzeigersinn, die zwölfte Spule C12 entgegen dem Uhrzeigersinn und die elfte Spule C11 im Uhrzeigersinn und bildet dann am Außenumfang des Statorkerns einen fünften Verbindungsdraht F5 mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bilden die dreizehnte Spule C13 (W11-Phase), die zwölfte Spule C12 (W12-Phase) und die elfte Spule C11 (W13-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste W-Phase.
Wenn der Leiter die erste Stromversorgungsklemme 50 erreicht, wird der Drehtisch, auf dem der Statorkern angeordnet ist, gewendet, und der Leiter wird in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt und bildet am Außenumfang des Statorkerns einen zweiten Verbindungsdraht F2 mit einem Mittelpunktwinkel von 80 Grad, bildet die achte Spule C8 im Uhrzeigersinn, bildet die neunte Spule C9 entgegen dem Uhrzeigersinn und bildet die zehnte Spule C10 im Uhrzeigersinn und bildet einen zweiten Verbindungsdraht F2' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die zweite Stromversorgungsklemme 52. Dabei bilden die achte Spule C8 (U23-Phase), die neunte Spule C9 (U22-Phase) und die zehnte Spule C10 (U21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen vierten Verbindungsdraht F4 mit einem Mittelpunktwinkel von 140 Grad und bildet dann die fünfte Spule C5 im Uhrzeigersinn, die sechste Spule C6 entgegen dem Uhrzeigersinn, die siebte Spule C7 im Uhrzeigersinn und einen vierten Verbindungsdraht F4' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bilden die fünfte Spule C5 (V23-Phase), die sechste Spule C6 (V22-Phase) und die siebte Spule C7 (V21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite V-Phase.
Der über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführte Leiter bildet einen sechsten Verbindungsdraht F6 mit einem Mittelpunktwinkel von 140 Grad und bildet dann die zweite Spule C2 im Uhrzeigersinn, die dritte Spule C3 entgegen dem Uhrzeigersinn und die vierte Spule C4 im Uhrzeigersinn und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bilden die zweite Spule C2 (W23-Phase), die dritte Spule C3 (W22-Phase) und die vierte Spule C4 (W21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite W-Phase.
Als nächstes werden der Anfangsleiter L1 der U-Phase und der Endleiter L2 der W-Phase verbunden, wodurch die Dreieckschaltung gebildet wird. Die erste U-Phase und die zweite U-Phase sind dabei mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete U-Phasen. Die erste V-Phase und die zweite V-Phase sind mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete V-Phasen. Die erste W-Phase und die zweite W-Phase wiederum sind mit der Mittelachse der Zähne dazwischen symmetrisch angeordnet und bilden zueinander parallel geschaltete W-Phasen.
Auf diese Weise wird mit der ersten Spule C1 bis achtzehnten Spule C18 des Stators der dritten Ausführungsform in einem kontinuierlichen Vorgang der Wickelmaschine eine Dreieckschaltung realisiert. Dabei ist die Wickelrichtung von Spulen benachbarter unterschiedlicher Phasen (W-Phase und U-Phase, U-Phase und V-Phase, V-Phase und W-Phase) gleich, während sie von Spulen benachbarter gleicher Phasen umgekehrt ist.
Vierte Ausführungsform
10 zeigt eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt. Der Stator der vierten Ausführungsform weist zwar einen ähnlichen Aufbau wie der Stator 14 der ersten Ausführungsform auf, doch ist die Anordnung der Klemmen der U-Phase anders. Genauer beträgt der Winkel α, den die erste Stromversorgungsklemme 50 und die zweite Stromversorgungsklemme 52 in Bezug auf den Statormittelpunkt bilden, 180°. Dabei beträgt der Winkel γ, den die dritte Stromversorgungsklemme 54 und die erste Stromversorgungsklemme 50 in Bezug auf den Statormittelpunkt bilden, 120°. Somit kann auch mit dem Stator der vierten Ausführungsform die gleiche Wirkung wie mit dem Stator der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Wie in 10 gezeigt, wird zunächst für die U-Phase ein Leiter von einer ersten Stromversorgungsklemme 50 in einer Richtung um den Umfang des Stators geführt, und auf der Außenumfangsseite des Statorkerns wird ein erster Verbindungsdraht F1 mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad gebildet, die erste Spule C1 wird im Uhrzeigersinn (CW) gebildet, und die zwölfte Spule C12 wird entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) gebildet, woraufhin der Leiter die zweite Stromversorgungsklemme 52 erreicht. Dabei bilden die erste Spule C1 (U11-Phase) und die zwölfte Spule C12 (U12-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen dritten Verbindungsdraht F3 mit einem Mittelpunktwinkel von 30 Grad und bildet dann die elfte Spule C11 entgegen dem Uhrzeigersinn und die zehnte Spule C10 im Uhrzeigersinn und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bilden die elfte Spule C11 (V11-Phase und die zehnte Spule C10 (V12-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste V-Phase.
Der Leiter wird über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführt und bildet die neunte Spule C9 im Uhrzeigersinn und die achte Spule C8 entgegen dem Uhrzeigersinn, bildet dann am Außenumfang des Statorkerns 36 einen fünften Verbindungsdraht F5 mit einem Mittelpunktwinkel von 90 Grad und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bilden die neunte Spule C9 (W11-Phase und die achte Spule C8 (W12-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete erste W-Phase.
Wenn der Leiter die erste Stromversorgungsklemme 50 erreicht wird der Drehtisch, auf dem der Statorkern angeordnet ist, umgekehrt und der Leiter wird in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt und bildet am Außenumfang des Statorkerns einen zweiten Verbindungsdraht F2 mit einem Mittelpunktwinkel von 30 Grad, bildet die sechste Spule C6 im Uhrzeigersinn und bildet die siebte Spule C7 entgegen dem Uhrzeigersinn und bildet einen zweiten Verbindungsdraht F2' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die zweite Stromversorgungsklemme 52. Dabei bilden die sechste Spule C6 (U22-Phase) und die siebte Spule C12 (U21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen vierten Verbindungsdraht F4 mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und bildet dann die vierte Spule C4 entgegen dem Uhrzeigersinn, die fünfte Spule C5 im Uhrzeigersinn und einen vierten Verbindungsdraht F4' mit einem Mittelpunktwinkel von 150 Grad und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bilden die vierte Spule C4 (V22-Phase) und die fünfte Spule C5 (V21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite V-Phase.
Der über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführte Leiter bildet einen sechsten Verbindungsdraht F6 mit einem Mittelpunktwinkel von 150 Grad und bildet dann die zweite Spule C2 im Uhrzeigersinn und die dritte Spule C3 entgegen dem Uhrzeigersinn und einen sechsten Verbindungsdraht F6' mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bilden die zweite Spule C2 (W22-Phase) und die dritte Spule C3 (W21-Phase) eine in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltete zweite W-Phase. Als nächstes werden der Anfangsleiter L1 der U-Phase und der Endleiter L2 der W-Phase verbunden, wodurch die Dreieckschaltung gebildet wird.
Fünfte Ausführungsform
11 zeigt eine Ansicht, die schematisch eine Dreieckschaltung eines Stators gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt. Der Stator der fünften Ausführungsform weist zwar einen ähnlichen Aufbau wie der Stator 114 der zweiten Ausführungsform auf, doch ist die Anordnung der Klemmen der U-Phase anders. Genauer beträgt der Winkel α, den die erste Stromversorgungsklemme 50 und die zweite Stromversorgungsklemme 52 in Bezug auf den Statormittelpunkt bilden, 180°. Dabei beträgt der Winkel γ, den die dritte Stromversorgungsklemme 54 und die erste Stromversorgungsklemme 50 in Bezug auf den Statormittelpunkt bilden, 120°. Somit kann auch mit dem Stator der fünften Ausführungsform die gleiche Wirkung wie mit dem Stator der zweiten Ausführungsform erzielt werden.
Wie in 11 gezeigt, wird zunächst für die U-Phase ein Leiter von einer ersten Stromversorgungsklemme 50 in einer Richtung um den Umfang des Stators geführt, und auf der Außenumfangsseite des Statorkerns wird ein erster Verbindungsdraht F1 mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad gebildet, die erste Spule C1 wird im Uhrzeigersinn (CW) gebildet, woraufhin der Leiter die zweite Stromversorgungsklemme 52 erreicht. Dabei bildet die erste Spule C1 (U1-Phase) die erste U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet sodann die sechste Spule C6 im Uhrzeigersinn und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bildet die sechste Spule C6 (V1-Phase) die erste V-Phase.
Der Leiter wird über die dritte Stromversorgungsklemme 54 geführt und bildet die fünfte Spule C5 im Uhrzeigersinn, bildet dann am Außenumfang des Statorkerns 136 einen fünften Verbindungsdraht F5 mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bildet die fünfte Spule C5 (W1-Phase) die erste W-Phase.
Wenn der Leiter die erste Stromversorgungsklemme 50 erreicht, wird der Drehtisch, auf dem der Statorkern angeordnet ist, gewendet, und der Leiter wird in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt und bildet am Außenumfang des Statorkerns einen zweiten Verbindungsdraht F2 mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad, bildet die vierte Spule C4 im Uhrzeigersinn und bildet einen zweiten Verbindungsdraht F2' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die zweite Stromversorgungsklemme 52. Dabei bildet die vierte Spule C4 die zweite U-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 52 geführte Leiter bildet einen vierten Verbindungsdraht F4 mit einem Mittelpunktwinkel von 180 Grad und bildet dann die dritte Spule C3 im Uhrzeigersinn und einen vierten Verbindungsdraht F4' mit einem Mittelpunktwinkel von 120 Grad und erreicht die dritte Stromversorgungsklemme 54. Dabei bildet die dritte Spule C3 (V2-Phase) die zweite V-Phase.
Der über die zweite Stromversorgungsklemme 54 geführte Leiter bildet einen sechsten Verbindungsdraht F6 mit einem Mittelpunktwinkel von 180 Grad und bildet dann die zweite Spule C2 im Uhrzeigersinn und einen sechsten Verbindungsdraht F6' mit einem Mittelpunktwinkel von 60 Grad und erreicht die erste Stromversorgungsklemme 50. Dabei bildet die zweite Spule C2 (W2-Phase) die zweite W-Phase. Als nächstes werden der Anfangsleiter L1 der U-Phase und der Endleiter L2 der W-Phase verbunden, wodurch die Dreieckschaltung gebildet wird.
Auf diese Weise wird bei dem bürstenlosen Motor der verschiedenen Ausführungsformen die Anzahl der nicht zur Motorkennlinie beitragenden Verbindungsdrähte verringert, und diese werden in ihrer Länge verkürzt. Aufgrund der sich daraus ergebenden Reduzierung des Wicklungs-(Spulen-)Widerstands wird auch die Motoreffizienz erhöht.
Es folgen einige technische Angaben zu einem bürstenlosen Motor, auf den die vorliegende Erfindung vorteilhaft angewandt werden kann. Der Außendurchmesser des bürstenlosen Motor beträgt etwa 30 bis 180 mm, vorzugsweise etwa 35 bis 120 mm. Der Durchmesser des Rotors beträgt vorzugsweise etwa 20 bis 100 mm.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben doch kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, wenn wenigstens eine von der Führungsrichtung des Leiters und der Wickelrichtung der Spulen jeweils vollständig in umgekehrter Richtung ist. Außerdem kann auch die Anordnung der Stromversorgungsklemmen zusammen mit der Führungsrichtung des Leiters geändert werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und beliebige Kombinationen oder Ersetzungen der Konfigurationen der Ausführungsformen fallen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung. Auch können einschlägige Fachleute die Kombinationen und Schrittfolgen der Ausführungsformen nach Belieben verändern und diverse Auslegungsveränderungen und andere Abwandlungen an den Ausführungsformen vornehmen, wobei die in dieser Weise veränderten oder abgewandelten Ausführungsformen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Erläuterung der Bezugszeichen

C1: erste Spule, C2: zweite Spule, C3: dritte Spule, C4: vierte Spule, C5: fünfte Spule, C6: sechste Spule, C7: siebte Spule, C8: achte Spule, C9: neunte Spule, C10: zehnte Spule, C11: elfte Spule, C12: zwölfte Spule, F1–F6: Verbindungsdraht, 10: Motor, 12: Rotor, 14: Stator, 19: Stromzufuhrabschnitt, 20: Drehwelle, 36: Statorkern, 38: Statorjoch, 50: erste Stromversorgungsklemme, 52: zweite Stromversorgungsklemme, 54: dritte Stromversorgungsklemme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4406864 [0004, 0006]

Claims

Motor, umfassend einen Stator mit einem ringförmigen Statorkern und ersten bis sechsten m Zähnen, wobei m eine natürliche Zahl ist, die der Reihe nach in Umfangsrichtung des Statorkerns vorgesehen sind und sich in radialer Richtung erstrecken, erste bis sechste m Spulen, die jeweils um die ersten bis sechsten 6 m Zähne gewickelt sind und eine Dreieckschaltung bilden, und einen Rotor, der dem Stator in radialer Richtung zugewandt ist und im Zentrum des Stators vorgesehen ist, wobei die ersten bis sechsten m Spulen eine U-Phase, wobei eine erste U-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite U-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten U-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, eine V-Phase, wobei eine erste V-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite V-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten V-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und eine W-Phase bilden, wobei eine erste W-Phase, in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite W-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten W-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die m Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, ferner umfassend eine erste Stromversorgungsklemme, die mit der U-Phase und der W-Phase verbunden ist, eine zweite Stromversorgungsklemme, die mit der V-Phase und der U-Phase verbunden ist, und eine dritte Stromversorgungsklemme, die mit der W-Phase und der V-Phase verbunden ist, wobei die U-Phase einen zwischengeordneten ersten Verbindungsdraht, der eine Verbindung von der ersten Stromversorgungsklemme über die erste U-Phase zur zweiten Stromversorgungsklemme herstellt, und einen zwischengeordneten zweiten Verbindungsdraht aufweist, der eine Verbindung von der ersten Stromversorgungsklemme über die zweite U-Phase zur zweiten Stromversorgungsklemme herstellt, wobei die V-Phase einen zwischengeordneten dritten Verbindungsdraht, der eine Verbindung von der zweiten Stromversorgungsklemme über die erste V-Phase zur dritten Stromversorgungsklemme herstellt, und einen zwischengeordneten vierten Verbindungsdraht aufweist, der eine Verbindung von der zweiten Stromversorgungsklemme über die zweite V-Phase zur dritten Stromversorgungsklemme herstellt, wobei die W-Phase einen zwischengeordneten fünften Verbindungsdraht, der eine Verbindung von der dritten Stromversorgungsklemme über die erste W-Phase zur ersten Stromversorgungsklemme herstellt, und einen zwischengeordneten sechsten Verbindungsdraht aufweist, der eine Verbindung von der dritten Stromversorgungsklemme über die zweite W-Phase zur ersten Stromversorgungsklemme herstellt, wobei mindestens eine Kombination von erstem Verbindungsdraht und zweitem Verbindungsdraht, drittem Verbindungsdraht und viertem Verbindungsdraht sowie fünftem Verbindungsdraht und sechstem Verbindungsdraht in Umfangsrichtung des Stators an unterschiedlichen Positionen angeordnet ist, derart, dass sie sich in Axialrichtung betrachtet nicht gegenseitig überlagert.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten bis sechsten m Spulen aus einer ersten bis zwölften Spule gebildet sind, und die erste bis zwölfte Spule eine U-Phase, wobei eine erste U-Phase, in der die erste und zwölfte Spulen in Reihe geschaltet sind, und eine zweite U-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten U-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die sechste und siebte Spulen in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, eine V-Phase, wobei eine erste V-Phase, in der die elfte und zehnte Spule in Reihe geschaltet sind, und eine zweite V-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten V-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die vierte und fünfte Spule in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und eine W-Phase bilden, wobei eine erste W-Phase, in der die neunte und achte Spule in Reihe geschaltet sind, und eine zweite W-Phase, die in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators der ersten W-Phase gegenüberliegend angeordnet ist und in der die zweite und dritte Spule in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind.
Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste bis sechste Spule derart angeordnet sind, dass sie in einem Zug verbunden sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromversorgungsklemme, zweite Stromversorgungsklemme und dritte Stromversorgungsklemme derart angeordnet sind, dass bei Definition eines Winkels, den die erste Stromversorgungsklemme und die zweite Stromversorgungsklemme in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators bilden, als α, eines Winkels, den die zweite Stromversorgungsklemme und die dritte Stromversorgungsklemme in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators bilden, als β und eines Winkels, die die dritte Stromversorgungsklemme und die ersten Stromversorgungsklemme in Bezug auf den Mittelpunkt des Stators bilden, als γ die Beziehungen α ≠ β, β ≠ γ und γ ≠ α erfüllt werden.
Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass α 120° oder 180° ist und β 60° ist.
Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass γ 180° oder mehr oder 120° oder weniger ist.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, dass der Rotor in Umfangsrichtung 6 m ± 2 Magnetpole aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Motors mit einem Stator, der einen ringförmigen Statorkern und erste bis zwölfte Zähnen aufweist, die der Reihe nach in Umfangsrichtung des Statorkerns vorgesehen sind und sich in radialer Richtung erstrecken, ersten bis zwölften Spulen, die jeweils um die ersten bis zwölften Zähne gewickelt sind und eine Dreieckschaltung bilden, und einem Rotor, der dem Stator in radialer Richtung zugewandt ist und im Zentrum des Stators vorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen ersten Schritt, wobei ein Leiter von einer ersten Stromversorgungsklemme in einer Richtung um den Umfang des Stators geführt wird und in Reihe die erste Spule und die zwölfte Spule bildet, über die zweite Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die elfte Spule und die zehnte Spule bildet, über die dritte Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die neunte Spule und die achte Spule bildet, und zur ersten Stromversorgungsklemme geführt wird, und nach dem ersten Schritt einen zweiten Schritt, wobei ein Leiter von der ersten Stromversorgungsklemme in der anderen Richtung um den Umfang des Stators geführt wird und in Reihe die sechste Spule und die siebte Spule bildet, über die zweite Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die vierte Spule und die fünfte Spule bildet, über die dritte Stromversorgungsklemme geführt wird und in Reihe die zweite Spule und die dritte Spule bildet, und zur ersten Stromversorgungsklemme geführt wird.